土壤氮循环相关微生物对长期不同施肥制度的响应(附件)
氮素在陆地生态系统中扮演着重要的角色，尤其是在农田生态系统中，作物产量主要取决于土壤是否能满足其对氮素营养的需求以及氮素营养的有效性。因此，我们探讨了耕地土壤中氮循环相关微生物群落对长期不同施肥制度的响应。结果表明，与化肥相比，施用有机肥能增加定植在土壤中的固氮菌、氨氧化菌、氨化菌、硝酸盐还原菌以及反硝化菌数量。其中，固氮菌、反硝化菌和氨氧化菌较其他功能组对有机肥的添加更加敏感，表现出更高的基因丰度。土壤环境因子、团聚体分异以及施肥制度都能有效地解释这些功能组丰度的变异，特别是环境因子对变异的解释度最高。氮循环相关基因的丰度受不同土壤环境因子调控，主要调控因子之间也存在明显的差异。土壤pH值是nifH、narG、nirK、nirS、norB和gdh基因丰度的主导因子，EC值是AOA和AOB基因丰度的主导因子，总碳值是napA和nosZ基因丰度的主导因子。本研究为寻找缓解农业氮损失的策略提供了新思路，同时我们可以通过合理选择施肥制度，进一步调节土壤酸度，盐度和养分有效性等。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言2
1 材料与方法2
1.1 采样点和实验设计 2
1.2 采样3
1.3 土壤理化性质测定3
1.4 土壤总DNA提取 3
1.5 利用定量PCR测定氮循环相关基因丰度 ........3
1.6 生物数据统计分析3
2 结果与分析3
2.1 土壤基本理化性质 3
2.2 长期不同施肥制度对氮循环相关功能组丰度的影响......................................4
2.3 评估环境因子与氮循环相关功能组丰度的关系4
3 讨论6
3.1长期不同施肥对氮循环相关微生物的影响.. 6
3.2 评估长期不同施肥制度下环境因子与氮循环相关功能组丰度的关系 .....7
致谢8
参考文献8
土壤氮循环相关微生物对长期不同施肥制度的响应
引言
土壤中氮循环是一个非常重 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
要的生物化学过程，它能够维持地上部和地下部生态系统的氮素营养供给与平衡。土壤中氮素的输入、转换以及输出都依赖于微生物主导的固氮过程、氨氧化过程、反硝化过程以及氨化过程[1]。固氮微生物能将大气中的氮气（N2）固定到土壤中，并且转化成可被作物吸收的有效的氮素形态[2]。nifH基因常常作为一种分子标志物被用来分析固氮微生物群落的变异[3]。土壤硝化过程主要由化能营养的氨氧化微生物和亚硝酸盐氧化微生物共同作用，该过程主要是把铵态氮氧化成硝态氮[4]。因为氨氧化过程是硝化过程的主要限速步骤，所以我们常用amoA基因（AOA和AOB）来研究硝化过程的微生物群落的变异。反硝化过程主要是把土壤中的各种氮素形态以N2或氧化亚氮（N2O）的形式释放到大气, 所以在氮循环过程中扮演着重要的角色[56]。反硝化过程受多种功能微生物调控，它们能分泌不同的酶来调控这一过程。这些酶主要包括：硝酸盐还原酶（napA和narG）、亚硝酸还原酶（nirS和nirK）, NO还原酶（norB）和N2O还原酶（nosZ）。氨化过程主要是将土壤中的有机态氮转变成无机铵态氮，这一过程主要由氨化微生物所分泌的依赖NAD的谷氨酸脱氢酶所催化。gdh基因常常被用于固氮微生物群落的分子分析[7]。
微生物对其定殖环境的变异是非常敏感的, 所以施肥不仅能影响土壤物理、化学条件，也能调控生物环境[89]。不同的长期施肥制度能通过调节氮循环微生物群落来影响土壤氮循环过程和生态学潜能[10]。特别是施用有机肥能有效刺激和调控氮循环相关微生物群落结构和组成[1113]。但是，到目前为止，我们对农田生态系统中氮循环相关微生物的研究相对较少，且大都集中在单个功能组微生物（如:固氮微生物、氨氧化微生物），缺乏对氮循环相关功能微生物组的全面认识和研究。所以，我们通过荧光定量PCR技术（qPCR）定量了参与土壤氮循环过程的各组功能微生物丰度（包括：固氮微生物，氨氧化微生物，反硝化微生物，硝酸盐还原微生物和氨化微生物），通过对这些功能组丰度的研究进一步探究不同的长期施肥制度对土壤氮循环生态学潜力的调控。
1 材料与方法
1 采样点和实验设计
本实验的样品采集于江西省红壤研究所的长期试验定位点（116°20′24"N，28°15′）。该定位点属于亚热带季风气候，年蒸发量为1100至1200 mm。无霜期289天，季节交替明显，3至6月为雨季，年平均气温17.3 ℃，雨季的降水量占到全年雨量61 %至69 %，7至9月为旱季，旱季蒸发量占全年蒸发量的40 %至50 %；日照时数1600至1900 h。该点位于海拔2530 m高度处，坡度为50°。
在1986年，本地点就开始进行长期定位试验，长期定位试验中设4个施肥处理，但是本实验只使用两个处理，如下（表11）：（1）单施化肥处理（NPK）和（2）单施猪粪处理（OM）。试验小区总面积为 22.22 m2，在每个处理中设置三个重复，使用随机区组排列来安排试验，采用不同种类的玉米相轮作的种植制度。
表 11 施肥处理
Table 11 Fertilization treatments
处理
施肥量（kgha1y1）
实验处理点大小（m2）
M
单施有机肥
N 525, P2O5 162, K2O 202
30
NPK
单施化肥
