长期施肥对黄泥田水稻土氨氧化细菌和氨氧化古菌多样性的影响
发布时间：2022-12-23 07:11
氨氧化作用是全球氮循环的中心环节,且受到不同施肥措施的影响。因此,对长期施肥黄泥田水稻土中氨氧化细菌和古菌的研究具有重要意义。本文以福建省农科院土壤与肥料研究所在福州闽侯县白沙镇30年长期定位施肥水稻试验田为研究对象,试验设4个处理：1)对照,不施肥,CK；2)单施氮磷钾肥（100%NPK）：3)氮磷钾肥配施牛粪（100%NPK+牛粪）；4)氮磷钾肥配施秸秆（100%NPK+秸秆）。在水稻收获期采集耕层（0～20cm）土壤样品,运用实时荧光定量技术、PCR-DGGE及克隆文库技术系统研究了长期施肥对黄泥田水稻土氨氧化微生物多样性的影响,主要结论如下： （1）作物产量。与CK相比,长期施NPK肥可以促进水稻产量增加44%。在单施NPK的基础上配施牛粪或秸秆还田增产效果更明显,NPKM和NPKS处理的水稻产量比NPK处理增加了9.9%、17.5%。 （2）土壤肥力。长期施肥能促进土壤有机质、全氮、全磷、全钾、速效钾养分的积累,连年种植水稻后土壤碱解氮和速效磷亏缺明显。长期种植水稻和施肥的土壤pH值略高于试验前,土壤并无酸化的趋势。 （3）土壤氨氧化微生物多样性。PCR-D...
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 土壤微生物多样性
1.2 农田土壤氮循环
1.3 硝化作用及其功能微生物
1.3.1 硝化作用
1.3.2 硝化过程中的氨氧化微生物
1.3.2.1 氨氧化细菌分布及其分类
1.3.2.2 氨氧化古菌的发现及其研究现状
1.4 amoA基因在氨氧化微生物多样性上的应用及其研究进展
1.4.1 氨单加氧酶(Ammonia monooxygenase,AMO)及amoA基因
1.4.2 amoA基因的在AOB和AOA中的应用及研究进展
1.5 土壤微生物多样性的研究方法
1.5.1 生物标志物法(Biomarker)
1.5.2 Biolog微平板法
1.5.3 分子生物学方法
1.5.3.1 扩增性rDNA限制性酶切片段分析(ARDRA)
1.5.3.2 限制性片段长度多态性分析(RFLP)和末端限制性片段长度多态性分析(T-RFLP)
1.5.3.3 随机引物扩增多态性DNA(RAPD)
1.5.3.4 单链构象性多态性分析(SSCP)
1.5.3.5 荧光原位杂交(FISH)
1.5.3.6 克隆文库分析法
1.5.3.7 变性梯度凝胶电泳(DGGE)
1.5.3.8 实时荧光定量PCR(Real-time PCR)
1.6 本研究的目的和意义
1.7 技术路线
第二章 长期施肥对土壤养分和水稻产量的影响
2.1 材料与方法
2.1.1 研究区概况与试验设计
2.1.2 土样采集与处理
2.1.3 土壤基本养分含量测定
2.1.4 数据处理
2.2 结果与分析
2.2.1 长期施肥对水稻产量的影响
2.2.2 长期施肥对土壤基本养分含量的影响
2.2.2.1 长期施肥对土壤全量养分含量的影响
2.2.2.2 长期施肥对土壤速效养分含量的影响
2.2.3 长期施肥对土壤pH的影响
2.2.4 水稻产量与土壤养分、pH间的相关性分析
2.3 小结与讨论
第三章 长期施肥对土壤氨氧化微生物群落结构的影响
3.1 材料与方法
3.1.1 土样采集与预处理
3.1.2 主要仪器和试剂
3.1.3 试验方法
3.1.3.1 土壤微生物全基因组DNA提取
3.1.3.2 PCR扩增
3.1.3.3 PCR产物的变性梯度凝胶电泳
3.1.3.4 DGGE图谱检测
3.1.3.5 DGGE条带的回收及克隆测序
3.1.3.6 DGGE图谱的多样性分析
