棉花秸秆炭对土壤微生物群落组成和功能的影响
发布时间：2021-08-08 07:57
【目的】生物炭在农田土壤固碳和调节氮循环方面具有巨大潜力。微生物是土壤碳氮转化的主要驱动者,但生物炭对土壤微生物碳氮代谢功能的影响还缺乏全面认识。以棉花秸秆及其生物炭为研究对象,阐明秸秆和秸秆炭对土壤有机碳氮含量影响的差异;分析土壤微生物群落组成对秸秆炭的响应,探讨微生物群落代谢活性和功能的变化,为棉花秸秆和秸秆炭的资源化利用提供理论依据。【方法】田间试验于20172018年在长期定位试验站进行,设4个处理:对照（CK）,氮肥（N,单施氮肥）,秸秆（N+ST,氮肥配施棉花秸秆）,秸秆炭（N+BC,氮肥配施棉花秸秆炭）。采用Biolog微平板法分析微生物群落代谢活性,利用16s rRNA测序探讨土壤细菌群落组成的变化,通过宏基因组揭示土壤总体微生物群落组成、功能及代谢通路对棉花秸秆和秸秆炭的响应。【主要结果】（1）单施氮肥（N）显著降低土壤有机碳含量,氮肥配施秸秆（N+ST）和秸秆炭（N+BC）显著提高土壤有机碳、全氮含量,较单施氮肥处理分别增加8.9%、16.3%和48.4%、24.8%。N+BC处理土壤无机氮以及有机氮组分中的非酸解氮、酸解铵态氮和氨基糖态氮均显...
【文章来源】：石河子大学新疆维吾尔自治区 211工程院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
土壤细菌群落科水平组成
棉花秸秆炭对土壤微生物群落组成和功能的影响24瘤菌属（Rhizobiaceae）的相对丰度显著高于其他处理。秸秆炭处理硝化螺旋菌门（Nitrospirae）及其中的硝化螺旋菌纲（Nitrospira）、硝化螺旋菌目（Nitrospirales）、硝化螺旋菌科（Nitrospiraceae），β变形菌纲（Betaproteobacteria）及其中的亚硝化单胞菌目（Nitrosomonadales）、亚硝化单胞菌科（Nitrosomonadaceae）的相对丰度显著高于其他处理。图4-5土壤细菌群落LEfSe分析Fig.4-5LEfSeanalysisofsoilbacterialcommunity4.2细菌群落组成与碳源代谢活性的相关性分析对土壤细菌群落组成（属水平的相对丰度）与微生物代谢活性（六大类碳源代谢活性）进行Pearson相关分析（表4-2）。溶杆菌属、Ilumatobacter菌属和变杆菌属与碳水化合物类、氨基酸类、羧酸类、胺类呈显著正相关关系。类诺卡氏属与碳水化合物类、氨基酸类、胺类碳源呈显著正相关。苍白杆菌属与羧酸类、多聚物类呈显著正相关。硝化螺菌属和Vibrionimonas菌属与多聚物类呈显著正相关关系。
棉花秸秆炭对土壤微生物群落组成和功能的影响30图5-1基于Bray-Curtis距离的UPGMA聚类分析图Fig.5-1UPGMAclusteranalysisgraphbasedonBray-Curtisdistance5.1.2土壤微生物群落组成各处理土壤微生物群落前16的优势门类为变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）、芽单胞菌门（Gemmatimonadetes）、酸杆菌门（Acidobacteria）、浮霉菌门（Planctomycetes）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、疣微菌门（Verrucomicrobia）、厚壁菌门（Firmicutes）、绿弯菌门（Chloroflexi）、硝化螺旋菌门（Nitrospirae）、奇古菌门（Thaumarchaeota）、异常球菌-栖热菌门（Deinococcus-Thermus）、广古菌门（Euryarchaeota）、蓝藻门（Cyanobacteria）、子囊菌门（Ascomycota）、担子菌门（Basidiomycota），合计约占总微生物的88.6%（图5-2）。氮肥处理绿弯菌门、硝化螺旋菌门和奇古菌门显著提高，降低了拟杆菌门的丰度。与氮肥和秸秆碳处理相比，秸秆显著增加变形菌门、拟杆菌门、疣微菌门和子囊菌门相对丰度。秸秆炭放线菌门显著高于秸秆和氮肥处理。
