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太湖地区长期不同施肥水稻土N2和CO2固定细菌群落结构的特征与差异

靳振江 潘根兴 刘晓雨 李恋卿

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太湖地区长期不同施肥水稻土N2和CO2固定细菌群落结构的特征与差异

    通讯作者: 潘根兴, E-mail:pangenxing@yahoo.com.cn;
  • 基金项目:

    国家自然科学基金重点项目(40830528); 国家自然科学基金委国际合作重大项目(40710019002)

Community structure characters and differences of N2-fixing and CO2-fixingbacteria under longterm fertilization in paddy soils of Taihu Lake region, China

    Corresponding author: PAN Gen-xing, E-mail:pangenxing@yahoo.com.cn; ;
  • 摘要: 土壤N2固定细菌和CO2固定细菌是土壤碳氮循环重要的微生物群落,不同施肥下土壤有机碳积累与这两类微生物群落结构及活性的关系有助于了解施肥对农田碳氮循环的影响特点。本文研究了太湖地区自1987年开始的水稻土长期施肥试验,选取不施肥(NF)、氮磷钾(NPK)肥(CF)、NPK肥与猪粪配施(CFM)和NPK肥与秸秆还田配施(CFS)小区,采集(020 cm)表层样本,以nifH和cbbLR基因分别作为N2和CO2固定细菌的指示基因,用PCRDGGE和荧光定量PCR的方法研究二者的群落结构,并用平板菌落计数法测定土壤自生固氮细菌数量和用乙炔还原法测定土壤固氮酶活性。结果表明, 与CF处理相比,CF、CFM和CFS处理下的自生固氮细菌数量分别提高了58%、66%和106%; CF、CFM和CFS处理下的nifH基因丰度分别提高了213%、1079 %和344%。CF与CFM处理的土壤固氮酶活性显著高于NF和CFS处理。因此,施肥提高了cbbLR基因的多样性。与NF处理相比,CF、CFM和CFS处理下的cbbLR基因丰度分别提高了465%、1827%和758%。相关性分析表明,土壤自生固氮菌数量与土壤有机碳含量呈显著正相关,cbbLR和nifH基因丰度均与归一化的土壤养分呈极其显著正相关。研究表明,有机/无机肥配施下土壤养分平衡对维持N2和CO2固定细菌较高的丰度具有重要的作用。
  • [1] 张奇春王光火 . 长期不同施肥下杂交稻与常规稻的产量与土壤养分平衡. 植物营养与肥料学报, 2006, 12(3): 340-345. doi: 10.11674/zwyf.2006.0309
    [2] 赵亚南宿敏敏吕阳况福虹陈轩敬张跃强石孝均 . 减量施肥下小麦产量、肥料利用率和土壤养分平衡. 植物营养与肥料学报, 2017, 23(4): 864-873. doi: 10.11674/zwyf.16417
    [3] 周萍张旭辉潘根兴 . 长期不同施肥对太湖地区黄泥土总有机碳及颗粒态有机碳含量及深度分布的影响. 植物营养与肥料学报, 2006, 12(6): 765-771. doi: 10.11674/zwyf.2006.0602
    [4] 解丽娟王伯仁徐明岗彭畅刘骅 . 长期不同施肥下黑土与灰漠土有机碳储量的变化. 植物营养与肥料学报, 2012, 18(1): 98-105. doi: 10.11674/zwyf.2012.11143
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    [8] 韩巍赵金月李豆豆郭磊磊窦莉洋刘静李嵩依艳丽 . 设施蔬菜大棚土壤氮磷钾养分富积降低土壤钙素的有效性. 植物营养与肥料学报, 2018, 24(4): 1019-1026. doi: 10.11674/zwyf.17433
    [9] 何念祖倪吾钟 . 不同肥料管理对三熟制高产稻田土壤有机碳消长与平衡的影响. 植物营养与肥料学报, 1996, 2(4): 315-321. doi: 10.11674/zwyf.1996.0404
    [10] 陈雪双刘娟*姜培坤周国模李永夫吴家森 . 施肥对山核桃林地土壤N2O排放的影响. 植物营养与肥料学报, 2014, 20(5): 1263-1271. doi: 10.11674/zwyf.2014.0523
    [11] 王旭东胡田田张一平 . 不同施肥处理土壤胡敏酸及其级分与Fe2+络合特征Ⅱ.胡敏酸级分与Fe2+络合特征. 植物营养与肥料学报, 2001, 7(2): 139-144. doi: 10.11674/zwyf.2001.0204
    [12] 王飞林诚李清华何春梅刘玉洁 . 不同施肥措施提高南方黄泥田供钾能力及钾素平衡的作用. 植物营养与肥料学报, 2017, 23(3): 669-677. doi: 10.11674/zwyf.16342
    [13] 张俊华张翼李明 . 药用植物宁夏枸杞 (Lycium barbarum L.) 土壤细菌群落演替特征. 植物营养与肥料学报, 2017, 23(3): 686-695. doi: 10.11674/zwyf.16338
    [14] 于小玲佟小刚杨学云李明吴发启 . 长期施肥对土黑碳积累的影响. 植物营养与肥料学报, 2012, 18(6): 1405-1412. doi: 10.11674/zwyf.2012.12084
    [15] 樊红柱秦鱼生陈庆瑞陈琨涂仕华 . 长期施肥紫色水稻土团聚体稳定性及其固碳特征. 植物营养与肥料学报, 2015, 21(6): 1473-1480. doi: 10.11674/zwyf.2015.0612
    [16] 苏慧清韩晓日*杨劲峰罗培宇戴健杨明超何蕊 . 长期施肥棕壤团聚体分布及其碳氮含量变化. 植物营养与肥料学报, 2017, 23(4): 924-932. doi: 10.11674/zwyf.16485
    [17] 张鑫周卫艾超黄绍敏梁国庆 . 秸秆还田下氮肥运筹对夏玉米不同时期土壤酶活性及细菌群落结构的影响. 植物营养与肥料学报, 2020, 26(2): 1-12. doi: 10.11674/zwyf.19062
    [18] 余国泰秦遂初 . 有机肥缓解小麦铝毒效果的研究. 植物营养与肥料学报, 1998, 4(1): 57-62. doi: 10.11674/zwyf.1998.0109
    [19] 郭腾飞梁国庆周卫刘东海王秀斌孙静文李双来胡诚 . 施肥对稻田温室气体排放及土壤养分的影响. 植物营养与肥料学报, 2016, 22(2): 337-345. doi: 10.11674/zwyf.14557
    [20] 林明月邓少虹苏以荣刘坤平李伏生 . 施肥对喀斯特地区植草土壤活性有机碳组分和牧草固碳的影响. 植物营养与肥料学报, 2012, 18(5): 1124-1132. doi: 10.11674/zwyf.2012.12083
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-07-16
  • 录用日期:  2012-11-09
  • 刊出日期:  2013-01-25

