长期偏施氮肥对桑园土壤氨氧化微生物的影响          下载免费PDF全文

于翠  李欣  朱志贤  董朝霞  莫荣利  李勇  邓文  熊超  胡兴明 《中国土壤与肥料》2021,(3):35-44

氮肥能够影响土壤氨氧化细菌(AOB)和氨氧化古菌(AOA)的丰度和种群结构。利用实时荧光定量PCR(RT-PCR)和变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术研究不同氮肥施用年限(4年,4Y;17年,17Y;32年,32Y;0年,0Y)桑园土壤氨氧化微生物丰度及种群结构变化。结果发现,长期施用氮肥导致桑园土壤酸化,与4Y土壤相比,32Y土壤p H降低0.88。4Y处理土壤AOB amoA基因的拷贝数最高,而在32Y土壤中AOA amoA基因拷贝数最高。各处理AOB amoA基因拷贝数为每克干土6.46×10~5～8.32×10~7,明显高于AOA amoA基因拷贝数每克干土1.70×10~4～1.20×10~5。AOB种群丰度与潜在硝化速率(PNR)呈显著正相关,而AOA种群丰度与土壤pH和PNR的相关性不显著,表明AOB在硝化作用中发挥更为重要的作用。DGGE条带分析表明,氮肥施用年限对AOB种群结构影响较大,而对AOA种群结构影响较小。结果表明,桑园中AOB种群在氮循环中占主导地位,并且长期施用氮肥对桑园土壤AOB丰度和种群结构影响较大,而对AOA影响最小。  相似文献   

稻虾共作对稻田土壤nirK反硝化微生物群落结构和多样性的影响     

朱杰  刘海  吴邦魁  袁峰  刘章勇  金涛 《中国生态农业学报》2018,26(9):1324-1332

稻虾共作是水稻种植与克氏螯虾共作形成的互利共生的稻田种养复合生态模式。目前对稻虾共作模式稻田反硝化微生物多样性和群落结构的影响尚不清楚。本研究以江汉平原常规中稻模式(MR)为对照,设置连续3年(2014—2016年)稻虾共作模式(CR)为处理,通过特异引物提取中稻抽穗期稻田土壤nirK基因,采用Illumina Miseq高通量测序技术,探讨稻虾共作模式对稻田土壤nirK反硝化微生物多样性和群落结构的影响。结果表明:稻虾共作模式显著提升水稻抽穗期稻田土壤中硝态氮、全氮及全碳的含量,对土壤碳氮比、碱解氮和铵态氮含量没有显著影响。稻虾共作模式显著增加稻田土壤nirK基因微生物的丰富度指数,但对nirK基因微生物的多样性指数影响不显著。稻虾共作模式改变了nirK基因微生物在目、科、属、种水平的群落组成,较常规中稻模式,稻虾共作模式在各分类水平组成类群均减少;稻虾共作模式较常规中稻模式改变了目的种类,对共有目相对丰度没有显著性改变。RDA分析表明稻虾共作模式对土壤nirK基因菌群的群落结构有一定的改变,但稻虾共作模式与常规中稻模式在群落结构上仍保留着一定的相似性。硝态氮含量是影响nirK反硝化细菌群落结构的主效因子。可见,稻虾共作模式对微生物多样性指数没有显著影响,但显著增加了微生物丰富度指数,改变了稻田土壤nirK反硝化微生物在目、科、属、种的群落结构。  相似文献   

覆盖作物对猕猴桃园土壤氨氧化微生物丰度和群落结构的影响   总被引：1，自引：0，他引：1  

张玲玲  李青梅  贾梦圆  张艳军  赵建宁  杨殿林  王华玲  王慧 《植物营养与肥料学报》2021,27(3):417-428

  【目的】  果园行间播种覆盖作物有利于改善土壤理化性状,改变氮循环过程中的氨氧化微生物群落结构。因此,我们分析不同覆盖作物下猕猴桃园土壤氨氧化微生物的群落结构和基因丰度,以探究其与土壤硝化作用的关系。  【方法】  选择湖北十堰的一个5年生猕猴桃果园进行了种植多年生覆盖作物试验,供试覆盖作物有白三叶草 (Trifolium repens L,W)、毛苕子 (Vicia villosa Roth,V)、黑麦草 (Lolium perenne L,R) 和高羊茅 (Festuca elata Keng ex E. Alexeev,F)。设置单种 (W)、两种混种 (WR)、3种混种 (WRV)、4种混种 (WRVF) 和清耕对照 (CK) 共5种试验处理。在覆盖作物种植后的第2年,取0—20 cm土层样品,利用荧光定量PCR (fluorescence quantitative PCR)、限制性末端片段长度多态性 (terminal restriction fragment length polymorphism, T-RFLP) 以及克隆测序技术,测定了土壤中氨氧化古菌 (ammonia-oxidizing archaea, AOA) 与氨氧化细菌 (ammonia-oxidizing bacteria, AOB) 基因丰度、群落多样性及组成。  【结果】  4种覆盖作物处理的果园地上部生物量没有显著差异。除两种混种处理显著提高了土壤含水率、铵态氮和硝态氮含量和降低了土壤pH外,其他3个处理的土壤理化指标之间也没有显著差异。与清耕对照相比,单种处理的AOA-amoA基因丰度显著提高了2.85%,单种和两种混种处理的AOB-amoA基因丰度分别显著提高了4.95%、6.42%。不同 T-RFs 所代表的AOA在不同种植模式中所占比例发生变化,但AOA群落结构未发生明显改变;不同T-RFs所代表的AOB在不同种植模式下发生改变,其AOB群落结构可能发生变化。两种混种处理显著降低了AOA的多样性指数,两种混种和4种混种处理显著降低了AOA均匀度指数,而3种混种和4种混种处理显著提高了AOB的多样性指数。4个处理土壤中,AOA的优势菌属为Nitrososphaera (44.2%) 和Nitrosotalea (45.8%),AOB的优势菌属为Nitrosospira (96.98%) 和Nitrosomonas (3.02%)。Pearson相关分析和冗余 (RDA) 分析表明,土壤pH、含水率、铵态氮和硝态氮含量是影响氨氧化微生物群落结构及丰度的主要环境因子。  【结论】  土壤pH、含水率、铵态氮和硝态氮含量是影响氨氧化微生物群落结构及丰度的主要环境因子。白三叶草和黑麦草混种模式 (WR处理) 可显著提升土壤的水分含量、铵态氮和硝态氮含量,降低土壤pH,但是不同覆盖作物对土壤中AOA和AOB的群落结构尚未显现出显著影响。  相似文献   

