【摘要】：黃土高原是我國重要的蘋果主產區(qū)。為追求高產長期過度施用氮肥,導致土壤N素的大量流失,引發(fā)一系列的環(huán)境問題,如N2O使全球氣候變暖,NO3-對地下水的污染,以及NH3的富營養(yǎng)化等。另外化肥的過量施入也會導致土壤質量、蘋果產量和品質的下降。果園生草埋置是適應該區(qū)特殊氣候條件、改善土壤有機質缺乏和提高土壤肥力與果品質量的有效途徑。目前,對蘋果園牧草降解的研究剛剛起步,且主要集中在牧草降解后對果園土壤有機質、肥力、酶活性、土壤細菌、真菌的數量等方面,均沒有涉及果園土壤氮循環(huán)硝化反硝化作用微生物的研究。為此,本研究在蘋果園埋置黃土高原蘋果園最適宜的牧草白三葉(Trifolium repens L.)的莖葉,設BW1(埋置白三葉1 kg)、BW3(埋置白三葉3 kg)和BW5(埋置白三葉5 kg)三個處理,以不埋置白三葉的土壤為對照,分別在白三葉降解了1、2、3、6和12個月時采集土壤樣品,通過定量PCR(qPCR)、限制性酶切多態(tài)性(T-RFLP)和高通量測序的方法,研究了埋置白三葉后蘋果園土壤硝化反硝化微生物群落的多樣性。主要結果如下:(1)蘋果園土壤全量養(yǎng)分、速效養(yǎng)分、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、有機質的含量在埋置白三葉后都呈增加趨勢,且隨著埋置量的增加而增多。(2)0~10 cm和10~20 cm土層,各功能基因的豐度變化基本一致。氨氧化細菌(AOB)和氨氧化古菌(AOA)的豐度在埋置前期和埋置后期增加,而nirK型、nirS型和nosZ型反硝化菌的豐度在埋置前期降低,埋置中期基本無變化。埋置前期,AOB和AOA的豐度在3 kg的埋置量中顯著增加。大多數埋置時間,nirK型反硝化菌的豐度隨埋置量的增加而增加。相關性分析表明速效鉀含量影響AOB和nir K型反硝化細菌的豐度。AOA和nosZ型反硝化細菌的豐度與銨態(tài)氮含量和pH正相關。nirS型反硝化細菌的豐度與土壤性質之間的相關關系不顯著。(3)氨氧化細菌(AOB)和氨氧化古菌(AOA)及nirK型、nirS型和nosZ型反硝化菌中優(yōu)勢菌群的相對豐度變化,改變了群落組成。0~10 cm土層和10~20 cm土層氨氧化細菌(AOB)的群落結構不同。埋置12個月時,氨氧化古菌(AOA)和nosZ型反硝化菌的群落結構和其它埋置時間點不同。AOB的群落結構對土壤鉀含量有明顯響應,土壤水分是一個重要因子,影響著AOA和nirK型、nosZ型反硝化細菌的群落結構。(4)應用Illumina Miseq高通量測序平臺研究了埋置3 kg白三葉一個月后氨氧化細菌和反硝化細菌的群落結構。研究結果表明,氨氧化細菌(AOB),nirS型和nosZ型反硝化細菌的香農維納多樣性指數(Shannon)和豐富度指數(Chao)增加,而均勻度指數(Simpson)下降。AOB的序列包括β-變形菌綱(β-proteobacteria)的亞硝化螺菌屬(Nitrosospira),亞硝化單胞屬(Nitrosomonas)和亞硝化弧菌屬(Nitrosovibrio),但以亞硝化螺菌屬為主導。埋置3 kg白三葉處理中亞硝化螺菌屬的相對豐度增加。nirS型反硝化菌的優(yōu)勢屬有貪銅菌屬(Cupriavidus),Ideonella屬,紅長命菌屬(Rubrivivax),Sulfuritalea屬。其中,優(yōu)勢種群貪銅菌屬(Cupriavidus)的豐度在埋置白三葉后增加了60.90%,Ideonella屬,紅長命菌屬(Rubrivivax),Sulfuritalea屬,這三類優(yōu)勢屬的豐度在埋置白三葉后降低。nosZ型反硝化菌主要包括α變形菌綱(Alphaproteobacteria)和β變形菌綱(Betaproteobacteria),其中α變形菌綱豐度較高。優(yōu)勢菌群固氮螺菌屬(Azospirillum)、中華根瘤菌屬(Sinorhizobium)和中慢生根瘤菌屬(Mesorhizobium),在埋置白三葉后豐度都增加,而慢生根瘤菌屬(Bradyrhizobium)的豐度降低。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：西北農林科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：S661.1;S154.3

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本文編號：2369864