长期施肥对黑土大豆根瘤菌群体结构和多样性的影响

为揭示长期施肥对黑土大豆根瘤菌群体结构和多样性的影响,采用BOX-PCR、IGS-PCR-RFLP和16S r DNA基因序列分析法,对分离自黑龙江省7种长期不同施肥处理的254株大豆根瘤菌进行了遗传多样性和系统发育分析,结合土壤理化性质分析了大豆根瘤菌群体结构和多样性与土壤因子间的关系。7种处理分别为不施肥(CK)、有机肥(OM)、单施氮肥(N1)、单施2倍氮肥(N2)、氮肥+有机肥(N1+OM)、氮肥磷肥混施(N1P1)和2倍氮肥磷肥混施(N2P2)。系统发育分析结果表明,所有供试菌株均为慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium),其中大部分菌株与日本慢生大豆根瘤菌(Bradyrhizobium japonicum)相似性最高,少部分菌株与辽宁慢生大豆根瘤菌(Bradyrhizobium liaoningense)相似性最高。BOX-PCR聚类分析结果表明,供试菌株在70%相似性水平上分为15个群,在与施肥处理相关性分析中分为3个群体,分别对应于不施化肥处理(CK和OM)、化学氮肥处理(N1、N2、N1+OM)、氮肥磷肥处理(N1P1和N2P2)。典范对应分析结果表明,土壤p H、速效氮和速效磷与根瘤菌群体结构相关性极显著(P=0.002,0.004,0.002)。不同施肥措施下大豆根瘤菌的多样性有明显差异:N2P2处理的丰富度指数和Shannon-Wiener指数显著高于其他处理;OM处理的Simpson指数最高;N1和N2处理的3种多样性指数都显著低于其他处理。通径分析结果表明,p H、速效磷对多样性指数有较高的直接正效应;速效氮通过p H的间接负效应影响多样性指数。本研究表明,长期施用化肥改变了根瘤菌群体结构,单施氮肥减少大豆根瘤菌多样性,而氮肥磷肥混施则有助于提高大豆根瘤菌多样性。     

东北黑土区不同纬度农田土壤真菌分子生态网络比较

为了解东北黑土南部、中部和北部3个农田土壤真菌网络结构的异同以及物种之间的相互作用关系,本研究采用Illumina MiSeq技术对东北黑土农田3个长期肥料管理定位试验土壤真菌群落进行测序,并基于随机矩阵理论构建真菌分子生态网络.结果表明: 子囊菌、担子菌和接合菌为优势菌门,肉座菌目、腔菌目和粪壳菌目为优势菌目,但不同地区土壤中一些菌门和菌目的相对丰度存在显著差异.3个地区真菌分子生态网络结构显著不同,北部地区真菌网络更加复杂且物种之间存在更多竞争关系,南部地区真菌网络更不稳定,易受外界环境扰动.3个真菌网络仅有7个共有节点,且共有节点在各地区的连通度存在很大差异.通过亚网络的构建发现,从南到北肉座菌目网络趋于复杂,腔菌网络恰好相反.南部、中部和北部地区真菌网络的关键物种分别为毛壳菌、腔菌和青霉菌.土壤pH值和土壤全氮含量是同时影响3个真菌网络的主要土壤理化因子.     

长期施肥对农田黑土微生物群落功能多样性的影响

为了研究长期不同施肥对农田黑土微生物群落功能多样性的影响,采用Biolog ECO微平板培养法,对已经连续施肥35年的农业部哈尔滨黑土生态环境重点野外科学观测试验站4种处理(CK、NPK、M、MNPK)的两个土层(0～20、20～40 cm)微生物群落功能多样性进行研究.结果表明: 在0～20 cm土层,有机无机肥(MNPK)配施能够显著提高土壤微生物对碳源的利用能力以及群落代谢功能的丰富度、多样性和优势度,而在20～40 cm土层则低于单施化肥(NPK)处理,两个土层单施化肥均降低土壤微生物群落代谢均匀度.不同施肥处理土壤微生物对6种碳源的利用率在0～20和20～40 cm两个土层间存在差异,而在每个土层的处理间差异显著(P<0.05),但各处理间的变化规律在两个土层中不一致.典范对应分析(CCA)结果表明,各处理土壤微生物群落代谢功能在0～20和20～40 cm土层间存在差异,且在两个土层的处理间也存在差异,而土壤养分含量对各处理土壤微生物群落代谢功能的影响规律在两个土层中较为相似.长期不同施肥会对耕层及以下土壤微生物群落功能多样性产生影响,在20～40 cm土层中单施化肥对微生物群落功能多样性的影响较大.     

长期施肥条件下黑土有机碳、氮组分的分配与富集特征

研究不同管理措施下黑土有机碳、氮组分的变化特征是深刻认识和理解黑土固碳的基础.本文以黑龙江省农业科学院31年的长期定位试验为基础,采用物理分组法对土壤不同粒径颗粒进行分离,分析6种不同施肥处理31年后,黑土表层(0～20 cm)及亚表层(20～40 cm)土壤有机碳、氮在粗砂粒、细砂粒、粉粒及黏粒中的分配与富集特征.结果表明： 长期施用有机肥可显著提高土壤有机碳、全氮在粗砂粒和黏粒中的分配比例.在表层土壤,有机无机配施（NPKM）处理下粗砂粒有机碳和全氮的分配比例比对照分别提高191.3%和179.3%,单施有机肥（M）处理下黏粒组分的有机碳和全氮的分配比例分别提高45%和47%.亚表层土壤施用有机肥处理各粒级有机碳、氮含量的提高比例低于表层土壤.在表层和亚表层的粉粒组分中,贮存的有机碳占总储量的42%～63%和48%～54%,全氮占总储量的34%～59%和41%～47%.表层土壤施用有机肥可显著增加粗砂粒中有机碳、氮的富集系数,其中有机肥配施化肥（NPKM）处理富集系数最高（2.30和1.88）,而黏粒组分的有机碳、氮富集系数对长期施肥无响应.