脲酶抑制剂与硝化抑制剂对稻田土壤硝化、反硝化功能菌的影响   总被引：4，自引：2，他引：2  

张文学  王少先  夏文建  孙刚  刘增兵  李祖章  刘光荣 《植物营养与肥料学报》2019,25(6):897-909

[目的]在农业生产中,脲酶抑制剂(urease inhibitor,UI)与硝化抑制剂(nitrification inhibitor,NI)常作为氮肥增效剂来提高肥料利用率。本文研究了在我国南方红壤稻田施用脲酶抑制剂与硝化抑制剂后,土壤中氨氧化细菌(ammonia oxidizing bacteria,AOB)、氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea,AOA)以及反硝化细菌的丰度以及群落结构的变化特征,旨在揭示抑制剂的作用机理及其对土壤环境的影响。[方法]试验在我国南方红壤稻田进行,共设5个处理:1)不施氮肥(CK);2)尿素(U);3)尿素+脲酶抑制剂(U+UI);4)尿素+硝化抑制剂(U+NI);5)尿素+脲酶抑制剂+硝化抑制剂(U+UI+NI),3次重复。脲酶抑制剂与硝化抑制剂分别为NBPT[N-(n-butyl)thiophosphrictriamide,N-丁基硫代磷酰三胺]和DMPP(3,4-dimethylpyrazole phosphate,3,4-二甲基吡唑磷酸盐)。通过荧光定量PCR(Real-time PCR)研究水稻分蘖期与孕穗期抑制剂对三类微生物标记基因拷贝数的影响,并分析土壤铵态氮、硝态氮与三种菌群丰度的相关性;利用变性梯度凝胶电泳(DenaturingGradient Gel Electrophoresis,DGGE)分析抑制剂对土壤AOB、AOA以及反硝化细菌群落结构的影响,并对优势菌群进行系统发育分析。[结果]1)荧光定量PCR结果表明,施用氮肥对两个时期土壤中AOB的amoA基因与反硝化细菌nirK基因的拷贝数均有显著提高,而对AOA的amoA基因始终没有明显影响;AOB与nirK反硝化细菌的丰度与两个时期的铵态氮含量、分蘖期的硝态氮含量呈极显著正相关,与孕穗期的硝态氮含量相关性不显著;DMPP仅在分蘖期显著减少了AOB的amoA基因拷贝数,表明DMPP主要通过限制AOB的生长来抑制稻田土壤硝化过程;NBPT对三类微生物的丰度无明显影响;2)DGGE图谱表明,在分蘖期与孕穗期,施用氮肥均明显增加了图谱中AOB的条带数,而对AOA却没有明显影响;氮肥明显增加了孕穗期反硝化细菌的条带数;与氮肥的影响相比,抑制剂NBPT与DMPP对AOA、AOB以及反硝化菌的群落结构影响甚微;系统发育分析结果表明,与土壤中AOB的优势菌群序列较为接近的有亚硝化单胞菌和亚硝化螺菌。[结论]在南方红壤稻田中,施入氮肥可显著提高AOB与反硝化细菌的丰度,明显影响两种菌群的群落结构,而AOA较为稳定;NBPT对三类微生物的群落结构丰度无明显影响;硝化抑制剂DMPP可抑制AOB的生长但仅表现在分蘖期,这可能是其缓解硝化反应的主要途径;这也说明二者对土壤生态环境均安全可靠。  相似文献   

硝化微生物在土壤团聚体中的分布及其对种植方式的响应          下载免费PDF全文

夏围围  李乙坤  张萌  孙祥鑫  王玉芳  贾仲君 《土壤学报》2023,60(6)

