不同施氮水平下玉米根际微生物种群结构的变化
发布时间：2021-07-10 12:59
长期施用氮肥可改变农田土壤生态环境,不同施氮水平通过改变土壤养分含量,直接或间接影响着土壤微生物的群落结构和多样性;不同土壤类型因其自身组成的区别,也可能对土壤微生物产生不同影响。为了解不同施氮水平下土壤中微生物群落结构的变化,本文以长期不同施氮水平处理的风砂土、草甸黑土和冲积土玉米根际土壤为研究对象,利用16S rDNA和ITS高通量测序（Illumina MiSeq）技术以及实时荧光定量PCR（Real-Time PCR）等现代核酸分子诊断技术,分别对不同施氮水平下三种土壤类型玉米根际微生物细菌和真菌种群结构组成和多样性,以及主要养分循环功能基因丰度变化进行了研究,结合土壤生态环境,系统分析了不同土壤类型在长期不同施氮水平下,根际细菌和真菌群落组成和多样性的变化,并探讨影响根际土壤微生物种群结构的关键因素,旨在为氮肥的合理施用、氮肥管理和改善农业生态环境提供理论依据。本文主要研究结果如下:（1）不同施氮水平下三种土壤类型pH的变化表现出相同趋势,即随施氮量的增加,土壤pH呈下降趋势,长期施用氮肥可导致土壤酸化;三种根际土壤在不同施氮水平间,土壤总营养成分（TOC、TN、TP和TK）...
【文章来源】：吉林农业大学吉林省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
根际土壤总DNA电泳检测图
(Gemmatimonadetes)表现出相同的变化规律，即随着施氮量的增多，两种菌门的相对丰度分别降低了47%和61%。不同土壤类型间，风砂土在N270处理时，变形菌门(Proteobacteria)的相对丰度明显高于其他施氮水平处理；草甸黑土中，N312处理的拟杆菌门(Bacteroidetes)丰度水平高于其他处理，而放线菌门(Actinobacteria)则明显低于其他处理；在冲积土中，变形菌门(Proteobacteria)的相对丰度随施氮量的变化表现为：A168>A240>A270>A312，而拟杆菌门(Bacteroidetes) 和厚壁菌门(Fimicutes)则表现为：A312>A270>A240>A168。图 3-4 为属水平上根际土壤相对丰度前 20(>1%)的细菌属，并将相对丰度<1%和未经分类的菌属合并为 Other。由图可知，不施氮肥处理中芽单胞菌属(Gemmatimonas)相对丰度明显高于施氮处理。不同土壤类型间，冲积土中 Gp1 属的相对丰度显著高于风砂土和草甸黑土；而草甸黑土中诺卡氏菌属(Nocardioides)的丰度水平要高于风砂土和冲积土。由图 3-3 和 3-4 可知，无论氮肥施用量如何，三种土壤的根际微生物细菌群落在各分类水平上的相对丰度均明显不同。其中，BRC1 菌门的相对丰度具有极显著差异，但其丰度比例较低。通过相关性分析(Anosim)和主成分分析(PCoA)，如图 3-5 所示，三种土壤根际微生物细菌群落表现出显著差异(R=0.299，P=0.004)，其中，第一主坐标(PCoA1)对样品差异的贡献率为 86.03%；第二主坐标(PCoA2)对样品差异的贡献率为 5.38%。
图 3-6 16S rDNA 冗余分析(RDA)Fig. 3-6 Redundancy analysis (RDA) of 16S rDNA fingerprint patterns 11 项环境因子对样本细菌群落变化的贡献。箭头表示环境参数及其对细菌群落结构的影响程度，三不同施氮水平处理的根际土壤样本。howing the contribution of 11 environmental parameters to variability. Arrows indicate environmental factors effects on bacterial community structure. The triangles indicate different fertilization treatments under three s于三种土壤类型的参数不同，所以，我们通过冗余分析(RDA)根际细菌群落的关系，检测影响根际土壤微生物细菌群落组成的主要因素，如图 3-035)。结果表明，只有土壤 pH 对根际土壤微生物细菌群落组成有重要影响(P<全氮(TN)不是主要因素，其它土壤环境因子，如全钾(TK)、速效钾(AK)和Moisture)等对根际细菌群落组成也有较强影响。过进一步相关分析，我们得出四个主要细菌门与土壤 pH 显著相关，如图 3-7广古菌门(Euryarchaeota)、蓝细菌门(Cyanobacteria)和酸杆菌门(Acidobacter 呈显著正相关(P<0.05)，而脱铁杆菌门(Deferribacteres)与土壤 pH 呈显著
