紫云英季土壤固氮微生物對外源碳氮投入的響應(yīng)

作者:楊璐; 曾鬧華; 白金順; 周興; 周國朋; 高嵩涓; 聶軍; 曹衛(wèi)東 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院研究生院; 北京100081; 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部植物營養(yǎng)與肥料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室; 北京100081; 湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所; 長沙410125; 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院; 南京210095; 湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所; 長沙410125

摘要:【目的】分析不同外源有機(jī)物料(稻草、葡萄糖)及氮素投入對紫云英季土壤固氮微生物的調(diào)控作用,為我國南方紫云英-水稻輪作體系中秸稈還田及化肥減施增效提供支持。【方法】采用盆栽試驗(yàn),共設(shè)7個(gè)處理,即CK(對照,不添加有機(jī)物料和氮)、稻草等量添加并配施不同量氮素(分別表示為Rs、RsN1和RsN2,對應(yīng)C/N比分別為66、25和13);等秸稈碳量添加葡萄糖并配施不同量氮素(即Glc、GlcN1、GlcN2)、調(diào)整C/N比與秸稈添加相應(yīng)處理保持一致。采集紫云英快速生長期土壤樣品,利用Illumina Miseq PE300高通量測序和絕對定量PCR技術(shù)分析固氮功能基因nifH及固氮微生物群落特征。【結(jié)果】單獨(dú)添加外源秸稈或葡萄糖處理的土壤C/N與對照無明顯差異,但增施氮肥后C/N比呈下降趨勢,GlcN2處理土壤C/N顯著低于對照;對于土壤速效養(yǎng)分,Rs和RsN1處理土壤NO3--N含量與CK類似,但RsN2處理明顯增加了60%;而添加葡萄糖處理土壤NO3--N含量整體較高(增幅為35%-79%);稻草單獨(dú)添加或與氮素配施對土壤速效磷含量無明顯影響,添加葡萄糖處理則顯著降低其含量,降幅為16%-24%,但不同氮水平之間無明顯差異。不同處理土壤nifH基因拷貝數(shù)為80.4×106-140.5×106 g-1土,稻草和葡萄糖添加處理nifH基因拷貝數(shù)較CK呈增加趨勢,而增施氮素后有所下降。外源碳、氮添加導(dǎo)致固氮微生物α-多樣性較CK整體降低,但α-多樣性對氮素的響應(yīng)因碳源種類而異,即稻草添加后增加氮素供應(yīng)(RsN1和RsN2)處理土壤固氮微生物物種數(shù)目和Chao 1指數(shù)較Rs顯著降低,降低幅度分別為6%-11%和13%-15%,而添加葡萄糖后增施氮肥則對α-多樣性有一定促進(jìn)作用。PCoA結(jié)果顯示土壤固氮微生物群落結(jié)構(gòu)主要因碳源種類差異而聚集為不同組別,受氮水平供應(yīng)的影響相對較小。屬水平上不同物種對外源碳、氮添加的響應(yīng)存在明顯差異:慢生根瘤菌(Bradyrhizobium)相對豐?

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