小麦-甘薯轮作长期增施有机肥对碱性土壤固氮菌群落结构及多样性的影响

发布时间：2021-01-23 06:22

　　生物固氮为农业生态系统提供天然的氮素来源,探究长期增施有机肥对土壤固氮菌群落的影响,为合理增施有机肥和维持土壤固氮微生物群落多样性提供科学依据。选取小麦-甘薯轮作中连续37a不施肥对照（CK）、单施化肥（NPK）、化肥+有机肥（NPKM）处理的甘薯季碱性土壤样品为研究对象。采用Illumina MiSeq高通量测序技术,研究土壤固氮菌群落的组成、多样性及其与土壤特性的关系。结果表明:与对照和单施化肥相比,长期增施有机肥降低土壤固氮菌群落丰富度和多样性,且丰富度与土壤pH显著正相关,与有机碳、全氮和有效养分（硝态氮、有效磷和速效钾）显著负相关。主坐标分析表明长期施肥显著改变土壤固氮菌群落结构,与对照相比,增施有机肥比单施化肥对固氮菌群落结构的影响更大。冗余分析表明土壤有机碳和速效钾是影响固氮菌群落结构改变最主要的因素。长期增施有机肥显著降低变形菌门、蓝藻菌门、Beta-变形菌和固氮弧菌属的相对丰度,显著增加硝化螺旋菌门、酸杆菌门和硝化螺菌属的相对丰度,这与土壤pH、有机碳和有效养分显著相关。因此,在碱性土壤上长期增施有机肥对固氮菌群落结构的改变更大,对群落多样性的抑制作用更强。 

【文章来源】：生态学报. 2020,40(16)北大核心

【文章页数】：12 页

【部分图文】：

长期不同施肥处理中土壤固氮菌群落属水平的相对丰度

如图1所示,不同施肥处理间土壤固氮菌群落Beta多样性差异显著。在OTU水平上,基于Unweight_unifrac距离进行主坐标分析,结果发现主坐标的前两轴共解释群落变异的58.60%,第一轴和第二轴分别解释群落变异的43.88%和14.72%。CK、NPK和NPKM处理的群落组成沿着第一轴依次分开,相似性分析(ANOSIM)也表明CK、NPK和NPKM处理的群落组成差异显著(R = 0.4825,P = 0.005)。冗余分析主要是分析土壤理化、群落组成与样方之间的关系,结果表明土壤理化因子显著影响固氮菌群落的组成(Mantel test, R = 0.4825, P = 0.01)。通过解释变量的前向选择(forward selection)发现土壤速效钾和有机碳分别能解释群落变异的75.01%和24.99%。因此,长期增施有机肥显著增加土壤速效钾和有机碳,这种变化驱动着土壤固氮菌群落结构的转变。2.4 固氮菌群落类群分析

如图3所示,在固氮菌纲水平上,Beta-变形菌和Gamma-变形菌是最丰富的类群。在不同施肥处理中纲水平上的相对丰度差异明显。Alpha-变形菌、Beta-变形菌和Delta-变形菌在NPKM处理的土壤中其相对丰度最低,其中Beta-变形菌的相对丰度显著低于CK和NPK处理(P<0.05)。Gamma-变形菌在3个处理中差异不显著,其相对丰度的高低顺序为CK > NPKM > NPK。如图4所示,对固氮菌群落属水平上进行分析,结果发现CK处理的土壤中拟色球蓝细菌属相对丰度高于NPK和NPKM处理,但差异不显著(P > 0.05)。与CK和NPK处理相比,NPKM处理显著增加硝化螺菌属的相对丰度(P<0.05),但显著降低固氮弧菌属的相对丰度(P<0.05)。

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：2994723