【摘要】：厭氧氨氧化(Anammox)過程是由特定的微生物主導(dǎo)的全球性重要的氮循環(huán)過程之一。然而,關(guān)于農(nóng)業(yè)土壤下的Anammox及Anammox微生物在土壤氮素循環(huán)的作用和地位仍缺乏了解。本項研究在國內(nèi)外關(guān)于Anammox的研究基礎(chǔ)上,基于農(nóng)田土壤并著重于水稻土壤,聯(lián)合室內(nèi)厭氧培養(yǎng)與野外長期定點肥料試驗,運用熒光定量PCR、PLFA-SIP、15N同位素示蹤技術(shù)、DNA-SIP、克隆文庫和測序等先進技術(shù),探究13C-尿素-PLFA用于研究Anammox的可行性,耕作制度以及施肥方式對水稻土中Anammox過程的影響,以及不同微生物在Anammox過程中的貢獻與活性。主要研究結(jié)果如下:(1)結(jié)果表明:磷脂脂肪酸16:1ω7c,16:1ω5c和16:0可以作為土壤厭氧氧化物的生物標(biāo)志物,培養(yǎng)過程中13C優(yōu)先進入其中。土壤厭氧氨氧化菌(hzs-β和hzo)的豐度均在菜園土 V1和水稻土(R1和R2)中檢測到,相關(guān)性分析表明厭氧菌與13C-尿素呈正相關(guān),并與N03--N和NH4+-N濃度呈負相關(guān)。不同土地利用方式下的土壤厭氧微生物群落組成具有多樣性,V1、R1和R2幾個處理之間具有相似的微生物多樣性并都有較高的微生物量。土壤性質(zhì)與基因豐度之間的主成分分析表明,不僅pH值,而且土壤有機質(zhì)、速效磷和速效鉀都是厭氧氧化過程的重要因素。因此,利用13C-尿素-PLFA的厭氧培養(yǎng)是通過影響土壤養(yǎng)分來研究厭氧菌微生物群落結(jié)構(gòu)的行之有效的方法,不同的土地利用系統(tǒng)在影響土壤微生物組成結(jié)構(gòu)方面發(fā)揮了重要作用。(2)繼而采用13C-尿素-PLFA,研究了小麥和水稻生長季節(jié)期間不同施肥處理對Anammox菌的活性和多樣性的影響�？偟�13C豐度和Anammox微生物活性在豬糞與化學(xué)配施處理(PMCF)中含量較高、而秸稈與化肥配施處理(SRCF)高于純化肥處理(CF)和不施肥處理(CK),表明有機肥料更利于增強Anammox活性以及微生物豐度。結(jié)果表明,施肥措施和季節(jié)變化對土壤性質(zhì)、微生物生物量和細菌群落結(jié)構(gòu)有一定的影響。13C 土壤豐度,特別是磷脂脂肪酸14:0,16:1ω9c,16:1ω5C,16:0,18:1ω9c和18:0,從稻麥耕作轉(zhuǎn)變的過程中明顯增加;因此,這些13C磷脂脂肪酸可以作為Anammox的生物標(biāo)志物。在所有供試土壤中,真菌的百分比都與細菌接近,并遠高于放線菌。可知,真菌是第二個微生物類群,以較大活性參與了 Anammox的代謝。(3)利用15N穩(wěn)定同位素技術(shù)結(jié)合抗生素抑制,進行Anammox和反硝化反應(yīng)對氮氣生成的貢獻率的探索,并揭示了有機施肥處理對Anammox微生物的影響。同時結(jié)合DNA-SIP技術(shù),采取13C-葡萄糖標(biāo)記,根據(jù)18SrRNA基因的qPCR檢測來推算真菌在聯(lián)合反硝化和反硝化過程中的作用及其在氮循環(huán)中的貢獻。結(jié)果表明,CK、CF、PMCF和SRCF不同施肥方式下Anammox細菌在土壤脫氮過程中的貢獻率為10.70%,12.44%,17.51%和21.48%,聯(lián)合反硝化對氮氣生成的貢獻率分別為4.12%、4.78%、6.73%和8.26%。相關(guān)性分析表明參與13C基質(zhì)代謝的真菌的豐度可以作為聯(lián)合反硝化真菌的豐度,同時主成分分析揭示了施肥方式通過影響pH、速效磷、速效鉀等含量從而對聯(lián)合反硝化真菌活性有顯著影響。對13C-DNA建立克隆文庫,找出聯(lián)合反硝化真菌極有可能由Agaricus,Aspergillus,Phycomyces,Saitoella,Trichoderma屬組成。我們的研究結(jié)果可以作為對聯(lián)合反硝化真菌進一步研究的鋪墊。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S154

【參考文獻】

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本文編號：2598427