【目的】硝化微生物在农田土壤氮转化过程发挥重要作用，深入开展团聚体中硝化微生物分布研究，有助于揭示土壤结构-微生物-土壤营养元素循环间的相互影响机制。【方法】选取旱地黄棕壤为研究对象，比较了玉米连作（M-M）和玉米/花生轮作（M-P）两种种植方式下土壤团聚体的性质和硝化潜势（NP）的变化，并通过荧光定量PCR和高通量测序研究了团聚体中不同类型硝化微生物功能基因的丰度和群落组成差异。【结果】与M-M相比，M-P能够显著提高团聚体pH、NH4+和全碳（TC）含量。M-P使NP显著提高，但团聚体粒径对NP无显著影响。氨氧化细菌（AOB）amoA基因丰度在M-P中高于M-M，且在较小粒级团聚体中分布更多，而氨氧化古菌（AOA）和全程氨氧化细菌（Comammox）amoA基因的分布模式与AOB大致相反，表明AOB更能适应较小团聚体环境，而AOA和Comammox倾向在较大团聚体中占据竞争优势。此外，与M-M相较，M-P团聚体间AOA/AOB和Comammox/AOB比值的差异减小，表明轮作促使土壤硝化微生物在不同粒级间的分布更加均匀。进一步对属水平土壤团聚体硝化菌群落组成分析，结果显示M-P提高了Nitrolancea属亚硝酸盐氧化细菌（NOB）和Candidatus Nitrosocosmicus属AOA的占比，降低了Nitrospira属NOB的占比，对AOB各属无显著影响。而团聚体粒径仅对Nitrosospira属AOB的占比产生显著影响。NH4+含量和pH是影响土壤团聚体NP和硝化微生物群落变化的最主要因子。NP与AOB amoA基因丰度显著正相关，与AOA amoA基因丰度负相关。但在群落组成上，Nitrosospira属AOB，Candidatus Nitrosocosmicus属AOA和Nitrospira属NOB均与NP呈现正相关。【结论】土壤团聚体粒径和种植方式能较大程度影响硝化微生物的分布，然而，不同硝化微生物在团聚体间分异机制具有明显差异，该研究为完善禾豆轮作下土壤硝化微生物在微域环境的生态适应机制提供了理论支持。  相似文献   

长期施肥对酸性土壤氨氧化微生物群落的影响   总被引：3，自引：2，他引：1  

王欣丽  朱飞  姚静  姜永见  王芸  任丽英 《植物营养与肥料学报》2018,24(2):375-382

【目的】 长期施肥显著影响着酸性土壤的pH,研究由此引起的土壤中氨氧化古菌 (ammonia-oxidizing archaea,AOA) 和氨氧化细菌 (ammonia-oxidizing bacteria,AOB) 的变化,为土壤培肥提供理论依据。 【方法】 供试土壤为27年长期定位施肥试验的红壤,供试作物为玉米。选择不施肥对照 (CK)、氮肥120 kg/(hm2·a)(N)、氮磷钾肥 (NPK) 和猪粪2000 kg/(hm2·a)(OM) 4个处理采集土壤样品,测定了土壤基本理化性状;利用qPCR、PCR-DGGE方法,分析土壤AOA和AOB群落丰度与组成。 【结果】 1) 长期定位施肥导致土壤pH值发生显著变化,N处理的土壤pH值最低,仅为4.03,其次是NPK和CK处理的土壤,OM处理土壤pH值最高,接近中性达6.40。2) 与CK相比,长期施肥提高了土壤有机质、全氮、铵态氮和硝态氮含量。3)OM处理显著提高了土壤NH₃浓度,而其它处理对NH₃浓度无显著影响。4) 施肥显著增加了土壤AOA的丰度,OM处理提升幅度最大;AOA丰度与土壤有机质碳、全氮呈极显著正相关 (P < 0.01),与铵态氮、土壤NH ₃浓度呈显著正相关 (P < 0.05),与土壤pH、硝态氮关系不显著 ( P > 0.05);施肥改变了AOA的群落结构,CK、N、NPK处理的群落结构差异不显著,OM处理与另外三个处理差别较大。主要AOA类群是Group 1.1b,少数属于Group 1.1a-associated。RDA分析表明,土壤pH值、有机质、总氮、铵态氮、土壤中NH ₃浓度是导致AOA群落变化的主要环境因子。5) 仅OM处理对AOB丰度和群落产生了显著影响,主要类群是Nitrosospira Cluster 3,少数属于Nitrosospira Cluster 9。AOB丰度与土壤NH₃浓度呈极显著正相关 (P < 0.01),与有机质碳、全氮呈显著正相关关系 ( P < 0.05),与土壤pH、铵态氮、硝态氮关系均不显著 ( P > 0.05)。 【结论】 长期施用不同肥料对酸性土壤的理化性质影响差异大,AOA和AOB的丰度和群落结构也发生了明显变化,尤其是施加有机肥之后。来自不同处理的大部分AOA属于Group 1.1b类群,少数属于Group 1.1a-associated类群。仅在OM处理中检测到AOB类群,大部分属于Nitrosospira Cluster 3,少数属于Nitrosospira Cluster 9。   相似文献   

亚硝化球菌属(Nitrososphaera)可能是酸性土壤硝化作用的重要驱动者     

李文兴  郑曼曼  王超  沈仁芳 《土壤》2021,53(1):13-20

选择初始pH相近的两个酸性土壤(JX-3和JX-7)样品进行培养试验,探讨了氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea,AOA)和氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria,AOB)在酸性土壤硝化过程中所发挥的作用。结果显示,经过50 d的培养,JX-7样品硝化速率显著高于JX-3,且明显降低土壤pH。培养后,两个土壤样品AOB丰度均增加,但样品间没有显著差异;JX-7土壤AOA丰度显著增加,而JX-3无显著变化。两个土壤样品AOA群落组成本身存在分异,但对于同一样品培养前后均无显著分异;AOB群落组成在两土壤间没有分异,但培养前后分别有分异。培养后,JX-7样品中AOA优势属Nitrososphaera和某些未知微生物的个别OTUs绝对丰度显著增加,而两样品AOB中Nitrosospira属的一些OTUs的绝对丰度均显著增加。因此,所研究的酸性土壤样品中AOA是硝化作用的主要贡献者,而且AOA主要通过提高Nitrososphaera属中个别OTUs的丰度,而不是整个群落来调控硝化作用。  相似文献   

