论文部分内容阅读
土壤微生物数量庞大,种类繁多,在土壤生态系统中占据十分重要的地位。土壤真菌可以分解复杂的化合物,与植物形成共生菌根为作物提供养分,维持土壤的稳定性和抗干扰性,是土壤微生物的重要组成部分。氮是植物生长的主要限制因素,氮肥施用后会对土壤理化性质及真菌群落结构造成影响。有研究表明,酸性条件下真菌为土壤生态系统中优势种群,氮肥施用是导致土壤酸化的主要原因,但不同氮肥施用条件下土壤真菌群落组成及肥力指标与土壤真菌群落结构的相关性尚不明确。因此,本试验基于沈阳农业大学棕壤长期定位试验站(始于1987年),研究31年不施肥(CK,0 kg N hm-2a-1)、单施化学氮肥(N2,尿素135 kg N hm-2a-1;N4,尿素270 kg N?hm-2a-1)、化学氮肥与有机肥配施(M2N2,尿素135 kg N hm-2a-1+猪厩肥135 kg N?hm-2a-1)和单施有机肥(M4,猪厩肥270 kg N hm-2a-1)对棕壤肥力指标(pH值、容重、有机质、全氮、碱解氮、速效磷、速效钾、全磷和全钾)和真菌群落结构的影响,探讨肥力指标和真菌群落结构的关系,指导化学氮肥和有机肥的合理施用提供理论依据。结果表明:(1)长期不施肥、单施化学氮肥,易造成pH下降、容重升高,养分含量下降,不利于培肥土壤。长期施用有机肥能够缓解单施化学氮肥造成的不良性状,并且有机肥与化学氮肥配施可以促进土壤肥力指标均衡增长,有利于培肥土壤。主成分分析显示,单施有机肥与施用化学氮肥处理有明显分异。(2)通过ITS测序技术对15个土壤样品检测,最终得到728335个有效序列,平均序列长度334bp。依照97%相似性对不含单序列的非重复序列进行OTU聚类,聚合后获得663个OTU的代表序列,经比对最终获得:1个域,4个界,11个门,30个纲,70个目,145个科,244个属,311个种。在对真菌群落多样性的研究中发现,不同氮肥处理Sobs指数显著下降,但Shannon指数变化不显著。(3)长期施用不同氮肥未改变土壤的优势菌门,均为Ascomycota(子囊菌门),氮肥施用对于Ascomycota(子囊菌门)有促进作用。不同氮肥处理属水平土壤真菌群落组成发生显著变化,优势菌属发生改变,CK处理中Guehomyces(久浩酵母属)的相对丰度最大为28.97%;N2、N4处理相对丰度最大的菌属为Pseudogymnoascus(假裸囊菌属)相对丰度分别为33.09%、17.43%;M2N2处理Penicillium(青霉属)相对丰度最大;M4处理的Pseudaleuria相对丰度最大36.67%。(4)土壤肥力指标和土壤真菌群落的相关分析结果表明,土壤肥力指标的改变均会对土壤真菌群落结构造成影响,且影响效应不同。pH、有机质、全磷、速效磷、全氮、碱解氮、速效钾是影响土壤真菌群落结构多样性的主要环境因子。方差分解结果显示,全磷对土壤真菌群落差异解释度最大,有机质对真菌群落的差异解释度最小。环境因子与物种相关分析表明,随着pH、有机质、全磷速效钾含量的提升会造成Holtermanniella菌属相对丰度提升的同时,也会造成Trichocladium菌属相对丰度的下降。(5)不同氮肥处理FUN Guild真菌功能预测表明:土壤真菌多为Animal Pathogen-Dung-Saprotroph-Endophyte-Epiphyte-Plant Saprotroph Wood Saprotroph(动物病原菌-粪肥腐生营养型-腐生真菌-附生植物-植物腐生营养型-木质腐生真菌)、Animal Pathogen-Soil Saprotroph(动物病原菌-土壤腐生真菌)、Undefind Saprotroph(未定义的腐生真菌)这三种类型,在各处理中相对丰度之和大于50%。不同处理土壤中unknown真菌占比在15.39%34.86%之间,对于真菌属水平功能预测还有待进一步研究。土壤真菌进化分析显示,不同氮肥处理OTU相对丰度前60土壤真菌进化成的41个菌属中含有13个未定义菌属,未定义菌属占31.71%,其中Chrysosporium(金孢霉属)分化晚、进化程度复杂。