云南咖啡种植土壤硝化作用的影响因素研究

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长期大量施用氮肥使得土壤硝化活性增强,由此引起的土壤酸化、硝酸盐淋失、反硝化氮素损失等问题使得土壤的治理面临更多困难。咖啡是云南独有的经济作物,种植于云南热区,也是西南生态安全屏障的前沿。以云南热区咖啡园种植地土壤为研究对象,从保山市潞江坝和德宏州芒市采集了5个土样,测定了净硝化速率、初级硝化速率和基本理化性质,高通量测序后分析了氨氧化微生物的相对丰度,以期明确云南热区咖啡种植地土壤硝化作用特征,为咖啡园土壤氮素合理管理提供科学参考。主要结果如下:(1)加入硫酸铵溶液后,5个土样的净硝化速率大小依次为:4号(7.42mg·kg-1·d-1)>5号(5.91 mg·kg-1·d-1)>2号(5.11 mg·kg-1·d-1)>3号(4.69 mg·kg-1·d-1)>1号(1.83 mg·kg-1·d-1),低p H值的土样(p H=4.4)硝化作用较弱。硝化培养结束后,1~5号土样p H下降了0.04~0.22个单位,净硝化速率较高的5号土样p H下降0.20个单位,下降幅度显著高于净硝化速率低的1号土样0.15个单位(p<0.05)。(2)咖啡种植土壤净硝化速率与p H呈显著正相关关系(p<0.05),与全氮、有机质、阳离子交换量呈显著负相关关系(p<0.05),逐步回归分析表明对净硝化速率影响最大的土壤因子是阳离子交换量(r2=0.465)。初级硝化速率(2号、3号和5号土样)与有效磷呈极显著正相关关系(p<0.01),与速效钾、最大持水量和电导率显著负相关关系(p<0.05),逐步回归分析表明对初级硝化速率影响最大的土壤因子是有效磷、电导率(r2=0.978)。(3)咖啡种植土壤优势细菌门为:变形菌门、酸杆菌门、放线菌门、绿弯菌门、芽单胞菌门、拟杆菌门、浮霉菌门、疣微菌门、装甲菌门和厚壁菌门。在相对丰度排名前35的属,仅发现氨氧化古菌Candidatus Nitrosotalea(Group I.1a-associated)。氨氧化古菌(AOA)的相对丰度从高到低分别为:3号(0.006675)>4号(0.004978)>5号(0.004302)>1号(0.001247)>2号(0.000656)。(4)5个土样相关分析表明,氨氧化古菌相对丰度与全氮、有机质、电导率、最大持水量极显著负相关(p<0.01),与有效磷、p H显著正相关(p<0.05),逐步回归分析得出有效磷为影响氨氧化古菌相对丰度的关键土壤因子(r2=0.748)。2号、3号和5号土样相关分析表明,氨氧化古菌相对丰度与初级硝化速率极显著正相关(p<0.01),与有效磷、速效钾显著正相关(p<0.05),与电导率和最大持水量分别呈显著(p<0.05)和极显著负相关(p<0.01),逐步回归分析得出影响氨氧化古菌相对丰度的主要土壤因子是最大持水量和电导率(r2=0.885)。
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