氮肥形态对香蕉种植土壤中氨氧化细菌与古菌的影响   总被引：1，自引：0，他引：1  

魏天娇  魏志军  陈鹏  阮云泽  朱毅勇 《土壤》2015,47(4):690-697

氨氧化微生物通过影响氮素在土壤中的转化而间接影响作物对不同氮素形态的吸收。因此,本实验采集了海南省种植香蕉的滨海土壤,通过施用硫酸铵和硝酸钙,研究了氨氧化细菌(AOB)和氨氧化古菌(AOA)的数量与群落的变化,并测定了香蕉的生长与氮营养状况。通过构建氨氧化细菌和古菌的功能基因amo A文库后发现:施用硫酸铵的土壤中AOB的amo A基因拷贝数显著高于施用硝酸钙的土壤和不施肥的土壤,而AOA的拷贝数低于硝酸钙与不施肥处理。但是氨氧化古菌AOA的绝对数量都高于AOB。施用硫酸铵的土壤中AOB的群落多样性和丰富度明显增加,而施用硝酸钙的土壤却没有发生显著变化。施用硫酸铵和硝酸钙的土壤中AOA群落结构相似,但丰富度和多样性均高于不施肥处理。从施肥效果看,相比硫酸铵,硝酸钙显著提高了香蕉植株的生物量和全氮含量。上述结果表明,在南方酸性土壤中AOA占优势,虽然施用铵态氮肥可以促进AOB的丰度与多样性,但是很可能会抑制AOA的数量。因此,在海南滨海土中施用铵态氮肥后,通过硝化作用以满足香蕉吸收硝态氮的需求达不到理想的效果,应直接补充硝态氮肥来促进香蕉生长。  相似文献   

水氮耦合对设施农田土壤自养和异养硝化作用的影响          下载免费PDF全文

曹万德  崔嘉华  李娜  何雪莲  张玉玲  邹洪涛  张玉龙  虞娜 《中国土壤与肥料》2023,(11):25-33

水氮措施影响设施土壤氮素的转化及硝化微生物活性,但水氮耦合对设施土壤自养和异养硝化作用差异的影响尚不明确。以连续8年设施水氮耦合田间定位试验土壤为研究对象,控制不同土壤田间持水量(WHC)(40%WHC、60%WHC和80% WHC)进行室内微宇宙培养试验,通过添加乙炔抑制剂抑制自养硝化途径,研究水氮耦合对设施土壤自养和异养硝化速率及参与自养硝化的氨氧化微生物的影响,分析氨氧化微生物氨氧化古细菌(AOA)和氨氧化细菌(AOB)对自养硝化作用的贡献。结果表明,水氮耦合下,不同硝化途径NH4+-N、NO^3--N含量以及参与自养硝化的AOA amoA和AOB amoA基因拷贝数均有显著差异。无乙炔培养7 d后,NO^3--N含量显著增加,而NH4+-N含量显著降低,AOA amoA和AOB amoA的基因丰度显著增加。添加乙炔后,NO^3--N、NH4+-N含量基本保持恒定,AOA amoA和AOB amoA基因丰度显著减少。水氮耦合显著影响自养和异养硝化速率,冗余分析(RDA)表明,NH4+-N含量、AOB amoA、NO^3--N-C2H2、AOA amoA可分别解释自养和异养硝化速率变异的68.9%、34.9%、32.8%和24.4%。设施土壤存在自养硝化和异养硝化两种途径,60%～80%WHC各施氮处理均以自养硝化为主,占总硝化速率的65%～86%;仅40%WHC下,氮纯养分量300和525 kg·hm-2处理以异养硝化为主,占总硝化速率的61%～77%。AOB和AOA共同驱动自养硝化,且AOB贡献更大。  相似文献   

添加生物炭改善菜地土壤氨氧化细菌群落并提高净硝化率   总被引：2，自引：0，他引：2  

王先芳  任天志  智燕彩  张贵龙  李洁  王知文 《植物营养与肥料学报》2020,26(3):502-510

  【目的】  氨氧化过程是硝化作用的限速步骤，对氮循环有着重要影响。本研究通过分析生物炭输入下土壤氨氧化微生物群落的变化，揭示其影响土壤硝化作用的生物学机制。  【方法】  以华北潮土区设施菜地土壤为对象，设置生物炭梯度 (C₀、C_0.5、C_1.5、C_4.0) 土壤培养试验，结合PCR和T-RFLP等分析技术，观测生物炭输入下土壤氨氧化细菌群落变化动态，解析生物炭、土壤硝化作用与氨氧化细菌群落之间的关系。  【结果】  添加生物炭明显改变了土壤氨氧化微生物群落结构及氮素硝化过程。与未添加生物炭处理相比，生物炭添加处理培养前期土壤氨氧化细菌群落Shannon、Evenness指数分别升高5.4%～18.8%、26.2%～33.8%，后期Shannon指数降低20.7%～34.2%。生物炭输入对AOA群落没有明显影响，AOB群落256、58 bp代表物种丰度分别增加61.4%～56.0%、60.6%～78.6%，488 bp代表物种丰度降低22.8%～26.9%。21 bp代表物种丰度前期增加后期降低，与491 bp代表物种丰度变化相反。添加生物炭土壤AOB amoA基因丰度增加48.9%～53.2%。土壤NO₃–-N含量提高1.7%～25.6%，NH₄+-N含量下降13.4%～31.1%，土壤净硝化速率提高21.8%～70.2%。  【结论】  生物炭的输入可以改善以AOB为主的土壤氨氧化微生物群落结构，提高amoA酶活性，但是对氨氧化古菌微生物群落结构未产生明显影响。因此，生物炭提高土壤净硝化速率的作用与其对土壤氨氧化细菌群落和组成的影响密切相关。  相似文献   

