长期施肥对典型潮土细菌群落结构的影响

摘要:通过设置在山东省莱阳的典型潮土田间定位实验研究长期免耕、不同施肥处理对土壤理化性质、细菌群落结构及其二者的相关性的影响。结果表明:不同施肥处理下土壤的理化性质差异显著,M和MNPK处理会增强土壤肥力。不同施肥处理对总细菌的相对丰度无明显影响,但细菌群落结构和多样性指数却有显著性差异,施用有机肥明显增加了细菌的多样性。土壤中主要的细菌门种在不同施肥处理中所占比例差异显著,同时受以土壤pH为主的理化性质影响明显,M和MNPK处理具有较高pH,同时也具有较高的细菌多样性。
目录
摘要 1
关键词 1
Abstract 1
Key words 1
引言 2
1材料与方法 2
1.1试验区概况与试验设计 2
1.2取样及样品处理 2
1.3测定方法 3
1.3.1理化性状的测定 3
1.3.2DNA的提取 3
1.3.3PCR扩增 3
1.3.4Miseq测序 4
1.4数据分析 4
1.4.1高通量测序数据处理 4
1.4.2土壤理化性状分析 4
1.4.3OTU数据分析 4
2结果与分析 4
2.1不同施肥对典型潮土理化性状的影响 4
2.2细菌多样性分析 5
2.3不同施肥对细菌群落结构的影响 7
2.4土壤理化性状与主要细菌门关系 8
3讨论 9
3.1不同的施肥制度对土壤理化性状的影响 9
3.2细菌多样性及群落结构分析 9
3.3不同施肥对细菌群落结构的影响 9
3.4土壤理化性状与主要细菌门关系 9
4结论 10
致谢 10
参考文献 11
长期施肥对典型潮土细菌群落结构的影响
引言
土壤是具有生物活性的类生物体,有复杂的生命现象和特殊的代谢过程,其生命代谢由生化反应实现,微生物生命活动是推动土壤中各种生化反应的动力[1]细菌是土壤中数量最大、种类最多的微生物[2],通过参与土壤养分循环、维
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持土壤结构和支持作物生长从而在农田生态系统中起着重要作用[34]。
施肥是影响土壤质量演化及其可持续利用最为深刻的农业措施之一,其除了提供作物生长所需养分、改善土壤理化性质外,还为土壤微生物提供大量的营养物质和能量,促进微生物的生长代谢[5]。微生物生物量和微生物多样性在不同的施肥处理中有明显差距[68]。施用有机肥通常会增加土壤微生物的生物量[911]、酶活性[9,12]以及功能多样性[1315],然而这些指标会在施用无机肥时降低[1517] 。
土壤微生物对微环境变化非常敏感,对土壤生态系统变化和环境胁迫反应强烈,其最显著的特点是群落结构会发生改变[10]。土壤生态系统是受人类活动影响较大的陆地生态系统,受长期施肥的影响,必然引起土壤微生物群落结构与活性的变化[1819] 。施用肥料已成为现行补充土壤养分、提高作物产量行之有效的办法,但长期的肥料施用对土壤质量造成的影响一直存在争议,通过研究其对土壤微生物活性的影响来间接反映土壤质量情况是近年来研究的热点之一[20]。
中国幅员辽阔,气候条件、土壤类型、耕作制度复杂多样,目前有关长期施肥对土壤微生物学特性影响的深入系统研究还不多,潮土长期定位不同施肥制度对土壤微生物学特性的影响研究开展的还很少[21]。本研究以山东莱阳潮土长期监测试验基地的试验为平台,采用具有通量高、读长长和速度快等特点的高通量测序方法[22]探讨长期有机无机肥料配施对土壤细菌微生物影响,为寻求作物稳产、高产的土壤生物化学环境,更好地培肥土壤提供科学依据。
1材料与方法
1.1试验区概况与试验设计
本研究在山东莱阳潮土长期监测基地的长期肥料试验田中进行。监测基地位于东经120°31′~?120°59′12〞,北纬36°34′10〞~?37°9′52〞,属于温带季风型大陆性气候,年平均降水量为800mm,年平均气温11.2°,年平均相对湿度73%,年平均日照时数为2996小时,年平均风速2.7米/秒,莱阳市平均无霜期173天。
长期肥料定位试验始于1991年,种植制度主要为冬小麦夏玉米。土壤母质为黄土性物质,属潮土。试验设有7个处理:①146中国农业科学41卷对照(CK),不施肥;②氮磷钾(NPK);③只施用氮肥(N);④只施猪厩肥(M);⑤氮磷钾+猪厩肥(NPKM)。N、P、K分别代表每季作物施N 160 kgha 1、P 2 O 5 80 kgha 1 、K 2 O60 kgha 1;M为猪厩肥,用量为22.5 tha 1;增量猪厩肥(M+)用量为33 tha 1。氮、磷、钾化肥于播种前一次性施入,猪厩肥和秸秆还田每年施用 1 次,于小麦播种前做基肥。氮肥为尿素,磷肥为过磷酸钙,钾肥为氯化钾。田间管理按大田丰产要求进行。每处理9个重复,随机区组排列,共30个小区,小区面积3m2(2.0 m×1.5 m)。
1.2取样及样品处理
于2014年8月12日采集土壤样品,在各个处理3次重复共30个小区内均随机取3点0~20 cm耕层土壤,剔除石砾和植物残根等杂物,混合制样,过 2 mm筛后分成三部分:①风干用于土壤理化性质分析;②贮存在4℃冰箱内保存用于生物特性分析;③剩余部分贮存在80℃冰箱内保存用于DNA的提取和细菌多样性分析。
1.3测定方法
1.3.1理化性状的测定
土壤pH的测定方法
将pH计校正在适当范围,称取过2mm孔径筛子的风干土壤10g于50ml的三角瓶中,加入25ml去离子水,搅拌静置后测定;
速效钾
称取通过1mm筛孔的风干土5.00g于100mL三角瓶中,加入1mol/L中性NH4OAC溶液50mL,塞紧橡皮塞,震荡30min,用干的普通定性滤纸过滤;滤液盛于小三角瓶中,同钾标准系列溶液一起在火焰光度计上测定。
速效磷
称取通过20目筛的风干土样2.5g于150ml三角瓶中,加入0.5mol/LNaHCO3溶液50mL,再加一勺无磷活性炭,塞进瓶塞,在振荡机上振荡30min后立即用无磷滤纸过滤,滤液承接于100mL三角瓶中,吸取滤液10mL于三角瓶中,再用滴定管准确加入蒸馏水35mL,然后移液管加入钼锑抗试剂5mL,摇匀,放置30min后,用880mm波长进行比色。
全碳

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