【参考文献】：
期刊论文
[1]3种碳添加对退化农田土壤固碳细菌群落结构多样性的影响[J]. 苏鑫,郭迎岚,卢嫚,冯程程,岳中辉. 环境科学学报. 2020(01)
[2]生物炭对连作穿心莲根际土壤微生物的影响[J]. 李珍,陈义三,陈荣珠,杨彩媚,陈楠滨,卢闻东. 上饶师范学院学报. 2019(06)
[3]生物炭对杉木人工林土壤细菌多样性的影响[J]. 丁文沙,魏志超,孟李群,刘志刚,刘爱琴. 森林与环境学报. 2019(06)
[4]生物炭对杉木人工林土壤养分、酶活性及细菌性质的影响[J]. 胡华英,殷丹阳,曹升,张虹,周垂帆,何宗明. 生态学报. 2019(11)
[5]增温及秸秆施用对豆-麦轮作土壤微生物量碳氮及细菌群落结构的影响[J]. 张婷婷,陈书涛,王君,王朝辉,胡正华. 环境科学. 2019(10)
[6]生物炭添加对半干旱区土壤细菌群落的影响[J]. 王颖,孙层层,周际海,王彤彤,郑纪勇. 中国环境科学. 2019(05)
[7]棉花长期连作对新疆农田土壤古菌群落演替的影响[J]. 张伟,杜钰. 生态环境学报. 2019(04)
[8]秸秆与木本泥炭短期施用对潮土有机质及微生物群落组成和功能的影响[J]. 赵文慧,马垒,徐基胜,谭钧,张佳宝,赵炳梓. 土壤学报. 2020(01)
[9]秸秆还田对稻田氮循环微生物及功能基因影响研究进展[J]. 王青霞,陈喜靖,喻曼,沈阿林. 浙江农业学报. 2019(02)
[10]有机物料对植烟土壤养分、酶活性和微生物群落功能多样性的影响[J]. 张璐,阎海涛,任天宝,李帅,杨永锋,彭桂新,于建春,刘国顺. 中国烟草学报. 2019(02)
博士论文
[1]侵蚀环境中土壤微生物群落变化特征[D]. 孙棋棋.中国科学院大学(中国科学院教育部水土保持与生态环境研究中心) 2018
[2]大气CO2浓度升高条件下作物光合碳在黑土中转化过程及微生物群落结构特征[D]. 王艳红.中国科学院大学(中国科学院东北地理与农业生态研究所) 2018
[3]青海农用沼气池发酵微生物群落结构与功能研究[D]. 韩睿.华中师范大学 2018
[4]短花针茅荒漠草原优势植物根系分泌物及其主要组分对土壤微生物的影响[D]. 高雪峰.内蒙古农业大学 2017
[5]生物炭施用对东北黑土土壤理化性质和微生物多样性的影响[D]. 姚钦.中国科学院大学(中国科学院东北地理与农业生态研究所) 2017
[6]黄土丘陵区典型植物枯落物分解对土壤有机碳、氮转化及微生物多样性的影响[D]. 程曼.西北农林科技大学 2015
[7]稻田土壤碳氮转化与微生物群落结构及活性之间的联系机制[D]. 王娟.浙江大学 2015
[8]武夷山不同海拔土壤微生物多样性的变化特征[D]. 金裕华.南京林业大学 2012
[9]秸秆资源评价与利用研究[D]. 毕于运.中国农业科学院 2010
硕士论文
[1]生物炭及降解菌剂对污染土壤微生物及功能基因的影响[D]. 王启全.东北农业大学 2019
[2]秸秆还田对土壤酶活性、微生物量及群落功能多样性的影响[D]. 荣国华.东北农业大学 2018
[3]北极融水成湖区域土壤微生物多样性及宏基因组学分析[D]. 郭昱东.青岛科技大学 2018
[4]施用生物炭对油菜氮素吸收和利用的影响[D]. 许堃.沈阳农业大学 2018
[5]长期麦棉周年秸秆还田对棉花产量及养分吸收的影响[D]. 王小军.南京农业大学 2017
[6]滨海盐碱地棉花秸秆还田和深松对土壤理化性质及棉花产量品质的影响[D]. 秦都林.山东农业大学 2017