3.1.3.7 序列分析和发育树构建
3.2 结果与分析
3.2.1 DNA提取和PCR扩增
3.2.2 土壤氨氧化细菌群落DGGE图谱分析
3.2.3 土壤氨氧化古菌群落DGGE图谱分析
3.2.4 DGGE条带冗余分析
3.3 小结与讨论
第四章 长期施肥对土壤三大菌群和氨氧化微生物
4.1 材料与方法
4.1.1 土样采集与预处理
4.1.2 土壤微生物区系分析
4.1.3 土壤氨氧化微生物数量的荧光定量分析
4.1.3.1 氨氧化细菌与氨氧化古菌的绝对荧光定量标准曲线制作
4.1.3.2 Real-time PCR
4.1.4 数据处理
4.2 结果与分析
4.2.1 长期施肥对土壤可培养微生物数量的影响
4.2.2 可培养微生物数量与土壤养分间的相关性分析
4.2.3 可培养微生物数量与水稻产量间的相关性分析
4.2.4 amoA基因扩增、克隆和荧光定量PCR检测
4.2.5 土壤氨氧化细菌和氨氧化古菌amoA基因数量变化
4.2.6 土壤氨氧化微生物数量与氮素的相关性分析
4.2.7 氨氧化古菌与氨氧化细菌amoA基因拷贝数的比值分析
4.3 小结与讨论
第五章 长期施肥对土壤氨氧化古菌的多态性分析
5.1 材料和方法
5.1.1 土样采集与预处理
5.1.2 土壤氨氧化古菌的克隆文库分析
5.1.2.1 氨氧化古菌amoA基因的PCR扩增
5.1.2.2 AOA的amoA基因克隆文库的构建
5.2 结果与分析
5.2.1 氨氧化古菌(AOA)amoA基因的扩增
5.2.2 CK处理氨氧化古菌amoA基因序列多样性分析
5.2.3 CK处理氨氧化古菌amoA基因序列系统发育分析
5.2.4 NPK处理氨氧化古菌amoA基因序列多样性分析
5.2.5 NPK处理氨氧化古菌amoA基因序列系统发育分析
5.2.6 NPKM处理氨氧化古菌amoA基因序列多样性分析
5.2.7 NPKM处理氨氧化古菌amoA基因序列系统发育分析
5.2.8 NPKS处理氨氧化古菌amoA基因序列多样性分析
5.2.9 NPKS处理氨氧化古菌amoA基因序列系统发育分析
5.2.10 长期施肥下各处理土壤氨氧化古菌amoA基因文库的比较分析
5.3 小结与讨论
第六章 全文讨论与结论
6.1 讨论
6.2 结论
6.3 特色与创新
6.4 展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]长期不同施肥模式对杂草群落及早稻产量的影响[J]. 程传鹏,崔佰慧,汤雷雷,陶勇,潘俊峰,陈防. 生态学杂志. 2013(11)
[2]武夷山国家自然保护区不同植被类型土壤微生物群落特征[J]. 吴则焰,林文雄,陈志芳,方长旬,张志兴,吴林坤,周明明,沈荔花. 应用生态学报. 2013(08)
[3]长期施肥对旱地土壤中氨氧化微生物丰度和分布的影响[J]. 辛亮,武传东,曲东. 西北农业学报. 2012(06)
[4]不同施肥模式对绿洲农田土壤微生物群落丰度与酶活性的影响[J]. 李晨华,贾仲君,唐立松,吴宇澄,李彦. 土壤学报. 2012(03)
[5]氮肥对稻田土壤反硝化细菌群落结构和丰度的影响[J]. 宋亚娜,林智敏,林艳. 中国生态农业学报. 2012(01)
[6]承德地区两温泉中古细菌基因型多样性分析[J]. 郝春博,张丽娜,李思远,周训,冯传平,方斌. 现代地质. 2011(06)
[7]长期施肥对红壤性水稻土细菌群落结构和数量的影响[J]. 袁红朝,秦红灵,刘守龙,童成立,魏文学,吴金水. 中国农业科学. 2011(22)
[8]不同年限免耕秸秆覆盖对土壤活性有机碳和碳库管理指数的影响[J]. 蔡太义,黄耀威,黄会娟,贾志宽,李立科,杨宝平,韩思明. 生态学杂志. 2011(09)
