长期施肥对土壤氨氧化微生物的影响
发布时间：2021-08-12 18:32
长期施肥可改变土壤碳氮等养分供应,进而影响微生物数量与群落组成。本研究基于棕壤长期定位实验站,分析不同施肥方式下（不施肥,CK;低量无机氮肥,N2;高量无机氮肥,N4;有机无机氮肥配施,M2N2）土壤氨氧化古菌（AOA）和细菌（AOB）的变化,为土壤氮素转化的微生物学机制和培肥土壤提供依据。结果表明:不同施肥方式下,土壤AOA与AOB的数量比值为2.28～61.95。与CK相比,施肥后土壤AOA数量降低了1.6%～13.6%。N4处理AOB数量随土壤深度增加呈先降低后升高的趋势,其他处理则相反。土壤AOB群落Shannon多样性指数、均匀度指数和Simpson指数均高于AOA。M2N2处理0～20 cm土层土壤AOB多样性增加,但AOA多样性降低。土壤AOB主要因土壤深度发生聚类,AOB和AOA均未因施肥方式发生聚类。综上,长期施肥改变了土壤AOA和AOB的构成状况,AOA对环境变化较为敏感,AOB较为丰富和稳定。
【文章来源】：应用生态学报. 2020,31(05)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
不同施肥处理土壤AOA和AOB丰度
土壤AOB的Shannon多样性指数(H)随土壤深度增加而增加(表3)。在0～20 cm土层,施肥处理土壤AOB的H值均高于CK,其中M2N2处理最高。不同处理土壤AOB均匀度指数(J)为0.970～0.990,且处理间差异不显著。不同土层土壤AOB的Simpson指数(S)表现为40～60 cm>20～40 cm>0～20 cm。在0～20 cm土层,施肥处理土壤AOB的S值高于CK,而在20～60 cm土层,则低于CK。与CK相比,施加无机氮肥(N2和N4)处理显著增加了0～20 cm土层土壤AOA的H值,M2N2处理则显著降低了H值;在20～60 cm土层,施肥处理(除N2处理40～60 cm外)均显著降低了土壤AOA的H值。土壤AOA的J值在40～60 cm最高,0～20 cm和20～40 cm之间无显著差异;在0～20 cm土层中,施肥处理土壤J值低于CK,其中M2N2处理最低。土壤AOA的S值变化特征与H值相似。
土壤硝化作用是由微生物参与的生物学过程。施肥可提高土壤养分含量,促进微生物生长。其中,有机无机肥配施不仅可以满足微生物生长的能量来源,而且使土壤养分的分布和累积更为丰富、均匀和持久[14]。研究发现,长期施用氮肥显著增加了土壤中氨氧化菌的丰度[15-17],但也有研究表明,长期施用氮肥导致土壤酸化、土壤养分不均衡,进而显著降低了红壤[5]、黄棕壤[6]、东北黑土[18]和草甸草地土壤[19]中AOA和AOB的数量。另外,有研究发现,施肥对土壤中AOA数量无明显影响[20-21]。本研究中,长期施肥(N4处理除外)与不施肥相比,土壤AOA和AOB丰度均显著降低,且M2N2处理AOA数量低于无机氮肥处理(N2和N4)。这进一步证实了在农田生态系统中,施肥对土壤氨氧化菌丰度的影响非常复杂,肥料种类、施肥方式和土壤类型等因素都会导致氨氧化微生物响应的差异[14,22]。表4 土壤理化因子与氨氧化微生物多样性指数的相关性系数Table 4 Correlation coefficients between soil physicoche-mical properties and ammonia-oxidizing microbial diversity indices in soil 微生物Microbe 多样性指数Diversity index NH4+-N NO3--N pH 硝化强度Nitrifying capacity AOB H -0.099 -0.032 -0.086 0.001 J 0.325 -0.087 -0.288 -0.122 S -0.041 -0.017 -0.043 0.006 lg amoA -0.473** -0.638** 0.216 -0.196 AOA H -0.256 -0.600** -0.089 -0.173 J -0.199 -0.29 0.124 -0.511** S -0.207 -0.559** -0.129 -0.109 lg amoA 0.145 -0.116 -0.478** -0.109 lg amoA为amoA基因拷贝数对数The lg number of amoA gene copies. **P<0.01.
