东北黑土区不同地域土壤微生物对长期施肥管理的响应研究

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1、博士学位论文东北黑土区不同地域土壤微生物对长期施肥管理的响应研究作者姓名：胡晓婧指导教师:王光华研究员中国科学院东北地理与农业生态研究所学位类别:理学博士学科专业:生态学培养单位:中国科学院东北地理与农业生态研究所2018年6月Responseofsoilmicrobialcommunitytolong-termfertilizationregimesindifferentblacksoillocationsofnortheastChinaAdissertationsubmittedtoUniversityofChineseAcademyofSciencesinp

2、artialfulfillmentoftherequirementforthedegreeofDoctorofPhilosophyinEcologyByHuXiaojingSupervisor:ProfessorWangGuanghuaNortheastInstituteofGeographyandAgroecology,ChineseAcademyofSciencesChangchun,ChinaJun2018中国科学院大学研究生学位论文原创性声明工作本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立进行研宄，内容外，本论文不包含任何其所取得

3、的成果。尽我所知除文中已经注明引用的他个人或集体己经发表或撰写过的研宂成果。对论文所涉及的研宂工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明或致谢。作者签名：曰期：中国科学院大学学位论文授权使用声明本人完全了解并同意遵守中国科学院有关保存和使用学位论文的规定，即中国科学院有权保留送交学位论文的副本，允许该论文被查阅，可以按照学术研究公开原则和保护知识产权的原则公布该论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存、汇编本学位论文。涉密及延迟公开的学位论文在解密或延迟期后适用本声明。作者签名？？ｉ職名

4、导：ｊ曰期日期：摘要摘要东北黑土区是世界四大黑土带之一，是我国重要的商品粮生产基地，由于长期过度垦殖和不合理经营，黑土农田土壤呈现质量退化、粮食产量不稳的变化趋势。为了维持和提高黑土区农田土壤生产力，向土壤中施加化肥和有机肥已成为常规的农业生产管理措施。肥料的添加在提高农作物产量和改善土壤质量的同时，也会对土壤微生物产生直接或间接的影响。土壤微生物在土壤生态系统中扮演着重要的角色，是土壤养分循环驱动者和土壤环境变化的指示者，土壤微生物学特性也是土壤质量和土壤生态功能的重要表征。本研究以东北黑土区3个长期定位施肥试验站（分别坐落在南部SB、中部MB和北部NB

5、）为研究对象，选取NoF（无肥），CF（单施化肥），M（单施有机肥）和CFM（化肥有机肥配施）4种常规施肥制度，一方面采用荧光定量PCR和IlluminaMiseq高通量测序技术，解析了东北黑土区细菌、真菌、固氮菌和反硝化细菌丰度、多样性及其群落分布特征，另一方面采用分子生态网络方法，对东北黑土区土壤微生物生态网络结构进行研究。旨在解析长期相同的施肥管理制度是否对黑土土壤微生物群落结构变化的影响具有趋同性。研究结果如下：1.东北黑土区优势细菌类群为变形菌、放线菌和酸杆菌。长期有机肥的添加不但显著增加了土壤养分，而且增加了东北黑土区α-变形菌、γ-变形菌、拟杆菌和厚

6、壁菌等富营养型细菌的相对丰度。有机肥的添加还引起了细菌多样性指数的趋同性，而化肥的添加对细菌多样性具有离散作用。长期不同施肥制度显著改变了东北黑土区细菌群落结构，但施肥对细菌群落的改变小于地域差异的影响。土壤细菌群落结构与土壤理化性质紧密相关，土壤pH是影响东北黑土区细菌群落的主要因素。尽管显著影响细菌群落的理化因子在各地点不尽相同，但是不同施肥制度引起的土壤pH和全氮含量的变化同时对东北黑土不同地点细菌群落结构产生显著影响。2.子囊菌是东北黑土区主要的真菌类群。长期化肥的添加增加了镰刀菌等植物潜在致病菌的相对丰度，而有机肥处理不但可以提高东北黑土区被孢霉菌等I东

7、北黑土区不同地域土壤微生物对长期施肥管理的响应研究植物有益菌的丰度，而且有机肥引起土壤养分的增加有助于抑制茎点霉菌、隐球菌和镰刀菌等潜在植物致病菌的生长。同细菌群落结构相类似，东北黑土区真菌群落结构仍按取样地点分布，但长期不同施肥制度对局部真菌群落仍有显著影响，且相同施肥制度对3个地点真菌群落的影响不尽相同。尽管土壤pH同时显著地影响东北黑土整体和局部地点真菌的群落结构，但是全磷、铵态氮和全氮含量分别是SB、MB和NB地点真菌群落最主要的影响因素。3.变形菌是东北黑土区主要的固氮菌类群，但隶属于变形菌的菌属相对丰度在3个地点差异显著，Skermanella是SB地

8、点的优势固