太湖地区长期不同施肥水稻土N2和CO2固定细菌群落结构的特征与差异

    通讯作者: 潘根兴, pangenxing@yahoo.com.cn;
  • 1. 南京农业大学农业资源与生态环境研究所,江苏南京 210095;
  • 2. 桂林理工大学环境科学与工程学院,广西桂林 541004
  • 基金项目:

    国家自然科学基金重点项目(40830528); 国家自然科学基金委国际合作重大项目(40710019002)

  • 摘要: 土壤N2固定细菌和CO2固定细菌是土壤碳氮循环重要的微生物群落,不同施肥下土壤有机碳积累与这两类微生物群落结构及活性的关系有助于了解施肥对农田碳氮循环的影响特点。本文研究了太湖地区自1987年开始的水稻土长期施肥试验,选取不施肥(NF)、氮磷钾(NPK)肥(CF)、NPK肥与猪粪配施(CFM)和NPK肥与秸秆还田配施(CFS)小区,采集(020 cm)表层样本,以nifH和cbbLR基因分别作为N2和CO2固定细菌的指示基因,用PCRDGGE和荧光定量PCR的方法研究二者的群落结构,并用平板菌落计数法测定土壤自生固氮细菌数量和用乙炔还原法测定土壤固氮酶活性。结果表明, 与CF处理相比,CF、CFM和CFS处理下的自生固氮细菌数量分别提高了58%、66%和106%; CF、CFM和CFS处理下的nifH基因丰度分别提高了213%、1079 %和344%。CF与CFM处理的土壤固氮酶活性显著高于NF和CFS处理。因此,施肥提高了cbbLR基因的多样性。与NF处理相比,CF、CFM和CFS处理下的cbbLR基因丰度分别提高了465%、1827%和758%。相关性分析表明,土壤自生固氮菌数量与土壤有机碳含量呈显著正相关,cbbLR和nifH基因丰度均与归一化的土壤养分呈极其显著正相关。研究表明,有机/无机肥配施下土壤养分平衡对维持N2和CO2固定细菌较高的丰度具有重要的作用。

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