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太湖地区长期不同施肥水稻土N_2和CO_2固定细菌群落结构的特征与差异

靳振江  潘根兴  刘晓雨  李恋卿  
【摘要】:土壤N2固定细菌和CO2固定细菌是土壤碳氮循环重要的微生物群落,不同施肥下土壤有机碳积累与这两类微生物群落结构及活性的关系有助于了解施肥对农田碳氮循环的影响特点。本文研究了太湖地区自1987年开始的水稻土长期施肥试验,选取不施肥(NF)、氮磷钾(NPK)肥(CF)、NPK肥与猪粪配施(CFM)和NPK肥与秸秆还田配施(CFS)小区,采集(0—20 cm)表层样本,以nifH和cbbLR基因分别作为N2和CO2固定细菌的指示基因,用PCR-DGGE和荧光定量PCR的方法研究二者的群落结构,并用平板菌落计数法测定土壤自生固氮细菌数量和用乙炔还原法测定土壤固氮酶活性。结果表明,与CF处理相比,CF、CFM和CFS处理下的自生固氮细菌数量分别提高了58%、66%和106%;CF、CFM和CFS处理下的nifH基因丰度分别提高了213%、1079%和344%。CF与CFM处理的土壤固氮酶活性显著高于NF和CFS处理。因此,施肥提高了cbbLR基因的多样性。与NF处理相比,CF、CFM和CFS处理下的cbbLR基因丰度分别提高了465%、1827%和758%。相关性分析表明,土壤自生固氮菌数量与土壤有机碳含量呈显著正相关,cbbLR和nifH基因丰度均与归一化的土壤养分呈极其显著正相关。研究表明,有机/无机肥配施下土壤养分平衡对维持N2和CO2固定细菌较高的丰度具有重要的作用。

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