长期施肥对棕壤氨氧化细菌和古菌丰度的影响   总被引：7，自引：1，他引：6  

罗培宇  樊耀  杨劲峰  葛银凤  蔡芳芳  韩晓日 《植物营养与肥料学报》2017,23(3):678-685

【目的】氨氧化是氮转化过程的限速步骤,其由氨氧化微生物所驱动。本研究旨在探明 37 年玉米–大豆轮作施肥条件下影响棕壤氨氧化微生物丰度的主要影响因子及变化规律。【方法】以沈阳农业大学棕壤肥料长期定位试验耕层土壤 (0—20 cm) 为材料,选取其中 9 个施肥处理进行取样分析:不施肥 (CK)、低量氮肥 (N₁)、高量氮肥 (N₂)、氮磷肥 (N₁P)、氮磷钾肥 (N₁PK)、高量有机肥 (M₂)、高量有机肥 + 低量氮肥 (M₂N₁)、高量有机肥 + 氮磷肥 (M₂N₁P)、高量有机肥 + 氮磷钾肥 (M₂N₁PK)。采用实时荧光定量 PCR 技术测定其氨氧化微生物丰度,通过对土壤基本化学性质和氨氧化微生物丰度的冗余分析找出影响氨氧化微生物丰度的主要因素。【结果】施用有机肥处理的土壤 pH、有机质、全氮、碱解氮、速效钾、速效磷、铵态氮、硝态氮含量明显高于不施肥和单施化肥处理。各施肥处理土壤有机质、全氮、碱解氮、速效钾、速效磷的含量总体呈现有机肥处理 > 化肥处理 > CK;与不施肥处理 (CK) 相比,单施化肥处理显著降低了土壤 pH 值,施用有机肥处理显著提高了土壤 pH 值,其中 N₂ 处理的土壤 pH 最低,M₂ 处理的土壤 pH 最高。不同施肥处理氨氧化细菌 (AOB) 的丰度为 0.94 × 106～5.77 × 106 copies/g 干土,氨氧化古菌 (AOA) 的丰度为 3.56 × 106～1.22 × 107 copies/g 干土;施用有机肥处理 AOB 和 AOA 丰度显著高于不施肥和单施化肥处理,其中 M₂ 处理的 AOB 和 AOA 丰度最高,单施氮肥处理的 AOB 和 AOA 丰度最低。冗余分析 (RDA) 表明,影响棕壤 AOB 和 AOA 丰度的主要环境因子有土壤 pH、有机质、全氮、碱解氮、速效磷、速效钾,且与 AOB 和 AOA 丰度呈正相关关系。【结论】长期轮作施肥显著改变了棕壤的化学性质,从而对氨氧化微生物的丰度产生了显著影响。长期施用有机肥显著提高了土壤养分含量及 AOB 和 AOA 的丰度,对维持土壤氨氧化微生物的数量起到十分重要的作用;同时试验结果也为今后通过改变土壤 pH、有机质、全氮、碱解氮、速效磷、速效钾等性质对 AOB 和 AOA 进行调节提供了依据。  相似文献   

围垦对崇明东滩湿地全程氨氧化微生物的影响     

宋怡轩  金锐  张鑫磊  张洁  贾仲君  张耀鸿 《土壤》2020,52(6):1196-1202

全程氨氧化微生物（comammox）的发现根本改变了学术界对硝化过程的认识，但其地理分异规律及对氮转化过程的贡献仍不清楚。本研究选择长江口崇明东滩不同围垦年限（0、27、51、86年）稻田表层耕作土壤，采用好氧培养试验测定土壤硝化潜力；通过标靶功能基因amoA实时荧光定量硝化微生物的数量变异特征，包括全程氨氧化细菌（comammox）、氨氧化细菌（AOB）和古菌（AOA）。结果表明，与围垦0年的自然滩涂湿地相比，围垦27、51、86年的水稻土净硝化速率从2.24mg N /(kg·d)分别增加至19.3、11.6和11.4mg N /(kg·d)，增幅高达5.1-8.7倍。土壤氨氧化古菌AOA的丰度与围垦年限显著正相关。自然滩涂湿地中氨氧化古菌AOA和AOB的数量分别为0.34×107 copies/g和1.14×107 copies/g，围垦86年后增幅最高可达27.9倍。自然滩涂湿地中comammox Clade A和Clade B amoA基因拷贝数高于围垦稻田土壤，且Clade A随着围垦年限增加其丰度显著增加。统计分析发现，氨氧化细菌AOB与土壤硝化速率显著正相关，可能在围垦水稻土氨氧化过程中发挥了重要作用；而全程硝化细菌comammox Clade A和Clade B与土壤总有机碳（TOC）、铵含量（NH4+）呈显著负相关关系，可能更适应于营养贫瘠的滩涂自然湿地土壤。  相似文献   

