东北黑土旱田改稻田对土壤团聚体微生物群落功能多样性的影响
发布时间：2021-11-21 20:40
为了解东北黑土旱田改种稻田后土壤团聚体中微生物群落功能多样性的变化,将东北黑土旱田（种植玉米为主）改种为稻田（简称"旱改稻"）,采用Biolog-Eco微平板技术,研究了"旱改稻"后不同粒径土壤团聚体微生物的多样性指数以及其对碳源利用能力的变化。结果表明,"旱改稻"显著增加了黑土土壤水稳性微团聚体数量,增加了不同粒径土壤团聚体内有机碳（SOC）的含量。旱田和稻田不同粒径土壤团聚体内的土壤微生物群落平均颜色变化率（AWCD）表现为旱田淤泥+粘土>旱田大团聚体>旱田微团聚体>稻田大团聚体>稻田淤泥+粘土>稻田微团聚体。"旱改稻"明显降低了各粒径土壤团聚体微生物的多样性指数以及碳源利用能力,尤其对氨基酸与碳水化合物最为明显。主成分分析结果表明,旱田和稻田不同粒径土壤团聚体微生物群落功能多样性差异显著。综上,"旱改稻"明显改变了黑土土壤团聚体微生物群落功能多样性,降低了以碳源为底物的土壤微生物代谢活性。本研究结果为东北黑土区土壤可持续利用提供了理论参考。
【文章来源】：核农学报. 2020,34(12)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
旱田与稻田的不同粒径水稳性团聚体SOC和TN含量(n=3)
由图2可知,随着培养时间的延长,培养0～216 h过程中,旱田和稻田各粒径土壤团聚体微生物利用碳源的总量呈逐渐增加的趋势,且旱田和稻田不同粒径土壤团聚体微生物群落的AWCD增长幅度不同,说明各粒径土壤团聚体内微生物群落对碳源的利用能力存在差异,反映了各粒径土壤团聚体微生物群落组成的差异,这可能与土地种植作物改变,返还土壤中的养分不同有关。在培养24 h内,各粒径土壤水稳性团聚体微生物群落的AWCD无明显变化;培养24 h后,各粒径土壤团聚体微生物群落的AWCD快速提高,至培养96 h时,生长较缓慢的微生物均已参与碳源的代谢。与旱田相比,稻田土壤不同粒径团聚体中土壤微生物群落的AWCD在培养96 h时基本处于稳定,碳源利用能力达到相对稳定阶段用时较短,说明稻田土壤具有较高的碳螯合效率。在培养216～240 h期间,旱田大团聚体和微团聚体呈下降趋势,可能是因为没有足够碳源可以被各粒径团聚体中的微生物利用或者各粒径团聚体微生物对碳源的利用能力减弱。总体来看,旱田和稻田各粒径土壤团聚体微生物群落的AWCD变化幅度为:旱田淤泥+粘土>旱田大团聚体>旱田微团聚体>稻田大团聚体>稻田淤泥+粘土>稻田微团聚体,旱田团聚体微生物对碳源的利用程度均高于稻田,说明旱田团聚体微生物活性和物种丰富度高于稻田,且旱田和稻田中均以微团聚体微生物对碳源的利用能力最低。2.3 “旱改稻”对土壤团聚体微生物群落利用碳源多样性指数的影响
主成分分析采用降维的方法,在31个因子中提取了3个主成分因子,分别解释所有变量方差的26.82%、20.35%和11.72%,主成分1和主成分2的累积贡献率达47.17%,是变异的主要来源,可以解释变量的绝大部分信息。由图3可知,旱田淤泥+粘土位于PC1的正端,稻田淤泥+粘土位于PC1的负端;旱田微团聚体多集中于PC2负端,稻田微团聚体多集中于PC2正端,说明旱田与稻田土壤团聚体微生物群落对碳源的利用具有一定差异。总体而言,旱田和稻田微生物的生理代谢功能差异明显,PC1与PC2基本上能够区分旱田和稻田各粒径土壤团聚体微生物群落的代谢特征。由表5可知,与PC1显著相关的碳源共16种,包括6种氨基酸、2种羧酸、2种酚酸类化合物、6种碳水化合物,说明这16种碳源导致旱田和稻田各粒径土壤团聚体微生物群落代谢功能多样性在PC1存在显著差异。与PC2显著相关的碳源有9种,包括1种胺类、1种氨基酸、4种羧酸、1种多聚合化合物、2种碳水化合物,说明这9种碳源导致旱田和稻田各粒径土壤团聚体微生物群落代谢功能多样性在PC2存在显著差异。
