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编号:55598
基于宏基因组学方法分析施肥模式对设施菜田土壤微生物群落的影响
http://www.100md.com 2021年4月15日 2021年第3期
古菌,菌门,1材料与方法,1试验区概况,2试验设计,3土壤样品采集及测定方法,4数据处理,2结果与分析,1有机肥,秸秆替代化肥模式对设施春茬番茄盛果期土壤微生物量碳,氮含量的影响,2有机肥,秸秆替代
     马 龙,高 伟,栾好安,唐继伟*,李明悦,黄绍文*

    (1 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所/农业农村部植物营养与肥料重点实验室,北京 100081;2 天津市农业资源与环境研究所,天津 300192;3 河北农业大学林学院,保定 071000)

    目前,我国蔬菜体系分为设施蔬菜和露地蔬菜两种,设施蔬菜因其高投入、高产出、高收益的生产特点得到迅速发展,已成为许多地区的农业支柱产业。2016年设施蔬菜播种面积达386.7万hm2,占蔬菜总播种面积的18%左右,但产量占蔬菜总产量约34%,产值占蔬菜总产值的一半左右[1-3]。然而,设施蔬菜栽培过程中普遍存在化肥投入过量、养分比例严重失衡、施肥模式不够合理等现象,导致土壤有机质含量下降、养分过度积累、微生物群落结构破坏等问题,严重制约我国设施蔬菜产业的可持续发展[4-5]。针对上述问题,在合理施肥条件下使用有机肥/有机物料替代部分化肥可以使设施蔬菜的化肥减施潜力达到35%以上[6]。

    土壤微生物是农田生态系统的重要组成部分,具有种类多、数量大等特点,主要包括细菌、真菌和古菌,其通过自身生长代谢参与有机质和土壤养分的分解与转化,为土壤养分循环和能量流动提供动力和保障[7-8]。土壤生物学特性 (微生物量、群落结构等) 可以反映土壤质量及肥力状况,被认为是土壤环境质量评价的重要指标[9-10]。前人关于不同施肥模式下土壤微生物群落方面的研究多集中在细菌、真菌[11-13],对土壤古菌的研究十分有限[14-16]。有研究表明,古菌在土壤碳、氮循环中起着至关重要的作用,能参与CH4代谢、氨氧化等过程,是土壤中的潜在养分库[17]。土壤微生物易受外界环境变化的影响,施肥可直接或间接改变农田生态系统的养分平衡和供应状况,从而对土壤生物学特性产生影响[18]。有学者指出,盛果期作为果菜生长发育的关键时期,对土壤养分的需求量较高,土壤微生物活动剧烈[19-20]。因此,明确不同施肥模式对设施果菜盛果期土壤生物学特性的影响,对于农田土壤养分管理具有重要意义。

    随着土壤微生物相关研究的日益深入,研究方法也在不断改进。目前国内外对土壤微生物群落结构的研究方法和技术多集中在磷脂脂肪酸分析法[21-23]、定量PCR扩增技术[24]和高通量测序 (16S RNA和ITS) 技术[25-26],应用宏基因组方法分析微生物群落结构的研究较少。有学者指出,宏基因组测序技术可以跨过微生物分离和纯培养过程,揭示土壤中全部存在的微生物遗传组成和群落功能,建立土壤微生物物种与环境之间的关系[27-28]。另有研究发现 ......

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