[9]长期冬种绿肥对红壤性水稻土微生物特性及酶活性的影响[J]. 杨曾平,高菊生,郑圣先,聂军,徐明岗,谢坚,廖育林. 土壤. 2011(04)
[10]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)
硕士论文
[1]南极普里兹湾夏季海冰氨氧化菌多样性及丰度分析[D]. 马吉飞.山东大学 2012
本文编号：3724970
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
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摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 土壤微生物多样性
1.2 农田土壤氮循环
1.3 硝化作用及其功能微生物
1.3.1 硝化作用
1.3.2 硝化过程中的氨氧化微生物
1.3.2.1 氨氧化细菌分布及其分类
1.3.2.2 氨氧化古菌的发现及其研究现状
1.4 amoA基因在氨氧化微生物多样性上的应用及其研究进展
1.4.1 氨单加氧酶(Ammonia monooxygenase,AMO)及amoA基因
1.4.2 amoA基因的在AOB和AOA中的应用及研究进展
1.5 土壤微生物多样性的研究方法
1.5.1 生物标志物法(Biomarker)
1.5.2 Biolog微平板法
1.5.3 分子生物学方法
1.5.3.1 扩增性rDNA限制性酶切片段分析(ARDRA)
1.5.3.2 限制性片段长度多态性分析(RFLP)和末端限制性片段长度多态性分析(T-RFLP)
1.5.3.3 随机引物扩增多态性DNA(RAPD)
1.5.3.4 单链构象性多态性分析(SSCP)
1.5.3.5 荧光原位杂交(FISH)
1.5.3.6 克隆文库分析法
1.5.3.7 变性梯度凝胶电泳(DGGE)
1.5.3.8 实时荧光定量PCR(Real-time PCR)
1.6 本研究的目的和意义
1.7 技术路线
第二章 长期施肥对土壤养分和水稻产量的影响
2.1 材料与方法
2.1.1 研究区概况与试验设计
2.1.2 土样采集与处理
2.1.3 土壤基本养分含量测定
2.1.4 数据处理
2.2 结果与分析
2.2.1 长期施肥对水稻产量的影响
2.2.2 长期施肥对土壤基本养分含量的影响
2.2.2.1 长期施肥对土壤全量养分含量的影响
2.2.2.2 长期施肥对土壤速效养分含量的影响
2.2.3 长期施肥对土壤pH的影响
2.2.4 水稻产量与土壤养分、pH间的相关性分析
2.3 小结与讨论
第三章 长期施肥对土壤氨氧化微生物群落结构的影响
3.1 材料与方法
3.1.1 土样采集与预处理
3.1.2 主要仪器和试剂
3.1.3 试验方法
3.1.3.1 土壤微生物全基因组DNA提取
3.1.3.2 PCR扩增
3.1.3.3 PCR产物的变性梯度凝胶电泳
3.1.3.4 DGGE图谱检测
3.1.3.5 DGGE条带的回收及克隆测序
3.1.3.6 DGGE图谱的多样性分析
3.1.3.7 序列分析和发育树构建
3.2 结果与分析
3.2.1 DNA提取和PCR扩增
3.2.2 土壤氨氧化细菌群落DGGE图谱分析
3.2.3 土壤氨氧化古菌群落DGGE图谱分析
3.2.4 DGGE条带冗余分析
3.3 小结与讨论
第四章 长期施肥对土壤三大菌群和氨氧化微生物
4.1 材料与方法
4.1.1 土样采集与预处理
4.1.2 土壤微生物区系分析
4.1.3 土壤氨氧化微生物数量的荧光定量分析
4.1.3.1 氨氧化细菌与氨氧化古菌的绝对荧光定量标准曲线制作