[7]生物炭对杨树人工林土壤微生物量及碳源代谢多样性的影响[D]. 许文欢.南京林业大学 2016
[8]城市有机垃圾热解生物炭对紫色土氮素特征与微生物群落结构的影响[D]. 谢梦佩.重庆大学 2016
[9]基于宏基因组技术探究甲藻水华生消过程中微生物群落特征及功能代谢变化[D]. 徐沙.西南大学 2016
[10]生物炭对不同土壤上油/棉作物生长及养分效率的影响[D]. 王典.华中农业大学 2014
本文编号：3329555
【文章来源】：石河子大学新疆维吾尔自治区 211工程院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
土壤细菌群落科水平组成
棉花秸秆炭对土壤微生物群落组成和功能的影响24瘤菌属（Rhizobiaceae）的相对丰度显著高于其他处理。秸秆炭处理硝化螺旋菌门（Nitrospirae）及其中的硝化螺旋菌纲（Nitrospira）、硝化螺旋菌目（Nitrospirales）、硝化螺旋菌科（Nitrospiraceae），β变形菌纲（Betaproteobacteria）及其中的亚硝化单胞菌目（Nitrosomonadales）、亚硝化单胞菌科（Nitrosomonadaceae）的相对丰度显著高于其他处理。图4-5土壤细菌群落LEfSe分析Fig.4-5LEfSeanalysisofsoilbacterialcommunity4.2细菌群落组成与碳源代谢活性的相关性分析对土壤细菌群落组成（属水平的相对丰度）与微生物代谢活性（六大类碳源代谢活性）进行Pearson相关分析（表4-2）。溶杆菌属、Ilumatobacter菌属和变杆菌属与碳水化合物类、氨基酸类、羧酸类、胺类呈显著正相关关系。类诺卡氏属与碳水化合物类、氨基酸类、胺类碳源呈显著正相关。苍白杆菌属与羧酸类、多聚物类呈显著正相关。硝化螺菌属和Vibrionimonas菌属与多聚物类呈显著正相关关系。
棉花秸秆炭对土壤微生物群落组成和功能的影响30图5-1基于Bray-Curtis距离的UPGMA聚类分析图Fig.5-1UPGMAclusteranalysisgraphbasedonBray-Curtisdistance5.1.2土壤微生物群落组成各处理土壤微生物群落前16的优势门类为变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）、芽单胞菌门（Gemmatimonadetes）、酸杆菌门（Acidobacteria）、浮霉菌门（Planctomycetes）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、疣微菌门（Verrucomicrobia）、厚壁菌门（Firmicutes）、绿弯菌门（Chloroflexi）、硝化螺旋菌门（Nitrospirae）、奇古菌门（Thaumarchaeota）、异常球菌-栖热菌门（Deinococcus-Thermus）、广古菌门（Euryarchaeota）、蓝藻门（Cyanobacteria）、子囊菌门（Ascomycota）、担子菌门（Basidiomycota），合计约占总微生物的88.6%（图5-2）。氮肥处理绿弯菌门、硝化螺旋菌门和奇古菌门显著提高，降低了拟杆菌门的丰度。与氮肥和秸秆碳处理相比，秸秆显著增加变形菌门、拟杆菌门、疣微菌门和子囊菌门相对丰度。秸秆炭放线菌门显著高于秸秆和氮肥处理。
【参考文献】：
期刊论文
[1]3种碳添加对退化农田土壤固碳细菌群落结构多样性的影响[J]. 苏鑫,郭迎岚,卢嫚,冯程程,岳中辉. 环境科学学报. 2020(01)
[2]生物炭对连作穿心莲根际土壤微生物的影响[J]. 李珍,陈义三,陈荣珠,杨彩媚,陈楠滨,卢闻东. 上饶师范学院学报. 2019(06)
