长期施肥酸性旱地土壤硝化活性及自养硝化微生物特征

• 作者: 徐白璐 秦红益 邓欢 钟文辉 韩成 黄欠如
• 来源期刊: 环境科学
• 学科: 地球科学
• 关键词: 酸性旱地土壤 施肥 氨氧化微生物 IlluminaMiSeq测序 生物信息学分析
• 年，卷（期）: 2017,（8）
• 页码范围: 3473-3482
• 页数: 10页
• 分类号: X172
• 语种: 中文
• DOI: 10.13227/j.hjkx.201701064

摘要

构建微域培养结合梯度凝胶电泳(DGGE)、Illumina MiSeq高通量测序、 生物信息学分析等分子生态学技术,以不施肥土壤为对照(CK),研究长期施化肥(NPK)和有机肥(OM)对酸性旱地土壤硝化活性及自养硝化微生物群落的影响,并认知其与土壤理化因子间的关系.结果表明,施化肥和有机肥显著提高土壤有机碳和无机氮含量,施有机肥提高土壤pH和总氮含量、 降低C/N;供试土壤自养硝化作用占据主导(73.60%~85.32%),施肥显著提升土壤自养硝化活性,且施有机肥提升效果更为明显;微域培养后,OM土壤氨氧化古菌(AOA)和细菌(AOB)amoA基因绝对丰度及16S rRNA基因相对丰度显著上升,而CK和NPK土壤仅AOA相对丰度显著上升,即3种土壤AOA均有明显活性(主要类群为Nitrososphaera,>99.30%),而AOB仅在OM土壤有活性(主要类群为Nitrosospira,>99.99%),另外还发现OM土壤中亚硝酸盐氧化细菌(NOB)有较强活性(主要类群为Nitrospira,>96.69%);逐步回归分析显示自养硝化活性显著受总氮含量影响,AOA和AOB amoA基因丰度分别受有机碳含量和pH影响,Nitrososphaera相对丰度与NO-3-N含量显著正相关,而Nitrosospira和Nitrospira相对丰度则与C/N显著负相关.可见,长期施肥后土壤总氮含量的提升显著刺激自养硝化活性;以Nitrososphaera为主的AOA在酸性旱地土壤硝化作用中发挥了重要作用,施有机肥土壤pH上升及C/N下降刺激了Nitrosospira(AOB)生长,从而改变了酸性旱地土壤中活跃的自养硝化微生物类群.