长期不同施肥措施下土细菌群落结构变化及其主要影响因素

摘要：

[目的]研究不同施肥处理下土壤细菌群落的特征,为建立促进土壤生态系统稳定和健康的养分管理制度提供依据.[方法]陕西省杨凌示范区"国家黄土肥力与肥料效益监测基地"的28年长期定位试验始于1990年秋,种植制度为冬小麦-夏休闲,无灌溉.本研究选取定位试验中不施肥(CK)、施用氮磷钾肥(N、P2O5、K2O分别为135、108、67.5 kg/hm2,NPK)和有机无机肥配施(70％N来自牛粪,MNPK)3个处理.于2018年6月小麦收获后采集0—20 cm耕层土样,测定养分含量、含水量、微生物量碳含量、微生物量氮含量及目标土壤微生物.以1％琼脂糖凝胶电泳法检测土壤中DNA,根据97％相似度对序列进行OTU聚类、α多样性分析(包括Shannon、ACE和Chao1等指数),使用CANOCO 4.5软件对土壤细菌门水平群落结构、细菌相对丰度等与土壤理化性质进行冗余分析.[结果]与CK相比,NPK和MNPK处理显著提高了土壤有机碳、全氮、微生物量碳、微生物量氮、硝态氮和铵态氮含量,显著降低了土壤pH值.不同处理细菌基因拷贝数为每克干土6.69×109～16.46×109,与CK相比,NPK和MNPK处理细菌数量分别提高了77％ 和146％.MNPK处理的土壤细菌Shannon多样性指数显著高于CK和NPK处理,而Simpson指数显著低于CK和NPK处理,NPK与CK处理间两个指数无显著差异.3个处理的细菌丰富度指数(Chao1指数和ACE指数)和均匀度指数均没有显著差异.在门水平上,共获得35个细菌类群,其中,放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)和绿弯菌门(Chloroflexi)为主要优势菌门(相对丰度>10％),占到全部菌门的80.1％～81.7％.与CK相比,MNPK处理显著降低了放线菌门(F=5.845,P<0.05)的相对丰度,增加了拟杆菌门(F=4.461,P<0.05)的相对丰度,3个处理间其他菌门均无显著差异.冗余分析结果显示,CK与NPK、MNPK处理的土壤细菌群落结构具有明显差异,且MNPK处理对土壤细菌群落组成的影响更大.土壤理化性质对细菌菌群影响表现为:土壤硝态氮>可溶性有机碳>pH>铵态氮>有机碳>土壤含水量,这些理化因子均是影响微生物生长的关键因子.[结论]关中土区旱作雨养条件下,化肥平衡施用和有机无机肥配施均显著提高了土壤中细菌数量、多样性和丰富度,有机无机肥配施还改变了细菌群落结构,特别是降低了放线菌门、增加了拟杆菌门的丰度,更有利于土壤生态系统的稳定和健康.

关键词：土、氮磷钾平衡施肥、有机无机配合施肥、细菌群落结构、功能多样性指数、硝态氮、可溶性有机碳

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资助基金：国家高技术研究发展计划;陕西省科技统筹创新工程计划项目;陕西省自然科学基础研究计划项目;高等学校学科创新引智计划资助

在线出版日期：2020-04-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：307-315