長期施肥對(duì)酸性及中性水稻土壤中氨氧化微生物的影響.pdf

1、水稻土壤產(chǎn)出占世界水稻產(chǎn)量的75％，關(guān)系著全球數(shù)億人口的生計(jì)。長期施肥作為一個(gè)模型系統(tǒng)能揭示人為干擾對(duì)生態(tài)系統(tǒng)功能的反饋和適應(yīng)，闡明氨氧化微生物對(duì)施肥的響應(yīng)。已有研究表明，長期施肥對(duì)氨氧化微生物有一定影響，但是由于技術(shù)條件的限制，對(duì)長期施肥的研究并不深入。本研究以小麥土壤和水稻土壤為研究對(duì)象，初步探索了針對(duì)風(fēng)干土壤DNA的提取方法，為對(duì)風(fēng)干土壤進(jìn)行現(xiàn)代分子生態(tài)學(xué)分析奠定基礎(chǔ)。還以長期施用無機(jī)肥(NPK)的江西鷹潭酸性水稻土壤和江蘇常熟中

2、性水稻土壤為研究對(duì)象，利用定量PCR技術(shù)研究了長期施肥對(duì)土壤中氨氧化古菌(AOA)和細(xì)菌(AOB)豐度的影響，利用穩(wěn)定性同位素示蹤技術(shù)(SIP)結(jié)合DGGE技術(shù)研究了長期施肥對(duì)AOA和AOB群落結(jié)構(gòu)的影響，利用SIP結(jié)合454高通量測序研究長期施肥對(duì)活躍AOA和AOB的影響。
　　研究采用Griffiths方法、凍融法和試劑盒提取法三種DNA提取方法，分別提取了風(fēng)干的和新鮮的小麥土壤和水稻土壤DNA。研究結(jié)果顯示，三種方法中試劑盒

3、提取法的提取效果最好;三次連續(xù)提取DNA量占五次連續(xù)提取DNA總量韻80％以上，三次連續(xù)提取能在最大程度土反映土壤微生物豐度;風(fēng)干土壤DNA反映的微生物豐度比新鮮土壤DNA反映的微生物豐度低，但風(fēng)干土壤DNA可以在一定程度上反映新鮮土壤微生物豐度的變化。
　　酸性、中性土壤中NPK和CK處理AOA的拷貝數(shù)均無顯著差異，但NPK處理AOB的拷貝數(shù)顯著高于CK處理。酸性土壤和中性土壤中，AOA拷貝數(shù)均高于AOB拷貝數(shù)。稻田土壤長期施用

4、無機(jī)肥在某種程度上促進(jìn)了氨氧化細(xì)菌的生長。
　　酸性、中性水稻土壤NPK處理和CK處理的AOA群落結(jié)構(gòu)無顯著性差異。添加尿素培養(yǎng)8周后，酸性、中性水稻土壤增加了Group1.1b類群的AOA，AOA群落結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，但酸性水稻土NPK處理和CK處理間無顯著差異，而中性NPK處理和CK處理間存在顯著差異。中性水稻土壤NPK和CK處理的AOB群落結(jié)構(gòu)存在顯著差異;添加尿素培養(yǎng)8周后，AOB群落結(jié)構(gòu)未發(fā)生變化，但是NPK處理和CK處理間

5、的差異仍然存在。
　　添加尿素培養(yǎng)8周后，酸性、中性水稻土壤NPK處理中活躍的泉古菌豐度均低于CK處理，表明長期施肥在某種程度上抑制了兩類土壤中活躍的包括AOA在內(nèi)的泉古菌的生長。添加尿素培養(yǎng)8周后，酸性、中性水稻土壤NPK處理活躍的AOB豐度高于CK處理，表明長期施肥有利于水稻土中活躍AOB的生長。酸性和中性水稻土壤中活躍泉古菌豐度均大于活躍AOB的豐度，提示在兩類土壤中活躍古菌均占主導(dǎo)地位。
　　酸性水稻土壤NPK、CK

6、處理中主要AOA類群為Group1.1a-associated（占比分別為89％、88％），還有Group1.1b和Group1.1c類群，而中性水稻土NPK和CK處理99％的AOA均為Group1.1b類群。酸性、中性水稻土壤CK處理中100％的AOB為Nitrosospira Cluster3類群。酸性水稻土NPK處理中AOB有63％為Nitrosomonas communis lineage類群，37％為Nitrosospira

7、Cluster3類群;中性水稻土NPK處理中96％的AOB為Nitrosospira Cluster3類群，4％為Nitrosomonascommunis lineage類群?？梢?，施肥后酸性、中性水稻土中AOB群落類群發(fā)生變化，而AOA群落類群未發(fā)生變化。
　　酸性水稻土壤添加尿素培養(yǎng)8周后，NPK處理的活躍AOA中93％為Group1.1b類群，6％為Group1.1a-associated類群;CK處理的活躍AOA中96％為

8、Group1.1a-associated類群，4％為Group1.1b類群?？梢?，添加尿素培養(yǎng)后，酸性水稻土壤NPK和CK處理中響應(yīng)尿素的活躍AOA主要類群不同。中性水稻土壤添加尿素培養(yǎng)8周后，NPK和CK處理的活躍AOA中100％均為Group1.1b類群。NPK處理的活躍AOB中95％為Nitrosomonas communis lineage類群，5％為Nitrosospira Cluster3類群;CK處理的活躍AOB中99％為

9、Nitrosomonas communislineage類群，1％為Nitrosospira Cluster3類群?？梢?，添加尿素激發(fā)了AOB中Nitrosomonas communis lineage類群的生長。
　　本研究闡明了水稻土壤中AOA和AOB群落結(jié)構(gòu)與功能，及其在水稻土壤生態(tài)系統(tǒng)中的相對(duì)作用，闡述了施肥對(duì)水稻土壤中AOA和AOB群落結(jié)構(gòu)的影響，豐富了對(duì)土壤中氨氧化微生物及其在生態(tài)系統(tǒng)中的相對(duì)作用的認(rèn)識(shí)。本研究的思路、