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编号:55528
长期施用有机肥潮土细菌的多样性及功能预测
http://www.100md.com 2022年1月25日 2021年第12期
异养,菌门,群落,1材料和方法,1供试材料,2土壤理化性质的测定,3DNA提取和高通量测序,4定量PCR,5数据处理,2结果与分析,1长期施肥下土壤细菌的丰度,2长期施肥下土壤细菌的α多样性,3长期施肥下土壤细菌的β多
     练金山,王慧颖,徐明岗,魏文良,段英华*,刘树堂*

    (1 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所/耕地培育技术国家工程实验室,北京 100081;2 农业农村部耕地质量监测保护中心,北京 100125;3 山西农业大学资源与环境学院,山西太原 030801;4 青岛农业大学资源与环境学院,山东青岛 265200)

    土壤中存在大量的微生物,一方面它能够转化和分解有机质,促进碳、氮、磷等养分的循环[1];另一方面微生物自身固存的营养元素在其死亡后又释放到土壤中,并且这部分营养可以被植物快速吸收利用,所以土壤微生物也是土壤肥力的贡献者。此外,微生物通过改善生物和非生物胁迫[1],在促进植物生长方面发挥着关键作用[2–3],因此土壤微生物的多样性被认为是土壤质量和土壤健康的标志[4–6]。细菌是微生物中含量最多、丰度最高的类群,在一定程度上能够衡量土壤质量和健康程度,反映土壤环境条件,其数量、多样性以及群落结构和功能的变化均会影响土壤肥力和农业的可持续性。长期施肥改变土壤微环境、土壤质量和养分循环,并形成与之相适应的细菌群落结构以及相应的功能[7]。因此探明不同施肥下细菌的多样性、群落结构和功能结构,能够揭示科学施肥与土壤生物肥力及作物生产力的作用机制。

    施肥可提高土壤肥力,改变细菌的丰度、多样性和功能,从而影响作物产量[8–10]。但是,也有研究认为化肥的大量施用降低了土壤生物多样性对维持作物生产的重要性[11]。粪肥本身含有丰富的有机质,为土壤细菌多样性和活性的提高提供了大量资源[12–13]。袁铭章等[14]在潮土上的研究发现,长期施用有机肥会提高土壤细菌的数量和多样性,并且改变其群落组成。在水稻土的研究中,有机肥的施用对土壤理化性质和细菌群落的影响比无机肥更明显[15]。Sun等[11]的研究表明长期有机无机肥配施可使细菌多样性恢复到与施肥前相当的水平,并且提高作物产量,这表明细菌可能是有机无机肥配施提高作物生产力的关键驱动因素。总的来说,大多数研究发现有机肥的施用改变了微生物的群落结构,可形成更稳定和健康的土壤生态系统,有助于维持或提高作物产量。换而言之,作物产量受到土壤微生物群落、肥力水平等因素影响[16–18]。

    近年来,我国施肥和微生物的研究大多集中在微生物对不同施肥响应的差异及其驱动因素,而关于长期施肥对土壤的生物化学性质、微生物多样性及其功能的研究相对较少。本研究基于潮土连续37年的长期定位施肥试验,采用定量PCR和Miseq高通量测序方法,探究细菌的数量、多样性、群落结构和功能对长期施用不同肥料的响应差异 ......

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