N 525, P2O5 210, K2O 210
30
1.2 采样
2017 年6月采样，在每个试验小区的8个地点的地表（015cm）随机采集土壤样品，将这8个新鲜土壤样品充分混合后，使用四分法分取土样，之后放入自封袋中，贴上具有相关信息的标签。然后将新鲜土壤在一天内带回实验室，先剔除较大的动植物残体和侵入体等，然后过筛孔尺寸为0.850mm的土筛，最后分成两份，其一在阴凉处自然风干，其二作为待提DNA放入4 ℃冰箱中保存。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言2
1 材料与方法2
1.1 采样点和实验设计 2
1.2 采样3
1.3 土壤理化性质测定3
1.4 土壤总DNA提取 3
1.5 利用定量PCR测定氮循环相关基因丰度 ........3
1.6 生物数据统计分析3
2 结果与分析3
2.1 土壤基本理化性质 3
2.2 长期不同施肥制度对氮循环相关功能组丰度的影响......................................4
2.3 评估环境因子与氮循环相关功能组丰度的关系4
3 讨论6
3.1长期不同施肥对氮循环相关微生物的影响.. 6
3.2 评估长期不同施肥制度下环境因子与氮循环相关功能组丰度的关系 .....7
致谢8
参考文献8
土壤氮循环相关微生物对长期不同施肥制度的响应
引言
土壤中氮循环是一个非常重 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
要的生物化学过程，它能够维持地上部和地下部生态系统的氮素营养供给与平衡。土壤中氮素的输入、转换以及输出都依赖于微生物主导的固氮过程、氨氧化过程、反硝化过程以及氨化过程[1]。固氮微生物能将大气中的氮气（N2）固定到土壤中，并且转化成可被作物吸收的有效的氮素形态[2]。nifH基因常常作为一种分子标志物被用来分析固氮微生物群落的变异[3]。土壤硝化过程主要由化能营养的氨氧化微生物和亚硝酸盐氧化微生物共同作用，该过程主要是把铵态氮氧化成硝态氮[4]。因为氨氧化过程是硝化过程的主要限速步骤，所以我们常用amoA基因（AOA和AOB）来研究硝化过程的微生物群落的变异。反硝化过程主要是把土壤中的各种氮素形态以N2或氧化亚氮（N2O）的形式释放到大气, 所以在氮循环过程中扮演着重要的角色[56]。反硝化过程受多种功能微生物调控，它们能分泌不同的酶来调控这一过程。这些酶主要包括：硝酸盐还原酶（napA和narG）、亚硝酸还原酶（nirS和nirK）, NO还原酶（norB）和N2O还原酶（nosZ）。氨化过程主要是将土壤中的有机态氮转变成无机铵态氮，这一过程主要由氨化微生物所分泌的依赖NAD的谷氨酸脱氢酶所催化。gdh基因常常被用于固氮微生物群落的分子分析[7]。
微生物对其定殖环境的变异是非常敏感的, 所以施肥不仅能影响土壤物理、化学条件，也能调控生物环境[89]。不同的长期施肥制度能通过调节氮循环微生物群落来影响土壤氮循环过程和生态学潜能[10]。特别是施用有机肥能有效刺激和调控氮循环相关微生物群落结构和组成[1113]。但是，到目前为止，我们对农田生态系统中氮循环相关微生物的研究相对较少，且大都集中在单个功能组微生物（如:固氮微生物、氨氧化微生物），缺乏对氮循环相关功能微生物组的全面认识和研究。所以，我们通过荧光定量PCR技术（qPCR）定量了参与土壤氮循环过程的各组功能微生物丰度（包括：固氮微生物，氨氧化微生物，反硝化微生物，硝酸盐还原微生物和氨化微生物），通过对这些功能组丰度的研究进一步探究不同的长期施肥制度对土壤氮循环生态学潜力的调控。
1 材料与方法
1 采样点和实验设计
本实验的样品采集于江西省红壤研究所的长期试验定位点（116°20′24"N，28°15′）。该定位点属于亚热带季风气候，年蒸发量为1100至1200 mm。无霜期289天，季节交替明显，3至6月为雨季，年平均气温17.3 ℃，雨季的降水量占到全年雨量61 %至69 %，7至9月为旱季，旱季蒸发量占全年蒸发量的40 %至50 %；日照时数1600至1900 h。该点位于海拔2530 m高度处，坡度为50°。
在1986年，本地点就开始进行长期定位试验，长期定位试验中设4个施肥处理，但是本实验只使用两个处理，如下（表11）：（1）单施化肥处理（NPK）和（2）单施猪粪处理（OM）。试验小区总面积为 22.22 m2，在每个处理中设置三个重复，使用随机区组排列来安排试验，采用不同种类的玉米相轮作的种植制度。
表 11 施肥处理
Table 11 Fertilization treatments
处理
施肥量（kgha1y1）
实验处理点大小（m2）
M
单施有机肥
N 525, P2O5 162, K2O 202
30
NPK
单施化肥
N 525, P2O5 210, K2O 210
30
1.2 采样
2017 年6月采样，在每个试验小区的8个地点的地表（015cm）随机采集土壤样品，将这8个新鲜土壤样品充分混合后，使用四分法分取土样，之后放入自封袋中，贴上具有相关信息的标签。然后将新鲜土壤在一天内带回实验室，先剔除较大的动植物残体和侵入体等，然后过筛孔尺寸为0.850mm的土筛，最后分成两份，其一在阴凉处自然风干，其二作为待提DNA放入4 ℃冰箱中保存。
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