4.1.3.2 Real-time PCR
4.1.4 数据处理
4.2 结果与分析
4.2.1 长期施肥对土壤可培养微生物数量的影响
4.2.2 可培养微生物数量与土壤养分间的相关性分析
4.2.3 可培养微生物数量与水稻产量间的相关性分析
4.2.4 amoA基因扩增、克隆和荧光定量PCR检测
4.2.5 土壤氨氧化细菌和氨氧化古菌amoA基因数量变化
4.2.6 土壤氨氧化微生物数量与氮素的相关性分析
4.2.7 氨氧化古菌与氨氧化细菌amoA基因拷贝数的比值分析
4.3 小结与讨论
第五章 长期施肥对土壤氨氧化古菌的多态性分析
5.1 材料和方法
5.1.1 土样采集与预处理
5.1.2 土壤氨氧化古菌的克隆文库分析
5.1.2.1 氨氧化古菌amoA基因的PCR扩增
5.1.2.2 AOA的amoA基因克隆文库的构建
5.2 结果与分析
5.2.1 氨氧化古菌(AOA)amoA基因的扩增
5.2.2 CK处理氨氧化古菌amoA基因序列多样性分析
5.2.3 CK处理氨氧化古菌amoA基因序列系统发育分析
5.2.4 NPK处理氨氧化古菌amoA基因序列多样性分析
5.2.5 NPK处理氨氧化古菌amoA基因序列系统发育分析
5.2.6 NPKM处理氨氧化古菌amoA基因序列多样性分析
5.2.7 NPKM处理氨氧化古菌amoA基因序列系统发育分析
5.2.8 NPKS处理氨氧化古菌amoA基因序列多样性分析
5.2.9 NPKS处理氨氧化古菌amoA基因序列系统发育分析
5.2.10 长期施肥下各处理土壤氨氧化古菌amoA基因文库的比较分析
5.3 小结与讨论
第六章 全文讨论与结论
6.1 讨论
6.2 结论
6.3 特色与创新
6.4 展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]长期不同施肥模式对杂草群落及早稻产量的影响[J]. 程传鹏,崔佰慧,汤雷雷,陶勇,潘俊峰,陈防. 生态学杂志. 2013(11)
[2]武夷山国家自然保护区不同植被类型土壤微生物群落特征[J]. 吴则焰,林文雄,陈志芳,方长旬,张志兴,吴林坤,周明明,沈荔花. 应用生态学报. 2013(08)
[3]长期施肥对旱地土壤中氨氧化微生物丰度和分布的影响[J]. 辛亮,武传东,曲东. 西北农业学报. 2012(06)
[4]不同施肥模式对绿洲农田土壤微生物群落丰度与酶活性的影响[J]. 李晨华,贾仲君,唐立松,吴宇澄,李彦. 土壤学报. 2012(03)
[5]氮肥对稻田土壤反硝化细菌群落结构和丰度的影响[J]. 宋亚娜,林智敏,林艳. 中国生态农业学报. 2012(01)
[6]承德地区两温泉中古细菌基因型多样性分析[J]. 郝春博,张丽娜,李思远,周训,冯传平,方斌. 现代地质. 2011(06)
[7]长期施肥对红壤性水稻土细菌群落结构和数量的影响[J]. 袁红朝,秦红灵,刘守龙,童成立,魏文学,吴金水. 中国农业科学. 2011(22)
[8]不同年限免耕秸秆覆盖对土壤活性有机碳和碳库管理指数的影响[J]. 蔡太义,黄耀威,黄会娟,贾志宽,李立科,杨宝平,韩思明. 生态学杂志. 2011(09)
[9]长期冬种绿肥对红壤性水稻土微生物特性及酶活性的影响[J]. 杨曾平,高菊生,郑圣先,聂军,徐明岗,谢坚,廖育林. 土壤. 2011(04)
[10]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)
硕士论文
[1]南极普里兹湾夏季海冰氨氧化菌多样性及丰度分析[D]. 马吉飞.山东大学 2012
本文编号：3724970
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