氮肥对土壤微生物多样性影响的研究

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1、氮肥对土壤微生物多样性影响的研究1.1研究背景由于人们对自然环境的肆意破坏!自然资源的过度开发，使得全球很多物种消失或着濒临火绝的危险，生境受到严重破坏，生物多样性逐渐丧失，生态系统稳定性逐渐下降，自然资源曰益枯竭，这些情况最终将威胁到人类自身的可持续发展，因此，保护生物的多样性!维持生态系统的稳定性已经成为各国人民的共同呼声。土壤微生物作为稳定的生态系统是保证动植物生存!农业健康!可持续发展的基础条件之•一。因此，土壤微生物对全球的环境变化有着深远的影响，在一定程度上全球生态系统的变化喝土壤微

2、生物群落有着密切的关系。由于监测土壤质量变化的敏感指标，研究土壤微生物多样性的变化情况在在环境监测、遗传研宂、新资源开发、物种多样性保护等方面发挥越来越重要的作用，因此越来越多的专家学者将目光投句土壤微生物多样性的研宄和保护上。土壤微生物是土壤生态系统屮极其重要和最为活跃的部分，是地上与地下生态系统的联系纽带和桥梁，在土壤养分转化循环、系统稳定性、抗干扰能力和可持续利用中占据着主导的地位，是控制着土壤生态系统功能的关键过程［U。因此，揭示土壤微生物多样性、群落结构、种类组成及其时空分布的特征，有

3、助于阐明生物多样性与功能之间的关系，进而回答土壤生态系统的功能与稳定性即土壤回复力和抗性之间的关系P1,这对于提商土壤资源利用效率，保障土壤质量和健康以及生态系统可持续发展，具有重要的理论和实践意义。土壤是地球的皮肤，其中富含生物、能源和矿物等资源，是人类赖以生存的根本。土壤屮具备了各种微生物生长发育所需要的水分、空气、温度、酸碱度、渗透压、养分等条件，为微生物的生长提供了良好的环境"所以，土壤中微生物分布及广、数量很大、种类繁多。一克肥沃的土壤屮通常含有儿亿到儿十亿个微生物，而贫痔的土壤屮也含

4、有儿百万至儿千万个微生物。由于土壤是一个极为杂的体系，土壤微生物学一直被认为是研究中的黑匣子。到目前为止，-•般认为至少有95%以上土壤微生物在种的水平上还无法分离和培养［3］。传统的培养分离方法由于培养条件与实际环境的差异，只能测定百分之十以下的环境微生物并且准确性也不高［4j。近年来，由于非培养微生物分析法（例如Biolog微平板分析法、现代分子生物学法、磷脂脂肪酸法、醒指纹法等）的发展使得环境微生物的研宄更为简便准确。这些方法相比较各有优缺点。Biolog法测定简便，无需分离培养纯种微生物

5、，可最大限度地保留微生物群落原有的代谢特征。酮类图谱法具有操作简单、精度高和数据处理容易的优点，并且能对原核微生物和真核微生物同时有效测定。现代分子生物学技术在不同微生物分类的鉴定上具有较高精度，但巾于使用PCR扩增技术不能准确反映微生物的量，在实际应用和结果的分析上也较苒它方法有一定的难度。PLFA法存在的主要问题是不同微生物PLFA的重登、背景值的干扰和环境因子变化的影响。酮指纹法与其它分析学方法相比具有能准确反映微生物量的特点，同吋与其他化学分类指标如PLFA法相比能更好的区别和鉴定不同的

6、微生物种类，因此，在环境微生物多样性测定中得到Y越來越广泛的重视和应川15j。因此，本文将采用醒指纹法对土壤微生物多样性的进行测定。目前世界范围內的土壤退化问题比较严重。20世纪60年代以来,随着人口快速增长和对土地开发的H益扩大，逐渐出现了全球性的土壤退化问题，涉及到全球100多个国家、六分之一的人口受到危害。土壤退化一方面和自然因素（地貌、地形、气象因素等）有关，另一方面也是更主要的是和土地的利川方式、栽培制度、耕作制度、施肥制度有关。氮是梢物生长所必需的营养元素，但是土壤中的氮大多数不能满

7、足作物的需求，人们就施用化肥来补充氮素。但是如果过:W:施用某种肥料或偏重施用某种肥料，不重视合理施肥则可能会导致作物产量下降、品质降低并引发生态环境问题。对于我国来说，我国氮肥的施用有两大问题，一个是氮肥的当季利用率低，另一个是过量施用氮肥，而且由于氮肥的不合理施用己经造成了十分严重的环境H题16』。朱兆良通过研宄我国农田氮损失情况发现，在2002年农田化肥氮损失有2471万吨并进入了环境，对生态环境有影响的各种形态的氮素总量约为施用总W:的19.1%卩1。到2007年我国有一半的河流严重污染

8、，一半以上的湖泊发生富营养化［8］，我国已经成为全球氮沉降的三大集中分布区之一［9］。有此可见，目前合理施用氮肥减少氮肥的施用量是缓解由氮肥造成的环境污染的重要途径，研宂有关氮肥的施川对土壤生态环境的影响也显得尤为重要。1.2M内外研究现状1.2.1土壤微生物多样性的影响因素影响土壤微生物群落的结构组成和多样性的因素可大体分成自然因素和人为因素两大类。自然因素包括土壤类型、温度、水分、植被等;人为因素包括土壤的耕作方式、农药的施用、施肥的施用等。以T将分别对几种有代表性的土壤微生物多样性影响因素