长期施用尿素对东北黑土中氨氧化古菌群落的影响

• 作者: 关大伟 周宝库 周晶 姜昕 李俊 赵百锁 陈三凤 马鸣超
• 来源期刊: 中国农业科学
• 关键词: 尿素施用量 氨氧化古菌 土壤酸化 冗余分析 454测序
• 年，卷（期）: 2016,（2）
• 所属期刊栏目: 土壤肥料?节水灌溉?农业生态环境
• 页码范围: 294-304
• 页数: 11页
• 语种: 中文
• DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2016.02.010

摘要

【目的】表征34年施肥条件下东北黑土中氨氧化古菌（AOA）群落特征，明确不同尿素水平对其丰度和群落结构的影响，并与土壤化学性质进行关联分析，探讨引起影响东北黑土中AOA群落变化的主效环境因子，为进一步揭示黑土土壤硝化作用过程和机制，以及改良施肥方式提供依据。【方法】依托黑龙江省农业科学院34年长期定位试验，选取3组不同施肥处理：无尿素组（对照CK和磷钾处理PK）、一倍尿素组（单施一倍氮肥处理N1，氮磷处理NP，氮磷钾处理NPK和氮钾处理NK）和二倍尿素组（单施二倍氮肥处理N2）共7个处理的耕层土壤为研究对象，借助454高通量测序和Real-time PCR技术，以AOAArch-amoA基因为分子标靶，解析不同尿素水平对黑土中AOA群落组成和丰度的影响，并对AOA群落结构与环境因子进行相关性分析。【结果】随着尿素施用量的增加，黑土中AOA 的Arch-amoA拷贝数由2.64×107/g土壤显著降低至8.34×105/g土壤，且黑土pH是引起其数量降低的直接原因；OTU 水平上的聚类和非度量多维度分析（NMDS）结果均表明，相同尿素水平的各处理 AOA群落结构相似，不同尿素水平处理间的AOA群落差异显著；冗余分析表明，土壤pH、水溶性有机碳和硝态氮浓度是影响土壤AOA群落变化的主效环境因子（P＜0.05）；系统发育分析表明，东北黑土中AOA主要有Nitrososphaera和Nitrosotalea两个属：无尿素组中99.3%和一倍尿素组中90.1%的Arch-amoA序列归类于Nitrososphaera，二倍尿素组中67.9%的Arch-amoA序列归类于Nitrosotalea。【结论】本研究表征了长期不同施肥下黑土中的AOA群落特征，通过与土壤化学性质耦合分析，确定了引起黑土中AOA群落变化的主要因素。长期施用氮肥的黑土中， AOA Arch-amoA拷贝数和群落结构受尿素施用量的影响显著，低倍尿素提高其多样性，而高倍尿素则使之降低，土壤pH、有机碳和硝态氮浓度是导致AOA群落差异主要因素。