不同盐碱胁迫对土壤氮素转化和氨氧化微生物的影响

来源 :石河子大学 | 被引量 : 8次 | 上传用户:terzaghi
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【目的】土壤盐分是干旱和半干旱地区农业土壤所面临的重要问题。盐碱会导致微生物群落发生显著改变。氨氧化细菌(AOB)和氨氧化古菌(AOA)在硝化过程中起着重要作用,硝化作用是氮素转化过程的中心环节,微生物的改变势必会影响土壤氮素转化。研究不同盐碱类型和盐碱度下对土壤氮素转化和土壤微生物群落的影响,探讨不同盐碱类型下氨氧化微生物群落变化,揭示氨氧化微生物与盐碱胁迫的内在联系,为干旱区氮肥合理施用提供科学依据。【方法】本研究分为盆栽试验和室内培养两部分。盆栽试验于2016年进行,采用两因素试验设计,依据全国第二次土壤普查规定的盐渍土盐碱类型划分以及分级标准,通过添加NaCl、Na2SO4和NaHCO3设置氯化物、硫酸盐和碱胁迫三种盐碱类型,盐碱度设3个水平,非盐(碱)胁迫(对照)、轻度盐(碱)胁迫和中度盐(碱)胁迫。盆栽试验主要研究盐碱胁迫对土壤细菌和真菌群落多样性的影响。室内培养试验于2017年进行,采用两因素试验设计,盐碱胁迫类型与盆栽试验相同,盐碱度有3个水平:非盐(碱)胁迫、中度盐(碱)胁迫和重度盐(碱)胁迫。室内培养试验主要探讨不同盐碱类型胁迫对氮素转化及氨氧化微生物的影响。【主要结果】(1)中度NaCl胁迫显著增加土壤无机氮含量,促进土壤的矿化作用,而中度Na2SO4和NaHCO3胁迫对无机氮含量影响不显著。中度NaCl胁迫显著降低氮素硝化量,抑制作用显著高于中度Na2SO4胁迫和中度NaHCO3碱胁迫。(2)Na2SO4和NaHCO3胁迫显著降低土壤细菌群落Chao1和Ace丰富度指数。盐碱胁迫土壤细菌的拟杆菌门、浮霉菌门以及古菌的奇古菌门增加;而放线菌门、硝化螺旋菌门减少。NaCl中度盐化土壤细菌群落差异物种为δ变形菌纲;Na2SO4轻度盐化处理为酸杆菌目和γ-变形菌纲的不动杆菌属,中度盐化处理为未分类的放线菌纲;NaHCO3轻度碱化为γ-变形菌纲的铜绿假单胞菌(不动杆菌属),中度碱化为酸杆菌门和α-变形菌纲的鞘脂单胞菌目。(3)NaCl和Na2SO4胁迫处理土壤真菌群落具有较高相似性(97%),与NaHCO3胁迫群落相似性差异明显。轻度NaCl和Na2SO4胁迫显著增加土壤真菌群落丰富度,轻度NaHCO3胁迫显著降低土壤真菌群落Chao1和Ace丰富度指数,中度NaHCO3胁迫使其显著增加。盐碱胁迫显著增加子囊菌门相对丰度,盐胁迫的影响要高于碱胁迫。(4)NaCl胁迫显著增加AOA丰度,Na2SO4和NaHCO3胁迫显著降低AOA丰度。NaCl、Na2SO4重度盐胁迫和NaHCO3碱胁迫显著降低AOB丰度,且重度胁迫条件下,盐胁迫对AOB的影响要高于碱胁迫。(5)NaCl和Na2SO4重度盐胁迫显著降低土壤AOB群落α-多样性指数。NaHCO3中度碱胁迫显著增加Chao1和Ace指数。RDA分析结果显示影响氨氧化古菌的主要环境因子是pH、电导率和有机质,而影响氨氧化细菌群落的主要环境因子是铵态氮、硝态氮、电导率和pH。【结论】盐碱胁迫(NaCl、Na2SO4、NaHCO3)显著增加土壤无机氮含量,显著促进氮素矿化作用,主要通过显著增加某些分解有机物的菌群例如变形菌纲、未分类的放线菌门来促进。盐碱胁迫抑制硝化作用,主要通过改变AOB丰度和群落结构抑制硝化作用。
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