【摘要】：氮是植物生長所需的大量營養(yǎng)元素,是土壤生產(chǎn)力的主要限制性因素。作物生長所需的氮素主要依賴于氮肥的施入,而化肥的大量施入會引發(fā)一系列的環(huán)境問題,也會影響土壤生態(tài)系統(tǒng)的功能和穩(wěn)定性。微生物是土壤生態(tài)系統(tǒng)的核心組成,廣泛參與元素的生物地球化學(xué)循環(huán);氨氧化微生物和固氮微生物在氮素循環(huán)中具有重要的作用。研究土壤中氮轉(zhuǎn)化相關(guān)微生物在不同時(shí)期對施肥的響應(yīng)特征和響應(yīng)機(jī)理,對于認(rèn)識和預(yù)測施肥或環(huán)境對微生物功能的影響具有重要科學(xué)意義,也可為制訂有效氮素管理措施和發(fā)展調(diào)控方法提供科學(xué)依據(jù)。本研究采用分子生物學(xué)方法,如聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)、實(shí)時(shí)熒光定量PCR、末端限制性片段多態(tài)性分析(T-RFLP)、克隆測序技術(shù)以及高通量測序(Illumina miseq),系統(tǒng)深入地揭示了三種典型旱地土壤中施肥后不同時(shí)期微生物群落結(jié)構(gòu)、多樣性和功能的變化,并在此基礎(chǔ)上探討了土壤功能微生物群落對環(huán)境脅迫的響應(yīng)機(jī)制。論文的主要研究內(nèi)容與成果如下:1.連續(xù)兩年分別從吉林公主嶺(黑土)、河南許昌(潮土)和湖南桃源(紅壤)采集施肥后玉米不同生長期的土壤樣品。全面研究了三種土壤中不同時(shí)期不同施肥對土壤理化性質(zhì)、氨氧化微生物豐度、群落結(jié)構(gòu)及其功能的影響。結(jié)果表明:(1)土壤類型是影響這些指標(biāo)的主要因素,其次為取樣年度、取樣時(shí)期、施肥等。(2)秸稈對于有效氮的流失有滯留作用,且黑土對有效氮的保持能力最高。(3)施肥能夠促進(jìn)AOB(氨氧化細(xì)菌)的生長,AOB基因豐度與NO_3~--N呈顯著正相關(guān)。(4)NH_4~+-N、含水量和DOC是顯著影響AOA(氨氧化古菌)群落的主要因素。(5)施肥并未改變AOA、AOB優(yōu)勢種群,但仍引起了一些種群的豐度改變。2.用高通量測序方法研究了三種土壤中固氮微生物群落結(jié)構(gòu)、多樣性和功能變化特征。三種土壤之間固氮酶活、固氮微生物豐度和群落結(jié)構(gòu)差異較大,且變化規(guī)律不一致。(1)固氮酶活在黑土、潮土的同一時(shí)期各處理大致為CK(未施肥)N(添加尿素)、NS(添加尿素和秸稈),說明施肥抑制固氮酶活;紅壤2015年各時(shí)期為NSCKN,說明秸稈能夠抑制N引起的抑制作用。(2)N處理降低固氮基因豐度,NS通過增加有效態(tài)碳從而提高固氮基因豐度。(3)三種土壤中固氮微生物群落結(jié)構(gòu)差異明顯,黑土和潮土更為相近,且這兩種類型的土壤各自2015年和2016年的群落可以分開。影響黑土和潮土固氮微生物群落結(jié)構(gòu)的主要因素是NH_4~+-N和NO_3~--N,影響紅壤固氮微生物群落結(jié)構(gòu)的主要因素H2O、DOC和NH_4~+-N。3.微生物群落在施肥條件下通過改變?nèi)郝浣Y(jié)構(gòu)來適應(yīng)環(huán)境的變化,優(yōu)勢種群并沒有變化,而是通過調(diào)整各個(gè)種群的相對比例來適應(yīng)變化。4.兩年的施肥處理改變了氨氧化和固氮微生物的群落結(jié)構(gòu),但對氨氧化基因和固氮基因豐度的影響較小。微生物的功能并不一定隨微生物群落結(jié)構(gòu)的改變而改變,最可能的原因就是微生物群落存在較高程度的功能冗余,即不同的微生物類群可能執(zhí)行相同的功能。綜上所述,本論文通過綜合運(yùn)用各種分子生態(tài)學(xué)研究手段,揭示了土壤氨氧化微生物和固氮微生物群落對不同施肥和時(shí)期的響應(yīng)特征,其分布特征受空間和環(huán)境因素的共同制約,呈現(xiàn)較明顯的微生物地理分布格局。本研究的開展有助于認(rèn)識土壤氮轉(zhuǎn)化相關(guān)微生物群落組成及其變化與環(huán)境和空間變量的關(guān)系,為因地施肥提供科學(xué)依據(jù)。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：西南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S147;S154.3

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前6條

1 喬沙沙;周永娜;劉晉仙;景炬輝;賈彤;李毳;楊欣;柴寶峰;;關(guān)帝山針葉林土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)特征[J];林業(yè)科學(xué);2017年02期

2 侯海軍;秦紅靈;陳春蘭;魏文學(xué);;土壤氮循環(huán)微生物過程的分子生態(tài)學(xué)研究進(jìn)展[J];農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究;2014年05期

3 賀紀(jì)正;張麗梅;;土壤氮素轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵微生物過程及機(jī)制[J];微生物學(xué)通報(bào);2013年01期

4 賀紀(jì)正;沈菊培;張麗梅;;土壤硝化作用的新機(jī)理——氨氧化古菌在酸性土壤氨氧化中的主導(dǎo)作用[J];科學(xué)觀察;2012年06期

5 張多英;雒江菡;劉紅;戴宗仁;;聯(lián)合固氮的研究進(jìn)展[J];微生物學(xué)雜志;2009年06期

6 張于光;李迪強(qiáng);王慧敏;肖啟明;劉學(xué)端;;青藏高原三江源地區(qū)高寒草甸土反硝化細(xì)菌多樣性的初步研究[J];科學(xué)通報(bào);2006年06期

，

本文編號：2387415