【参考文献】：
期刊论文
[1]艾比湖湿地芦苇根际土壤氨氧化古菌的多样性和群落结构[J]. 贺帅兵,胡文革,靳希桐,周婷婷,钟镇涛,王月娥. 微生物学报. 2019(08)
[2]不同施肥方式下土壤氨氧化细菌的群落特征[J]. 任灵玲,李秀玲,刘灵芝. 中国生态农业学报(中英文). 2019(01)
[3]长期定位施肥对中性紫色土硝化作用及氨氧化微生物的影响[J]. 赵普生,韩苗,熊子怡,郭涛. 中国土壤与肥料. 2018(05)
[4]长期不同施肥制度对水稻土氨氧化微生物数量和群落结构的影响[J]. 杨亚东,宋润科,赵杰,王培欣,许晓玲,曾昭海. 应用生态学报. 2018(11)
[5]长期施肥下我国农田土壤微生物及氨氧化菌研究进展[J]. 王慧颖,徐明岗,马想,段英华. 中国土壤与肥料. 2018(02)
[6]淹水水稻土中氨氧化古菌丰度和群落结构演替特征[J]. 宋亚珩,王媛媛,李占明,王保莉,曲东. 农业环境科学学报. 2014(05)
[7]长期施肥土壤微生物群落的剖面变化及其与土壤性质的关系[J]. 李晨华,张彩霞,唐立松,熊正琴,王保战,贾仲君,李彦. 微生物学报. 2014(03)
[8]长期施肥对黄棕壤性水稻土氨氧化细菌多样性的影响[J]. 裴雪霞,周卫,梁国庆,孙静文,王秀斌,李双来. 植物营养与肥料学报. 2011(03)
[9]两个水稻品种根际土壤细菌和氨氧化细菌的群落结构差异[J]. 赵爽,胡江,沈其荣. 土壤学报. 2010(05)
[10]施肥与覆膜对棕壤Olsen-P剖面分布及动态变化的影响[J]. 史文娇,汪景宽,祝凤春,高中超. 植物营养与肥料学报. 2007(02)
本文编号：3338851
【文章来源】：应用生态学报. 2020,31(05)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
不同施肥处理土壤AOA和AOB丰度
土壤AOB的Shannon多样性指数(H)随土壤深度增加而增加(表3)。在0～20 cm土层,施肥处理土壤AOB的H值均高于CK,其中M2N2处理最高。不同处理土壤AOB均匀度指数(J)为0.970～0.990,且处理间差异不显著。不同土层土壤AOB的Simpson指数(S)表现为40～60 cm>20～40 cm>0～20 cm。在0～20 cm土层,施肥处理土壤AOB的S值高于CK,而在20～60 cm土层,则低于CK。与CK相比,施加无机氮肥(N2和N4)处理显著增加了0～20 cm土层土壤AOA的H值,M2N2处理则显著降低了H值;在20～60 cm土层,施肥处理(除N2处理40～60 cm外)均显著降低了土壤AOA的H值。土壤AOA的J值在40～60 cm最高,0～20 cm和20～40 cm之间无显著差异;在0～20 cm土层中,施肥处理土壤J值低于CK,其中M2N2处理最低。土壤AOA的S值变化特征与H值相似。
土壤硝化作用是由微生物参与的生物学过程。施肥可提高土壤养分含量,促进微生物生长。其中,有机无机肥配施不仅可以满足微生物生长的能量来源,而且使土壤养分的分布和累积更为丰富、均匀和持久[14]。研究发现,长期施用氮肥显著增加了土壤中氨氧化菌的丰度[15-17],但也有研究表明,长期施用氮肥导致土壤酸化、土壤养分不均衡,进而显著降低了红壤[5]、黄棕壤[6]、东北黑土[18]和草甸草地土壤[19]中AOA和AOB的数量。另外,有研究发现,施肥对土壤中AOA数量无明显影响[20-21]。本研究中,长期施肥(N4处理除外)与不施肥相比,土壤AOA和AOB丰度均显著降低,且M2N2处理AOA数量低于无机氮肥处理(N2和N4)。这进一步证实了在农田生态系统中,施肥对土壤氨氧化菌丰度的影响非常复杂,肥料种类、施肥方式和土壤类型等因素都会导致氨氧化微生物响应的差异[14,22]。表4 土壤理化因子与氨氧化微生物多样性指数的相关性系数Table 4 Correlation coefficients between soil physicoche-mical properties and ammonia-oxidizing microbial diversity indices in soil 微生物Microbe 多样性指数Diversity index NH4+-N NO3--N pH 硝化强度Nitrifying capacity AOB H -0.099 -0.032 -0.086 0.001 J 0.325 -0.087 -0.288 -0.122 S -0.041 -0.017 -0.043 0.006 lg amoA -0.473** -0.638** 0.216 -0.196 AOA H -0.256 -0.600** -0.089 -0.173 J -0.199 -0.29 0.124 -0.511** S -0.207 -0.559** -0.129 -0.109 lg amoA 0.145 -0.116 -0.478** -0.109 lg amoA为amoA基因拷贝数对数The lg number of amoA gene copies. **P<0.01.
【参考文献】：
期刊论文
[1]艾比湖湿地芦苇根际土壤氨氧化古菌的多样性和群落结构[J]. 贺帅兵,胡文革,靳希桐,周婷婷,钟镇涛,王月娥. 微生物学报. 2019(08)
[2]不同施肥方式下土壤氨氧化细菌的群落特征[J]. 任灵玲,李秀玲,刘灵芝. 中国生态农业学报(中英文). 2019(01)
[3]长期定位施肥对中性紫色土硝化作用及氨氧化微生物的影响[J]. 赵普生,韩苗,熊子怡,郭涛. 中国土壤与肥料. 2018(05)
[4]长期不同施肥制度对水稻土氨氧化微生物数量和群落结构的影响[J]. 杨亚东,宋润科,赵杰,王培欣,许晓玲,曾昭海. 应用生态学报. 2018(11)
[5]长期施肥下我国农田土壤微生物及氨氧化菌研究进展[J]. 王慧颖,徐明岗,马想,段英华. 中国土壤与肥料. 2018(02)
[6]淹水水稻土中氨氧化古菌丰度和群落结构演替特征[J]. 宋亚珩,王媛媛,李占明,王保莉,曲东. 农业环境科学学报. 2014(05)
[7]长期施肥土壤微生物群落的剖面变化及其与土壤性质的关系[J]. 李晨华,张彩霞,唐立松,熊正琴,王保战,贾仲君,李彦. 微生物学报. 2014(03)
[8]长期施肥对黄棕壤性水稻土氨氧化细菌多样性的影响[J]. 裴雪霞,周卫,梁国庆,孙静文,王秀斌,李双来. 植物营养与肥料学报. 2011(03)
[9]两个水稻品种根际土壤细菌和氨氧化细菌的群落结构差异[J]. 赵爽,胡江,沈其荣. 土壤学报. 2010(05)
[10]施肥与覆膜对棕壤Olsen-P剖面分布及动态变化的影响[J]. 史文娇,汪景宽,祝凤春,高中超. 植物营养与肥料学报. 2007(02)
本文编号：3338851
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