本文關(guān)鍵詞：長期施氮對(duì)東北黑土微生物及主要氮循環(huán)菌群的影響

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【摘要】：氮素養(yǎng)分是影響土壤微生物、土壤理化性質(zhì)和作物產(chǎn)量的一個(gè)主要因素。長期施氮將導(dǎo)致土壤微生物群落結(jié)構(gòu)及功能發(fā)生深刻變化,并由此影響土壤生產(chǎn)能力。本文以東北黑土肥料長期定位試驗(yàn)為基礎(chǔ),利用實(shí)時(shí)熒光定量PCR和高通量測(cè)序等分子生態(tài)學(xué)技術(shù),以2013和2014年分別種植小麥和大豆的土體為研究對(duì)象,在分析長達(dá)34和35年持續(xù)施用氮肥和輪作對(duì)土壤理化性質(zhì)和氮肥農(nóng)學(xué)效率影響的基礎(chǔ)上,探討土壤微生物群落和氮循環(huán)中氨氧化細(xì)菌、古菌和固氮細(xì)菌的變化特征,以揭示長期施氮與土壤-作物-微生物間互作的生態(tài)學(xué)效應(yīng)。論文取得的主要進(jìn)展如下:1.經(jīng)過34和35年的持續(xù)施氮,黑土酸化明顯,高氮肥處理小麥季黑土 pH值低至4.6;高氮肥兩個(gè)處理(小麥季)的氮肥農(nóng)學(xué)效率分別下降了 65.6%和41.2%。銨態(tài)氮(NH_4~+-N)、硝態(tài)氮(NO_3~--N)和總氮(TotalN)含量增加。2.經(jīng)過34和35年的持續(xù)施氮,黑土由"細(xì)菌型"向"真菌型"轉(zhuǎn)變。隨著氮肥水平的增加,小麥季細(xì)菌/真菌豐度比值由2.1×105降至4.6×104,大豆季由8.4×104降至3.8×104。四種施肥處理黑土中的細(xì)菌和真菌群落的α多樣性明顯降低,可能導(dǎo)致黑土生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性降低。3.長期施用氮肥提高了放線菌、變形桿菌、殼菌和散囊菌的豐度,降低了酸桿菌、疣微菌、硝化螺旋菌和糞囊菌的豐度。土壤理化性質(zhì)和作物季分別解釋了細(xì)菌變化的25.5%和12.2%,二者分別解釋了真菌群落變化的29.3%和23.9%。土壤pH值和NO_3~--N濃度是影響細(xì)菌和真菌群落組成的關(guān)鍵因素。4.氨氧化微生物受氮肥水平影響顯著。隨著氮肥水平的增加,氨氧化古菌(AOA)的拷貝數(shù)由2.6×107降至8.3×105/g 土壤,而氨氧化細(xì)菌(AOB)拷貝數(shù)由1.3×104增至1.1×105/g 土壤;相同氮肥水平處理中AOA和AOB群落結(jié)構(gòu)相似,不同氮肥水平處理間群落差異顯著;黑土中AOA主要有 Nitrososphaera 和 Nitrosotalea,AOB 主要有 Nitrosospira 和 Nitrosomonas 兩大類。5.固氮菌群落豐度和結(jié)構(gòu)受氮肥水平和作物的影響顯著。大豆季的nifH拷貝數(shù)高于小麥季。兩季中四種氮肥處理均顯著降低nifH基因豐度。小麥季氮肥顯著影響固氮菌多樣性,對(duì)大豆季影響不明顯。黑土中的優(yōu)勢(shì)類群為Bradyrhizobium,小麥季其比例為53.9～95.8%,而大豆季則為87.8～97.9%。土壤中NO_3~--N、有效磷、NH_4~+-N濃度和pH值與固氮菌群落結(jié)構(gòu)變化呈顯著相關(guān)關(guān)系。6.利用分離培養(yǎng)技術(shù)研究了施肥條件下黑土中的微生物資源。不同氮肥水平黑土中的細(xì)菌和真菌優(yōu)勢(shì)類群存在明顯差異。以上結(jié)果表明,長期施氮降低了東北黑土中細(xì)菌和真菌的a多樣性,并使黑土由"細(xì)菌型"向"真菌型"轉(zhuǎn)變。黑土中的細(xì)菌、真菌、氨氧化微生物和固氮細(xì)菌的群落結(jié)構(gòu)變化與氮肥水平相關(guān)。說明長期施氮已對(duì)東北黑土微生物群落產(chǎn)生了顯著影響。
【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：S154.3

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本文編號(hào)：1274858