长期施用有机和无机肥对黑土nirS型反硝化菌种群结构和丰度的影响

• 作者: 宋阿琳 尹昌 彭畅 朱平 李兆君 梁永超 范分良
• 来源期刊: 环境科学
• 学科: 地球科学
• 关键词: 黑土 反硝化菌 nirS 实时荧光定量PCR 冗余分析 末端限制性片段长度多态性
• 年，卷（期）: 2012,（11）
• 页码范围: 3967-3975
• 分类号: X172
• 语种: 中文

摘要

利用末端限制性片段长度多态性（T-RFLP）和实时荧光定量PCR（real-time quantitative PCR,Q-PCR）技术,结合反硝化潜势（DEA）和土壤理化性质的测定,探索了长期施用有机和无机肥对公主岭黑土nirS型反硝化细菌的群落结构和丰度的影响.试验设不施肥（CK）、单施有机肥（OM）、单施无机肥（NPK）以及有机肥和无机肥混施（MNPK）等4个处理.结果表明,长期施用有机肥显著增加了土壤的DEA,其中OM、NPK和MNPK处理分别为CK处理的5.92、1.81和6.03倍,而NPK和CK间无差异.有机肥处理增加了黑土nirS型反硝化细菌的丰度,OM、NPK和MNPK处理中nirS基因的拷贝数分别为CK的2.73、1.30和3.98倍;NPK处理对nirS基因的拷贝数影响不显著.T-RFLP图谱显示施用有机肥改变了nirS反硝化细菌的群落结构;相比于非有机肥处理,有机肥处理中增加了一类79 bp的片段类型,显著降低了84 bp的片段类型,并完全抑制了一类99 bp的片段类型,而有机肥处理间和非有机肥处理间的nirS群落结构分别相似.系统发育分析表明：黑土中nirS型反硝化菌主要由α、β和γ-变形菌纲及一些尚未培养的微生物组成,79 bp的片段类型与γ-变形菌纲的假单胞菌科（Pseudomonadaceae）和β-变形菌纲的伯克氏菌目（Burkholderiales）相似,84 bp片段类型与Burkholderiales和红环菌目（Rhodocyclales）相似.相关性分析表明,pH、全磷（TP）、全氮（TN）、总有机碳（TOC）、硝态氮（NO3^--N）和铵态氮（NH4^＋-N）依次与nirS型反硝化细菌的种群丰度（r为0.724～0.922,P〈0.05）和DEA（r为0.453～0.938,P〈0.01）显著相关,DEA与nirS型反硝化细菌的种群丰度显著线性正相关（r=0.85,P〈0.01）;冗余度分析表明,除含水量外,TN、TP、pH、TOC、NH4^＋-N和NO3^--N（r为0.440～0.862,P〈0.01）依次与nirS型反硝化细菌群落结构的变化显著相关,DEA的变化和nirS型反硝化细菌群落结构的变化亦显著相关（r=0.863,P〈0.01）.本研究表明相比于无机肥处理,公主岭黑土中nirS型反硝化菌的群落结构与丰度对有机肥处理有更显著的响应,且其群落结构的改变与种群丰度的增加与DEA的提高显著相关.