秸秆添加量对土壤生物固氮速率和固氮菌群落特征的影响

文献类型： 中文期刊

第一作者： 李旭

作者： 李旭;董炜灵;宋阿琳;李艳玲;卢玉秋;王恩召;刘雄舵;王萌;范分良

作者机构：

关键词： 固氮微生物;秸秆还田;固氮速率;15N2定量;nifH

期刊名称： 中国农业科学

ISSN：

年卷期： 2021 年 005 期

页码： 980-991

收录情况： 北大核心 ; CSCD

摘要： [目的]研究不同秸秆添加量对土壤固氮速率及固氮菌群落结构的影响,为我国秸秆还田及化肥减施增效提供支持。[方法]采用室内培养试验,除对照（C0:0）外共设5个秸秆添加梯度(Cl:0.2 mg·g-1;C2:1.0 mg·g-1、;C3:2.0 mg·g-1;C4:4.0 mg·g-1;C5:10.0 mg·g-1),采用15N2标记的方法,在黑暗条件下培养28 d后收集土壤样品,进而对生物固氮速率进行定量,利用Illumina PE250高通量测序和荧光定量PCR技术分析固氮功能基因nifH的丰度及群落特征。[结果]随着秸秆添加量的增加,土壤硝态氮含量显著下降,铵态氮含量无显著变化,土壤pH有下降趋势。同时,生物固氮速率显著增加,C3、C4及C5处理在培养期间（28d）潜在固氮速率为87-96 kgN·hm-2·a-1,相比于对照提高了38.1%-52.4%。各处理固氮微生物nifH基因拷贝数变化范围为5.48×107—9.20×107 copies/（g soil）,其中,相比于C0,C4及C5处理固氮微生物nifH基因拷贝数均显著提高（P<0.05）。随着秸秆添加量的增加,C4、C5水平的香农-威尔指数显著低于其他4个处理（P<0.05）,其他4个处理多样性无显著差异。主成分分析（PCoA）结果显示土壤固氮微生物群落结构主要因秸秆添加量差异而聚集为不同组别。固氮微生物在门水平上分为变形杆菌（Proteobacteria）,蓝细菌（Cyanobacteria）,厚壁菌（Firmicutes）和放线菌（Actinobacteria）和螺旋体菌（Spirochaetes）。随着秸秆添加量的增加,蓝细菌相对丰度有先增加再降低的趋势;在属水平上,不同优势菌属对秸秆添加量的响应存在明显差异,慢生根瘤菌（Bradyrhizobium）为数量最丰富菌属,随着秸秆添加量的增加,C5相较于C0、C1、C2、C3水平相对丰度差异显著（P<0.05）,显著增加了12.07%-14.1 3%。与生物固氮速率呈正相关的贺氏伪枝藻属（Scytonema hofmanni）随着秸秆添加量的增加其相对丰度逐渐增加,但当秸秆添加量达C5水平其相对丰度反而降低（P<0.05）。同时,最小偏二乘路径分析（PLS-PM）,冗余分析（RDA）及相关性分析表明生物固氮速率和土壤固氮微生物群落受秸秆添加量和MO3--N含量影响较大。[结论]土壤生物固氮速率随着秸秆添加量的增加而增加,秸秆对固氮的促进作用主要源于秸秆添加降低了土壤NO3--N含量,进而促进慢生根瘤菌（Bradyrhizobium）、贺氏伪枝藻属（Scytonema hofmanni）和固氮螺菌属（Azospirillum）等固氮菌属微生物的生长。根据本试验结果计算,相比于不添加秸秆,添加秸秆4.0 mg·g-1后,土壤生物固氮速率约增加26 kg N·hm-2·a-1,可显著降低我国氮肥需求。

分类号： S154.3

  • 相关文献

[1]紫云英季土壤固氮微生物对外源碳氮投入的响应. 杨璐,曾闹华,白金顺,周兴,周国朋,高嵩涓,聂军,曹卫东. 2020

[2]水稻根际土壤及根组织内外固氮微生物的遗传多样性分析. 陈彬,郑斯平,周莉娟,林智敏,宋亚娜,郑伟文. 2007

[3]不同耐草甘膦转基因大豆对根际土壤固氮细菌多样性的影响. 章秋艳,赵建宁,李刚,王丽娟,王慧. 2013

[4]转基因大豆对根际固氮细菌群落多样性的影响. 赖欣,张永生,赵帅,李刚,杨殿林. 2010

[5]再生稻根系内生固氮菌多样性分析. 董萌,解振兴,施龙清,连玲,张居念,姜照伟,吴春珠. 2022

[6]稻田土壤固氮微生物的多态性研究方法进展. 罗青,宋亚娜,郑伟文. 2005

[7]生物固氮的秘密. 陈廷伟. 1964

[8]野葛根际固氮微生物群落分布特征及其影响因素. 刘璐,蒋慧丹,张鑫,彭迪. 2022

[9]生物肥料的研究进展及在桑树上的应用. 叶晶晶,曹宁宁,吴建梅,石洪康,胡祚忠,赵艳燕,张剑飞. 2018

[10]氮肥减施对花生根际土壤固氮微生物多样性的影响. 吴海宁,黄志鹏,唐秀梅,熊发前,钟瑞春,贺梁琼,韩柱强,蒋菁,刘菁,唐荣华. 2019

[11]模拟氮沉降对贝加尔针茅草原土壤氮转化微生物的影响. 刘红梅,张海芳,秦洁,王慧,张艳军,杨殿林. 2019

[12]秸秆还田量对油菜产量及土壤肥力的影响. 张慧,廖敦秀,马连杰,李燕,冯牧野. 2016

[13]秸秆还田下氮肥用量对玉米产量及土壤无机氮的影响. 张鑫,隋世江,刘慧颖,安景文. 2014

[14]秸秆还田对提高土壤肥力和作物产量的影响. 王永茂. 1996

[15]长胚芽鞘小麦品种耐深播出苗好. 文学飞,潘前颖,潘田园,史引红,潘田雨. 2011

[16]3种腐熟剂促进玉米秸秆快速腐解特征. 匡恩俊,迟凤琴,宿庆瑞,张久明,高中超,朱宝国. 2014

[17]棉花秸秆还田机具的特点及其使用技术要点. 赵存鹏,赵贵元,郭宝生,耿军义,耿香利. 2016

[18]秸秆与缓释肥配施对水稻产量及氮素吸收利用率的影响. 孙会峰,周胜,付子轼,陈桂发,邹国燕,宋祥甫. 2015

[19]秸秆还田下不同氮肥处理对玉米生长发育的影响. 王麒,曾宪楠,孙羽,卞景阳,冯延江,王萍. 2010

[20]一种新型的玉米秸秆还田机. 岳玉兰,赵洪祥,冯士成,邹云峰,方金宇. 2017

作者其他论文 更多>>

微信小程序