滨海盐渍化土壤中氨氧化微生物丰度和多样性特征          下载免费PDF全文

宋延静  张晓黎  付娆  李萌  王洁  马兰 《土壤》2022,54(6):1157-1164

滨海盐土分布广泛,是我国重要的后备土地资源,然而目前滨海盐土盐度梯度下AOA和AOB的丰度和多样性特征还鲜有报道。本研究利用土壤化学和分子生态学手段(定量PCR、T-RFLP)对莱州湾南岸及黄河口等4个河口断面(黄河、白浪河、堤河、胶莱河)14个不同盐度(6.4~51.1‰)盐渍化土壤样品的氨氧化古菌(AOA)和氨氧化细菌(AOB)的硝化潜势、丰度及多样性进行了分析。结果发现,土壤硝化潜势在高盐度(34.7~51.1‰)被显著抑制,主要受土壤盐度、pH和NO3^-水平显著影响(Spearman相关,P<0.05)；AOA-amoA基因丰度比AOB高出两个数量级,中盐度时丰度最高(9.92×10⁶拷贝数g^-1土),但在不同盐度间无显著差异(P>0.05)；AOB-amoA基因丰度易受盐度的影响,在低盐度显著高于中、高盐度(ANOVA test,P<0.05)；然而AOA和AOB的多样性和群落结构受盐度梯度影响不大。硝化潜势与AOA和AOB丰度间均无显著相关性,而与AOA/AOB比值以及AOA的Shannon指数间显著负相关(Spearman相关,P<0.05)。  相似文献   

水稻生育期内红壤稻田氨氧化微生物数量和硝化势的变化   总被引：1，自引：1，他引：0  

宋亚娜  陈在杰  林智敏 《中国生态农业学报》2010,18(5):954-958

利用荧光定量PCR(Real-timePCR)技术,通过特异引物检测amoA基因拷贝数分析了水稻不同生育期红壤稻田土壤中氨氧化细菌(Ammonia oxidizing bacteria,AOB)和氨氧化古菌(Ammonia oxidizing archaea,AOA)的数量变化,并测定了土壤潜在硝化势。结果显示:红壤稻田土壤中AOA数量显著高于AOB,二者比例在1.6～120.7之间;红壤稻田根层土中AOA数量显著高于表土,随水稻生长根层和表土中AOA数量均逐渐增加,且根层土中增加幅度更大;在水稻生长前期表土中AOB数量较多,孕穗期后根层土中AOB数量显著增加且高于表土。水稻生长期内土壤潜在硝化势也具有逐渐增加趋势,且根层土潜在硝化势增加幅度更大。根层土中潜在硝化势与AOB和AOA数量均呈显著正相关,而表土中潜在硝化势只与AOA数量存在显著正相关。研究表明,红壤稻田土壤中AOA数量更为丰富,且与硝化作用的关联程度更为密切,证实了氨氧化微生物在红壤稻田土壤微生物组成及其生态系统功能中的重要性。  相似文献   

氨氧化基因丰度和潜在氨氧化速率对加拿大一枝黄花入侵和土壤类型的响应     

刘文莉  张崇邦  刘亮  管铭  王江 《植物营养与肥料学报》2020,26(7):1367-1374

  【目的】  土壤类型和植物入侵影响土壤微生物群落结构和功能，基于此，我们研究加拿大一枝黄花 (Solidago canadensis) 入侵两种类型土壤后，土壤中氨氧化古细菌 (AOA) 和氨氧化细菌 (AOB) 的基因丰度和潜在氨氧化速率 (PAOR) 的变化规律及影响机理。  【方法】  云南和浙江是加拿大一枝黄花入侵的重点地区，本研究在云南省滇池周边的海东湿地公园、捞鱼河湿地公园和安乐村 (土壤类型均为冲积土) 以及浙江省东部的杭州湾湿地公园、临海上盘镇和路桥镇峰江村 (土壤类型均为黄泥田土)，分别选择一块采样地，面积为100～150 m2。在每块采样地加拿大一枝黄花入侵 (Mono) 和未入侵 (Nat) 之处，划出0.5 m × 0.5 m，采集土壤和植物样品。Mono和Nat地块相距10～20 m，每个地块重复3次。采用qPCR和室内培养技术分析土壤中AOA、AOB基因丰度和PAOR，用植物生态和土壤化学方法分析植物生物量和土壤化学性状。  【结果】  加拿大一枝黄花入侵后，冲积土中AOA丰度和PAOR显著下降，黄泥田土中AOA丰度和PAOR却显著提高，而AOB丰度在两种类型土壤中均显著提高。Nat冲积土中AOA丰度和PAOR大于黄泥田土，而Mono条件下冲积土中AOA丰度和PAOR小于黄泥田土，AOB丰度在两种土壤类型中均变化较小。Mono样地植被地上部分和地下部分生物量、土壤有机质含量和pH是影响冲积土和黄泥田土AOA丰度和PAOR的重要因素。与AOA不同，冲积土AOB丰度仅受植物地下部分生物量的影响，而黄泥田土AOB丰度同时受植物地下部分生物量、土壤总磷含量和pH影响。  【结论】  加拿大一枝黄花入侵大大增加了植被地上部和地下部生物量，进而为微生物提供了大量的碳源，同时提高了土壤pH，因此，氨氧化细菌AOB的丰度显著增加。土壤类型仅影响AOA的丰度，对AOB和氨氧化潜力没有显著影响，而加拿大一枝黄花入侵显著影响两类土壤中的AOA、AOB丰度以及氨氧化潜力。  相似文献   

