长期咸水滴灌对土壤氨氧化微生物丰度和群落结构的影响

长期咸水滴灌对土壤氨氧化微生物丰度和群落结构的影响

论文摘要

为探讨长期咸水滴灌对棉田土壤氨氧化细菌(AOA)和氨氧化古菌(AOB)的丰度和群落结构的影响,于2018年采集已经过10年咸水滴灌的棉田土壤,通过实时荧光定量PCR和高通量测序技术测定土壤AOA和AOB的丰度和群落结构。试验设3个灌溉水盐度水平:0.35、4.61 dS·m-1和8.04 dS·m-1(分别代表淡水、微咸水和咸水)。结果表明:微咸水、咸水灌溉显著降低土壤NO3--N含量和潜在硝化势(PNR),但显著增加土壤盐分和NH4+-N含量。不同处理AOA和AOB的amoA基因拷贝数分别为2.2×106~3.6×106copies·g-1和1.9×105~3.2×105copies·g-1干土;微咸水、咸水处理AOA和AOB amoA基因拷贝数均显著低于淡水处理,且微咸水处理显著降低AOA/AOB。PNR与AOA丰度(P<0.001)和AOB丰度(P<0.001)均呈显著正相关关系。此外,不同灌溉水盐度下AOA群落操作分类单元(OTUs)的数量大于AOB,微咸水、咸水灌溉显著降低AOB群落的OTUs。与淡水处理相比,咸水、微咸水处理显著增加AOA群落的香农指数,咸水处理显著降低AOB群落的香农指数。AOA和AOB群落的优势类群分别为Candidatus Nitrosocaldus和Nitrosospira;咸水、微咸水处理抑制AOA群落的Betaproteobacteria生长,而咸水处理中Candidatus Nitrosocaldus显著高于淡水和微咸水处理。AOB群落中Nitrosomonas的相对丰度随着灌溉水盐度的增加而显著降低。LEf Se分析显示,AOA在咸水灌溉下仅有1个差异物种,而AOB在微咸水灌溉时有5个差异物种。冗余分析结果显示:AOA群落结构的改变与土壤NO3--N、pH和盐度的变化密切相关,而AOB群落结构的改变仅与NO3--N和pH显著相关。盐分是影响氨氧化微生物生长及群落结构的主导因素,AOA和AOB共同参与土壤硝化作用,淡水、微咸水灌溉条件下AOB可能是硝化作用主导微生物种群,而咸水灌溉条件下AOA可能是主导微生物种群。

论文目录

  • 1 材料和方法
  •   1.1 试验区概况
  •   1.2 试验设计
  •   1.3 土壤样品采集与测定
  •     1.3.1 土壤理化性质和潜在硝化势测定
  •     1.3.2 DNA提取
  •     1.3.3 q PCR测定
  •     1.3.4 高通量测序
  •   1.4 数据分析
  • 2 结果分析
  •   2.1 咸水滴灌对土壤理化性质的影响
  •   2.2 咸水滴灌对土壤潜在硝化势的影响
  •   2.3 AOA和AOB丰度及对土壤潜在硝化势的相对贡献
  •   2.4 AOA和AOBα多样性
  •   2.5 土壤理化性质与AOA、AOB的丰度、多样性指数、潜在硝化势之间相关性分析
  •   2.6 AOA和AOB群落结构
  •   2.7 AOA和AOB群落LEf Se分析
  •   2.8 AOA、AOB与土壤理化性质间RDA分析
  • 3 讨论
  •   3.1 咸水滴灌对土壤理化性质的影响
  •   3.2 咸水滴灌对土壤潜在硝化势和AOA、AOB丰度的影响
  •   3.3 咸水滴灌对土壤AOA和AOB群落组成及多样性的影响
  •   3.4 土壤性质对AOA和AOB群落结构的影响
  • 4 结论
  • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 马丽娟,张慧敏,侯振安,闵伟

    关键词: 咸水滴灌,氨氧化古菌,氨氧化细菌,硝化势,群落结构

    来源: 农业环境科学学报 2019年12期

    年度: 2019

    分类: 工程科技Ⅰ辑,农业科技,基础科学

    专业: 生物学,农业基础科学,农业工程,农艺学

    单位: 石河子大学农学院农业资源与环境系

    基金: 国家自然科学基金项目(41661055)~~

    分类号: S154.3;S275.6

    页码: 2797-2807

    总页数: 11

    文件大小: 1254K

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