【参考文献】：
期刊论文
[1]贝加尔针茅草原土壤真菌群落结构对氮素和水分添加的响应[J]. 张海芳,刘红梅,赵建宁,李刚,赖欣,李洁,王慧,杨殿林. 生态学报. 2018(01)
[2]不同灌溉方式对农田土壤微生物丰度及通透性的影响[J]. 谷鹏,焦燕,杨文柱,温慧洋,白曙光,杨洁. 灌溉排水学报. 2018(01)
[3]不同水分条件对玉米根际微生物群落的影响[J]. 冯帅,刘小利,吴小丽,江世杰,周正富,张维,陈明,王劲,柯秀彬. 作物杂志. 2017(01)
[4]不同施肥模式对雷竹林土壤真菌群落特征的影响[J]. 陈志豪,梁雪,李永春,李永夫,徐秋芳,邬奇峰,李松昊,沈振明. 应用生态学报. 2017(04)
[5]三江平原不同类型小叶章湿地土壤细菌群落功能多样性[J]. 隋心,张荣涛,杨立宾,许楠,钟海秀,王继丰,倪红伟. 环境科学研究. 2016(10)
[6]黄土高原不同植被类型下土壤细菌群落特征研究[J]. 刘洋,黄懿梅,曾全超. 环境科学. 2016(10)
[7]不同绿肥对湘西烟田土壤细菌群落结构与多样性的影响[J]. 张超,朱三荣,田峰,戴林建,陈武. 贵州农业科学. 2016(05)
[8]黄土丘陵区不同土地利用方式土壤微生物功能多样性特征[J]. 蔡进军,董立国,李生宝,潘占兵,许浩,张源润. 生态环境学报. 2016(04)
[9]土壤灭菌-生物有机肥联用对连作马铃薯及土壤真菌群落结构的影响[J]. 刘星,张文明,张春红,邱慧珍,李瑞琴,王蒂,沈其荣. 生态学报. 2016(20)
[10]Bacterial diversity in soils subjected to long-term chemical fertilization can be more stably maintained with the addition of livestock manure than wheat straw[J]. Science Foundation in China. 2015(04)
硕士论文
[1]中国北方主要草地类型土壤细菌群落结构和多样性变化[D]. 尹娜.东北师范大学 2014
[2]土壤盐分和pH对滨海盐土土壤微生物多样性的影响[D]. 国春菲.浙江农林大学 2013
[3]生物炭对土壤微生物量及土壤酶的影响研究[D]. 黄剑.中国农业科学院 2012
本文编号：3275957
【文章来源】：吉林农业大学吉林省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
根际土壤总DNA电泳检测图
(Gemmatimonadetes)表现出相同的变化规律，即随着施氮量的增多，两种菌门的相对丰度分别降低了47%和61%。不同土壤类型间，风砂土在N270处理时，变形菌门(Proteobacteria)的相对丰度明显高于其他施氮水平处理；草甸黑土中，N312处理的拟杆菌门(Bacteroidetes)丰度水平高于其他处理，而放线菌门(Actinobacteria)则明显低于其他处理；在冲积土中，变形菌门(Proteobacteria)的相对丰度随施氮量的变化表现为：A168>A240>A270>A312，而拟杆菌门(Bacteroidetes) 和厚壁菌门(Fimicutes)则表现为：A312>A270>A240>A168。图 3-4 为属水平上根际土壤相对丰度前 20(>1%)的细菌属，并将相对丰度<1%和未经分类的菌属合并为 Other。由图可知，不施氮肥处理中芽单胞菌属(Gemmatimonas)相对丰度明显高于施氮处理。不同土壤类型间，冲积土中 Gp1 属的相对丰度显著高于风砂土和草甸黑土；而草甸黑土中诺卡氏菌属(Nocardioides)的丰度水平要高于风砂土和冲积土。由图 3-3 和 3-4 可知，无论氮肥施用量如何，三种土壤的根际微生物细菌群落在各分类水平上的相对丰度均明显不同。其中，BRC1 菌门的相对丰度具有极显著差异，但其丰度比例较低。通过相关性分析(Anosim)和主成分分析(PCoA)，如图 3-5 所示，三种土壤根际微生物细菌群落表现出显著差异(R=0.299，P=0.004)，其中，第一主坐标(PCoA1)对样品差异的贡献率为 86.03%；第二主坐标(PCoA2)对样品差异的贡献率为 5.38%。