稻虾共作模式对稻田土壤细菌群落结构与多样性的影响   总被引：2，自引：0，他引：2  

朱秀秀  彭成林  佀国涵  沙爱华  袁家富  赵书军  徐大兵 《土壤通报》2021,52(5):1121-1128

通过研究稻虾共作模式下0 ~ 60 cm土层土壤细菌群落结构与多样性,明确该模式下稻田土壤细菌的群落特征,旨在为研究稻虾共作模式下稻田土壤养分循环提供理论依据。依托湖北省潜江市白鹭湖农场15年定位试验,采集0 ~ 10 cm、10 ~ 20 cm、20 ~ 30 cm、30 ~ 40 cm、40 ~ 50 cm和50 ~ 60 cm土层土样,采用高通量测序技术分析土壤细菌群落结构和多样性,并研究土壤细菌群落特征与土壤理化性状的关系。与中稻单作模式相比,长期稻虾共作模式显著提高了0 ~ 10 cm和20 ~ 40 cm土层有机碳（TOC）含量、0 ~ 30 cm土层全氮（TN）含量、0 ~ 20 cm和30 ~ 40 cm土层全磷（TP）含量以及10 ~ 40 cm土层有效钾（AK）含量。长期稻虾共作模式后土壤细菌的群落组成发生了改变,显著提高了土壤中绿弯菌门、拟杆菌门、硝化螺旋菌门和芽单胞菌门的相对丰度,降低了蓝细菌门、放线菌门和疣微菌门的相对丰度;同时,稻虾共作模式显著提高了10 ~ 20 cm和30 ~ 50 cm土层细菌的物种丰富度和多样性,但降低了0 ~ 10 cm土层细菌的丰富度。相关性分析表明,TOC、TN、AP和AK是影响稻虾共作模式土壤中细菌群落结构及多样性的主要因素。长期稻虾共作模式改变了稻田土壤理化性状,改变了土壤细菌的群落组成,提高了深层土壤的细菌物种丰富度和多样性。  相似文献   

不同施肥方式下土壤氨氧化细菌的群落特征   总被引：2，自引：0，他引：2  

任灵玲  李秀玲  刘灵芝 《中国生态农业学报》2019,27(1):11-19

为了研究长期定位施肥对棕壤中氨氧化细菌（ammonia-oxidizing bacteria,AOB）种群结构多样性和垂直分布特征的影响,本研究采用化学分析、荧光定量PCR（qPCR）和变性梯度凝胶电泳（PCR-DGGE）技术,针对沈阳农业大学试验区不同施肥方式（不施肥、低量无机氮肥、高量无机氮肥、无机氮肥与有机肥配施）下不同土壤深度（0~20 cm、20~40 cm、40~60 cm）的土壤理化性质、AOB丰度及种群多样性进行分析,比较不同施肥方式对土壤AOB种群的影响。结果显示,与不施肥相比,施肥会降低土壤pH,增加土壤铵态氮（70.5%~939.21%）和硝态氮（253.20%~625.48%）含量。随土壤深度增加,土壤pH升高,铵态氮和硝态氮含量除低量无机氮肥处理外,多呈降低趋势。土壤增施氮肥可提高AOB丰度,降低总细菌丰度。其中,0~20 cm土层中AOB丰度较高,且高量无机氮肥处理的AOB数量最高,为9.65×10⁵拷贝数·g^-1（干土）。DGGE图谱分析显示,不同处理下,AOB群落结构多样性指数存在明显差异（P<0.05）,各多样性指数均在表层（0~20 cm）最高,增施氮肥则显著降低AOB的多样性。聚类分析表明,4个施肥处理中,高量无机氮肥处理聚为一类,其他处理则因土壤深度不同而异;3个土壤深度中,除不施肥处理外,所有施肥处理均表现为0~20 cm、20~40 cm土层发生聚类,40~60 cm则明显与其他两层分开。冗余梯度分析（RDA）显示,硝态氮（P=0.027）是造成影响AOB群落结构差异的主要原因。上述研究结果表明,长期定位施肥土壤AOB的数量和群落结构多样性受施肥方式显著影响,并表现出明显的垂直分布特征。与无机氮肥相比,有机无机配施处理有助于改善土壤pH,维持不同土壤深度下AOB群落结构多样性。  相似文献   