[3]生物炭对杉木人工林土壤细菌多样性的影响[J]. 丁文沙,魏志超,孟李群,刘志刚,刘爱琴. 森林与环境学报. 2019(06)
[4]生物炭对杉木人工林土壤养分、酶活性及细菌性质的影响[J]. 胡华英,殷丹阳,曹升,张虹,周垂帆,何宗明. 生态学报. 2019(11)
[5]增温及秸秆施用对豆-麦轮作土壤微生物量碳氮及细菌群落结构的影响[J]. 张婷婷,陈书涛,王君,王朝辉,胡正华. 环境科学. 2019(10)
[6]生物炭添加对半干旱区土壤细菌群落的影响[J]. 王颖,孙层层,周际海,王彤彤,郑纪勇. 中国环境科学. 2019(05)
[7]棉花长期连作对新疆农田土壤古菌群落演替的影响[J]. 张伟,杜钰. 生态环境学报. 2019(04)
[8]秸秆与木本泥炭短期施用对潮土有机质及微生物群落组成和功能的影响[J]. 赵文慧,马垒,徐基胜,谭钧,张佳宝,赵炳梓. 土壤学报. 2020(01)
[9]秸秆还田对稻田氮循环微生物及功能基因影响研究进展[J]. 王青霞,陈喜靖,喻曼,沈阿林. 浙江农业学报. 2019(02)
[10]有机物料对植烟土壤养分、酶活性和微生物群落功能多样性的影响[J]. 张璐,阎海涛,任天宝,李帅,杨永锋,彭桂新,于建春,刘国顺. 中国烟草学报. 2019(02)
博士论文
[1]侵蚀环境中土壤微生物群落变化特征[D]. 孙棋棋.中国科学院大学(中国科学院教育部水土保持与生态环境研究中心) 2018
[2]大气CO2浓度升高条件下作物光合碳在黑土中转化过程及微生物群落结构特征[D]. 王艳红.中国科学院大学(中国科学院东北地理与农业生态研究所) 2018
[3]青海农用沼气池发酵微生物群落结构与功能研究[D]. 韩睿.华中师范大学 2018
[4]短花针茅荒漠草原优势植物根系分泌物及其主要组分对土壤微生物的影响[D]. 高雪峰.内蒙古农业大学 2017
[5]生物炭施用对东北黑土土壤理化性质和微生物多样性的影响[D]. 姚钦.中国科学院大学(中国科学院东北地理与农业生态研究所) 2017
[6]黄土丘陵区典型植物枯落物分解对土壤有机碳、氮转化及微生物多样性的影响[D]. 程曼.西北农林科技大学 2015
[7]稻田土壤碳氮转化与微生物群落结构及活性之间的联系机制[D]. 王娟.浙江大学 2015
[8]武夷山不同海拔土壤微生物多样性的变化特征[D]. 金裕华.南京林业大学 2012
[9]秸秆资源评价与利用研究[D]. 毕于运.中国农业科学院 2010
硕士论文
[1]生物炭及降解菌剂对污染土壤微生物及功能基因的影响[D]. 王启全.东北农业大学 2019
[2]秸秆还田对土壤酶活性、微生物量及群落功能多样性的影响[D]. 荣国华.东北农业大学 2018
[3]北极融水成湖区域土壤微生物多样性及宏基因组学分析[D]. 郭昱东.青岛科技大学 2018
[4]施用生物炭对油菜氮素吸收和利用的影响[D]. 许堃.沈阳农业大学 2018
[5]长期麦棉周年秸秆还田对棉花产量及养分吸收的影响[D]. 王小军.南京农业大学 2017
[6]滨海盐碱地棉花秸秆还田和深松对土壤理化性质及棉花产量品质的影响[D]. 秦都林.山东农业大学 2017
[7]生物炭对杨树人工林土壤微生物量及碳源代谢多样性的影响[D]. 许文欢.南京林业大学 2016
[8]城市有机垃圾热解生物炭对紫色土氮素特征与微生物群落结构的影响[D]. 谢梦佩.重庆大学 2016
[9]基于宏基因组技术探究甲藻水华生消过程中微生物群落特征及功能代谢变化[D]. 徐沙.西南大学 2016
[10]生物炭对不同土壤上油/棉作物生长及养分效率的影响[D]. 王典.华中农业大学 2014
本文编号：3329555
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