【参考文献】：
期刊论文
[1]桂西北喀斯特不同植被演替阶段土壤微生物群落多样性[J]. 杨泽良,任建行,况园园,李萍芳,向国红,薛涛. 水土保持研究. 2019(03)
[2]干旱区不同类型盐碱地土壤微生物碳源代谢活性研究[J]. 王巍琦,杨磊,程志博,张凤华. 干旱区资源与环境. 2019(06)
[3]高碳基肥对烤烟生长及土壤微生物碳代谢多样性特征的影响[J]. 张志浩,陈思蒙,任天宝,丁松爽,李阳,王欢欢,云菲,刘国顺. 中国土壤与肥料. 2019(01)
[4]江西省不同农田利用方式对土壤养分状况的影响[J]. 张晗,赵小敏,欧阳真程,郭熙,匡丽花,叶英聪. 水土保持研究. 2018(06)
[5]喀斯特山区土地不同利用方式的土壤养分及微生物特征[J]. 文小琴,舒英格,何欢. 西南农业学报. 2018(06)
[6]马铃薯间作栽培对土壤微生物群落结构与功能的影响[J]. 刘亚军,马琨,李越,杜春凤,李倩,李贺,马玲,汪春明. 核农学报. 2018(06)
[7]长期旱改水对黑土微生物类群及酶活性的影响[J]. 杜春梅,董锡文,吴玉德,靖桂云,张海军,陈琦. 北方园艺. 2018(04)
[8]不同恢复模式对新疆弃耕地土壤团聚体和有机碳的影响[J]. 张俊岭,张凤华. 新疆农垦科技. 2017(09)
[9]稳定13C同位素示踪技术在农田土壤碳循环和团聚体固碳研究中的应用进展[J]. 金鑫鑫,汪景宽,孙良杰,王帅,裴久渤,安婷婷,丁凡,高晓丹,徐英德. 土壤. 2017(02)
[10]东北黑土区旱田改稻田后土壤有机碳、全氮的变化特征[J]. 贾树海,张佳楠,张玉玲,党秀丽,范庆锋,王展,虞娜,邹洪涛,张玉龙. 中国农业科学. 2017(07)
硕士论文
[1]施用有机物料对宁夏沙化土壤碳氮及微生物特性的影响[D]. 屈皖华.宁夏大学 2017
[2]不同大小土壤团聚体中微生物群落的分布[D]. 胡宇.西南大学 2007
本文编号：3510202
【文章来源】：核农学报. 2020,34(12)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
旱田与稻田的不同粒径水稳性团聚体SOC和TN含量(n=3)
由图2可知,随着培养时间的延长,培养0～216 h过程中,旱田和稻田各粒径土壤团聚体微生物利用碳源的总量呈逐渐增加的趋势,且旱田和稻田不同粒径土壤团聚体微生物群落的AWCD增长幅度不同,说明各粒径土壤团聚体内微生物群落对碳源的利用能力存在差异,反映了各粒径土壤团聚体微生物群落组成的差异,这可能与土地种植作物改变,返还土壤中的养分不同有关。在培养24 h内,各粒径土壤水稳性团聚体微生物群落的AWCD无明显变化;培养24 h后,各粒径土壤团聚体微生物群落的AWCD快速提高,至培养96 h时,生长较缓慢的微生物均已参与碳源的代谢。与旱田相比,稻田土壤不同粒径团聚体中土壤微生物群落的AWCD在培养96 h时基本处于稳定,碳源利用能力达到相对稳定阶段用时较短,说明稻田土壤具有较高的碳螯合效率。在培养216～240 h期间,旱田大团聚体和微团聚体呈下降趋势,可能是因为没有足够碳源可以被各粒径团聚体中的微生物利用或者各粒径团聚体微生物对碳源的利用能力减弱。总体来看,旱田和稻田各粒径土壤团聚体微生物群落的AWCD变化幅度为:旱田淤泥+粘土>旱田大团聚体>旱田微团聚体>稻田大团聚体>稻田淤泥+粘土>稻田微团聚体,旱田团聚体微生物对碳源的利用程度均高于稻田,说明旱田团聚体微生物活性和物种丰富度高于稻田,且旱田和稻田中均以微团聚体微生物对碳源的利用能力最低。2.3 “旱改稻”对土壤团聚体微生物群落利用碳源多样性指数的影响