三种硝化抑制剂抑制土壤硝化作用比较及用量研究   总被引：16，自引：4，他引：12  

王雪薇  刘涛  褚贵新 《植物营养与肥料学报》2017,23(1):54-61

【目的】硝化抑制剂是调控土壤氮素转化与硝化作用微生物群落结构的有效途径。本文通过室内模拟试验对3种硝化抑制剂在不同剂量下的硝化抑制效果进行研究,旨在筛选出效果最佳的剂型与剂量,为石灰性土壤硝化抑制剂的合理应用提供依据。 【方法】培养试验在生长箱内进行,25℃黑暗条件培养;盆栽试验在温室内进行。供试硝化抑制剂为双氰胺（DCD）、3,4-二甲基吡唑磷酸盐（DMPP）和2-氯-6-三氯甲基吡啶（Nitrapyrin）,DCD和DMPP用量均设定为纯氮（N）量的0（CK）、1.0%、2.0%、3.0%、3.5%、4.0%、4.5%、5.0%、6.0%和7.0%;Nitrapyrin用量分别为纯氮量的0、0.1%、0.125%、0.2%、0.25%、0.3%、0.35%、0.4%、0.45%和0.5%,三种硝化抑制剂均设10个水平,每个水平3次重复。盆栽试验氮加入量为每公斤风干土0.50 g,三种硝化抑制剂用量分别为纯氮用量的5%、1%、0.648%。调查比较了三者的硝化抑制效果及对土壤氮素转化的影响及其对小青菜鲜重的生物学效应;采用变性梯度凝胶电泳（DGGE）法分析了不同硝化抑制剂对土壤AOA、AOB群落结构的影响。 【结果】DCD、DMPP、Nitrapyrin均可显著抑制土壤硝化作用（P＜0.05）,各硝化抑制剂处理土壤的NH₄+-N含量分别较对照提高了46.2~256.1 mg/kg、291.8~376.7 mg/kg、3.68~372.9 mg/kg。DCD与DMPP处理的硝化抑制率分别为49.3%~79.4%和96.4%~99.4%,DCD表现出明显的剂量效应,但DMPP在1%~7%浓度范围内的剂量效应不明显。Nitrapyrin在0.1%~0.2%浓度范围内有明显的剂量效应。0.25%~0.5% Nitrapyrin的硝化抑制率为98.9%~99.9%,其硝化抑制效果与DMPP处理相同。DCD、DMPP、Nitrapyrin处理的小青菜地上部分鲜重分别比氮肥处理（ASN）提高了12.7%、11.1%、17.6%。施用硝化抑制剂可改变土壤AOA和AOB群落结构,且对AOA群落结构的影响大于AOB,不同硝化抑制剂之间对AOA和AOB群落结构的影响无差异。 【结论】3种硝化抑制剂的硝化抑制效果表现为Nitrapyrin≥DMPP>DCD,均对AOA与AOB群落结构产生明显影响。各硝化抑制剂处理均可提高小青菜地上部鲜重、叶片Vc含量及可显著提高小青菜叶片氨基酸含量（P＜0.05）。综合比较,Nitrapyrin硝化抑制效果好于DMPP,DCD效果最差,推荐用量为基于纯氮0.25%的Nitrapyrin添加量。  相似文献   

黑土区农田土壤氮循环关键过程微生物基因丰度的分布特征     

张淼  刘俊杰  刘株秀  顾海东  李禄军  金剑  刘晓冰  王光华 《土壤学报》2022,59(5):1258-1269

土壤微生物作为碳氮循环过程的主要驱动者与作物生产和生态环境安全关系密切。目前,仅有少数基于单一氮循环过程的研究报导了功能基因的空间分布特征,缺乏关于氮循环关键过程微生物分布特征的耦联分析。本研究采用实时荧光定量PCR技术,对东北黑土农田土壤氮循环关键过程的固氮、氨氧化和反硝化过程功能基因丰度特征及对土壤因子的响应进行关联分析。研究发现,在低pH（4.5?5.0）土壤中,不同氮循环基因丰度均显著低于其他pH土壤样本。种植大豆的土壤nifH基因丰度显著高于种植玉米的土壤样本（分别高于60%和83%）。AOA amoA基因丰度显著高于AOB amoA基因丰度,AOA amoA与AOB amoA基因丰度的比值为3.1到91.0。氮循环功能基因丰度与土壤pH和TC之间存在显著的正相关关系（P < 0.01）。非度量多维尺度分析（NMDS）结果显示主要表征黑土区氮循环基因组成的NMDS1与土壤pH和TC显著正相关。方差分解分析（VPA）和随机森林分析（RF）结果显示土壤pH和TC是氮循环微生物基因丰度空间分布的最主要驱动因子。本研究发现除了土壤因子外,地理距离对农田土壤氮循环关键过程微生物分布也产生重要影响,为认识土壤微生物参与的农田生态系统的生物地球化学循环过程提供理论基础。  相似文献   

硝化抑制剂对毛竹林土壤N_2O排放和氨氧化微生物的影响   总被引：4，自引：3，他引：1  

毛新伟  程敏  徐秋芳  陈俊辉  赵天心  余晓  李永春 《土壤学报》2016,53(6):1528-1540

为了探索硝化抑制剂在毛竹生产中的施用技术,通过培养试验研究3,4-二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)和双氰胺(DCD)两种硝化抑制剂对毛竹林施用尿素后土壤N2O排放、氮素转化和相关氨氧化细菌(AOB)、氨氧化古菌(AOA)群落结构和丰度的影响。试验设(1)对照(CK)、(2)单施尿素(Urea)、(3)尿素+1%DMPP(DMPP占总N的1%,下同);(4)尿素+1.5%DMPP;(5)尿素+10%DCD;(6)尿素+15%DCD等6个处理,测定N2O的排放动态以及气体排放转折点时的土壤特征指标。结果表明:与单施尿素相比,160 d的时间内两种DMPP用量处理的土壤N2O累积排放减排幅度均为54%,而10%DCD和15%DCD处理的土壤分别减少28%和41%。DMPP和DCD处理50 d和90 d时土壤的NH4+-N含量均显著高于(p0.05)单施尿素处理,而NO3--N含量和表观硝化率则恰好相反,但两种抑制剂间无差异。DMPP处理的AOB群落结构的变化从10 d开始显现,至50 d和90 d时仍保持明显的抑制状态,而DCD处理则至90 d时抑制作用基本消失。单施尿素AOB功能基因(amo A)的丰度均显著高于硝化抑制剂处理(90 d时尿素+10%DCD处理除外);在整个培养期内,尿素和对照土壤的AOA群落结构相似,硝化抑制剂反而增加了AOA功能基因的丰度,表明硝化抑制剂对AOA丰度无明显抑制作用。即两种硝化抑制剂主要通过抑制AOB起作用;调节土壤p H至中性范围,并在1%DMPP施用条件下,硝化抑制剂的抑制效果最显著。  相似文献