长期施肥土壤微生物群落的剖面变化及其与土壤性质的关系

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1、ResearchPaper研究报告微生物学报ActaMicrobiologicaSinica54(3):319－329;4March2014ISSN0001－6209;CN11－1995/Qhttp://journals．im．ac．cn/actamicrocndoi:10.13343/j．cnki．wsxb．2014.03.009长期施肥土壤微生物群落的剖面变化及其与土壤性质的关系12，31*2331李晨华，张彩霞，唐立松，熊正琴，王保战，贾仲君，李彦1荒漠与绿洲生态国家重点实验室，中国科学院

2、新疆生态与地理研究所，新疆乌鲁木齐8300112南京农业大学农业资源与生态环境研究所，江苏南京2100953中国科学院南京土壤研究所，土壤与农业可持续发展国家重点实验室，江苏南京210008摘要:【目的】认识不同施肥模式对土壤微生物群落的长期影响及其与土壤理化属性的联系。【方法】利用222新一代高通量测序技术，研究绿洲农田20年单施化肥(N300kg/hm、P2O5150kg/hm与K2O60kg/hm)与化肥配施秸秆(同量的N与P肥配施5.4t秸秆)对土壤剖面(0－300cm)微生物群落结构的

3、影响。【结果】放线菌与α-变形菌为土壤表层(0－20cm)的优势类群。随土壤剖面深度的增加，放线菌相对丰度减少，而变形菌，特别是γ-变形菌与β-变形菌相对丰度增加，逐渐成为深层(20－300cm)土壤中的优势类群。长期施肥对整个土壤剖面的微生物群落结构均有显著影响，并且明显提高了0－40cm土层中氨氧化古菌的相对丰度。此外，农田管理模式如灌溉可能是氨氧化细菌在土壤垂直剖面的重要驱动因素。统计分析表明土壤全氮含量对表层土壤中微生物群落结构的影响最大，而有机碳含量则是影响深层土壤微生物群落的最重要因

4、子。【结论】长期施肥改变了土壤剖面碳源与氮源的可利用量，导致了施肥处理间土壤微生物群落结构的差异，特别在剖面深层更为明显。关键词:土壤剖面，微生物群落，高通量测序，长期施肥，绿洲农田中图分类号:Q143;Q938文献标识码:A文章编号:0001-6209(2014)03-0319-11土壤微生物在维持生态系统结构与功能稳定施的农田管理模式，通常会使土壤微生物群落结过程中发挥着重要作用。农业生态系统中，不同构趋于优化，SOC得以保持与增长，有利于土壤质［3－4］管理方式通过影响土壤属性，改变微生物

5、群落结量的维持与提高。对于农业生态系统而言，各构及其生理生态功能，进而对土壤质量甚至是生种管理模式使得不同质与量的物料进入表层土［1－2］态环境安全产生影响。研究表明，大量氮肥的壤，其中的可溶性碳源与氮源易通过灌溉水输入施用通常导致土壤微生物群落多样性降低、硝化到深层土壤，导致环境条件发生改变，相应会影响微生物群落结构趋向单一、土壤酸化增强，并造成土壤剖面深层微生物群落的结构及其生理生态功有机碳(SOC)损失，进而引起土壤质量下降与生能。然而，目前已有的大量研究集中于耕作层态风险增加等一系列环境

6、后果;而化肥有机肥配(0－20cm)土壤，对于深层土壤，特别是100cm基金项目:国家自然科学基金(41301102);中国科学院“西部之光”人才培养计划“西部博士资助项目”(XBBS201001);国家国际科技合作计划项目(2011DFA31070)*通信作者。Tel:+86-991-7885417;E-mail:tangls@ms．xjb．ac．cn作者简介:李晨华(1974－)，女，江苏宜兴人，博士，主要从事土壤生态与微生物生态研究。E-mail:lichenhua@ms．xjb．ac．c

7、n收稿日期:2013-05-20;修回日期:2013-09-17320ChenhuaLietal．/ActaMicrobiologicaSinica(2014)54(3)以下的土壤微生物群落结构的研究鲜有报道，农田管理措施对土壤表层及不同剖面深度的微生物1材料和方法群落结构的影响、及微生物群落与土壤性质间的关系，仍缺乏相应的研究。1.1研究区概况与实验设计长久以来，技术手段是限制土壤微生物原位研长期定位试验在中国科学院新疆阜康荒漠生态究的重要因素。传统的微生物培养方法无法真实反系统国家野外科学观

8、测研究站(44°17'N，87°56'E，映自然土壤微生物的物种多样性。BIOLOG可研究海拔461m)进行。阜康站位于准噶尔盆地南缘，年土壤微生物群落对碳源利用能力的变化规律，但无降水量小于200mm，蒸发潜力高于1000mm，属于法对土壤微生物进行分类研究。20世纪70年代以典型干旱区气候。土壤类型为灰漠土，土壤发生系来，以rRNA系统发育关系为基础的三域分类基础统分类名称为Calciorthid，土壤质地为粉砂壤土，土逐渐得到了广泛认可，极大地改变了对土壤微生物壤表层(0－20cm)中，粘