主成分分析采用降维的方法,在31个因子中提取了3个主成分因子,分别解释所有变量方差的26.82%、20.35%和11.72%,主成分1和主成分2的累积贡献率达47.17%,是变异的主要来源,可以解释变量的绝大部分信息。由图3可知,旱田淤泥+粘土位于PC1的正端,稻田淤泥+粘土位于PC1的负端;旱田微团聚体多集中于PC2负端,稻田微团聚体多集中于PC2正端,说明旱田与稻田土壤团聚体微生物群落对碳源的利用具有一定差异。总体而言,旱田和稻田微生物的生理代谢功能差异明显,PC1与PC2基本上能够区分旱田和稻田各粒径土壤团聚体微生物群落的代谢特征。由表5可知,与PC1显著相关的碳源共16种,包括6种氨基酸、2种羧酸、2种酚酸类化合物、6种碳水化合物,说明这16种碳源导致旱田和稻田各粒径土壤团聚体微生物群落代谢功能多样性在PC1存在显著差异。与PC2显著相关的碳源有9种,包括1种胺类、1种氨基酸、4种羧酸、1种多聚合化合物、2种碳水化合物,说明这9种碳源导致旱田和稻田各粒径土壤团聚体微生物群落代谢功能多样性在PC2存在显著差异。
【参考文献】：
期刊论文
[1]桂西北喀斯特不同植被演替阶段土壤微生物群落多样性[J]. 杨泽良,任建行,况园园,李萍芳,向国红,薛涛. 水土保持研究. 2019(03)
[2]干旱区不同类型盐碱地土壤微生物碳源代谢活性研究[J]. 王巍琦,杨磊,程志博,张凤华. 干旱区资源与环境. 2019(06)
[3]高碳基肥对烤烟生长及土壤微生物碳代谢多样性特征的影响[J]. 张志浩,陈思蒙,任天宝,丁松爽,李阳,王欢欢,云菲,刘国顺. 中国土壤与肥料. 2019(01)
[4]江西省不同农田利用方式对土壤养分状况的影响[J]. 张晗,赵小敏,欧阳真程,郭熙,匡丽花,叶英聪. 水土保持研究. 2018(06)
[5]喀斯特山区土地不同利用方式的土壤养分及微生物特征[J]. 文小琴,舒英格,何欢. 西南农业学报. 2018(06)
[6]马铃薯间作栽培对土壤微生物群落结构与功能的影响[J]. 刘亚军,马琨,李越,杜春凤,李倩,李贺,马玲,汪春明. 核农学报. 2018(06)
[7]长期旱改水对黑土微生物类群及酶活性的影响[J]. 杜春梅,董锡文,吴玉德,靖桂云,张海军,陈琦. 北方园艺. 2018(04)
[8]不同恢复模式对新疆弃耕地土壤团聚体和有机碳的影响[J]. 张俊岭,张凤华. 新疆农垦科技. 2017(09)
[9]稳定13C同位素示踪技术在农田土壤碳循环和团聚体固碳研究中的应用进展[J]. 金鑫鑫,汪景宽,孙良杰,王帅,裴久渤,安婷婷,丁凡,高晓丹,徐英德. 土壤. 2017(02)
[10]东北黑土区旱田改稻田后土壤有机碳、全氮的变化特征[J]. 贾树海,张佳楠,张玉玲,党秀丽,范庆锋,王展,虞娜,邹洪涛,张玉龙. 中国农业科学. 2017(07)
硕士论文
[1]施用有机物料对宁夏沙化土壤碳氮及微生物特性的影响[D]. 屈皖华.宁夏大学 2017
[2]不同大小土壤团聚体中微生物群落的分布[D]. 胡宇.西南大学 2007
本文编号：3510202
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