图 3-6 16S rDNA 冗余分析(RDA)Fig. 3-6 Redundancy analysis (RDA) of 16S rDNA fingerprint patterns 11 项环境因子对样本细菌群落变化的贡献。箭头表示环境参数及其对细菌群落结构的影响程度，三不同施氮水平处理的根际土壤样本。howing the contribution of 11 environmental parameters to variability. Arrows indicate environmental factors effects on bacterial community structure. The triangles indicate different fertilization treatments under three s于三种土壤类型的参数不同，所以，我们通过冗余分析(RDA)根际细菌群落的关系，检测影响根际土壤微生物细菌群落组成的主要因素，如图 3-035)。结果表明，只有土壤 pH 对根际土壤微生物细菌群落组成有重要影响(P<全氮(TN)不是主要因素，其它土壤环境因子，如全钾(TK)、速效钾(AK)和Moisture)等对根际细菌群落组成也有较强影响。过进一步相关分析，我们得出四个主要细菌门与土壤 pH 显著相关，如图 3-7广古菌门(Euryarchaeota)、蓝细菌门(Cyanobacteria)和酸杆菌门(Acidobacter 呈显著正相关(P<0.05)，而脱铁杆菌门(Deferribacteres)与土壤 pH 呈显著
【参考文献】：
期刊论文
[1]贝加尔针茅草原土壤真菌群落结构对氮素和水分添加的响应[J]. 张海芳,刘红梅,赵建宁,李刚,赖欣,李洁,王慧,杨殿林. 生态学报. 2018(01)
[2]不同灌溉方式对农田土壤微生物丰度及通透性的影响[J]. 谷鹏,焦燕,杨文柱,温慧洋,白曙光,杨洁. 灌溉排水学报. 2018(01)
[3]不同水分条件对玉米根际微生物群落的影响[J]. 冯帅,刘小利,吴小丽,江世杰,周正富,张维,陈明,王劲,柯秀彬. 作物杂志. 2017(01)
[4]不同施肥模式对雷竹林土壤真菌群落特征的影响[J]. 陈志豪,梁雪,李永春,李永夫,徐秋芳,邬奇峰,李松昊,沈振明. 应用生态学报. 2017(04)
[5]三江平原不同类型小叶章湿地土壤细菌群落功能多样性[J]. 隋心,张荣涛,杨立宾,许楠,钟海秀,王继丰,倪红伟. 环境科学研究. 2016(10)
[6]黄土高原不同植被类型下土壤细菌群落特征研究[J]. 刘洋,黄懿梅,曾全超. 环境科学. 2016(10)
[7]不同绿肥对湘西烟田土壤细菌群落结构与多样性的影响[J]. 张超,朱三荣,田峰,戴林建,陈武. 贵州农业科学. 2016(05)
[8]黄土丘陵区不同土地利用方式土壤微生物功能多样性特征[J]. 蔡进军,董立国,李生宝,潘占兵,许浩,张源润. 生态环境学报. 2016(04)
[9]土壤灭菌-生物有机肥联用对连作马铃薯及土壤真菌群落结构的影响[J]. 刘星,张文明,张春红,邱慧珍,李瑞琴,王蒂,沈其荣. 生态学报. 2016(20)
[10]Bacterial diversity in soils subjected to long-term chemical fertilization can be more stably maintained with the addition of livestock manure than wheat straw[J]. Science Foundation in China. 2015(04)
硕士论文
[1]中国北方主要草地类型土壤细菌群落结构和多样性变化[D]. 尹娜.东北师范大学 2014
[2]土壤盐分和pH对滨海盐土土壤微生物多样性的影响[D]. 国春菲.浙江农林大学 2013
[3]生物炭对土壤微生物量及土壤酶的影响研究[D]. 黄剑.中国农业科学院 2012
本文编号：3275957
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