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土壤phoC和phod微生物群落对化肥和有机肥配施生物炭的响应

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环境科学 2022年第2期43卷 1040-1049页

作者：杨文娜余泺罗东海熊子怡王蓥燕王子芳高明西南大学资源环境学院重庆400715 重庆市璧山区防汛抗旱调度中心重庆402760

土壤微生物对土壤养分转化具有重要的影响,phoC和phod作为编码磷酸酶的功能基因,其为检测环境中微生物种类、丰度和群落结构组成提供了有效手段,而研究化肥和有机肥配施生物炭处理下植株根际和非根际土壤phoC和phod微生物群落多样性变... 详细信息

土壤微生物对土壤养分转化具有重要的影响,phoC和phod作为编码磷酸酶的功能基因,其为检测环境中微生物种类、丰度和群落结构组成提供了有效手段,而研究化肥和有机肥配施生物炭处理下植株根际和非根际土壤phoC和phod微生物群落多样性变化的规律,又可为生物炭的农业利用提供科学依据.以玉米秸秆和稻壳为供试材料,采用盆栽试验的方法,设置对照(CK)、传统施肥(F)、化肥+20t·hm^(-2)稻壳生物炭(FP)、化肥+10 t·hm^(-2)稻壳生物炭+10 t·hm^(-2)玉米生物炭(FPM)、有机肥+20 t·hm^(-2)稻壳生物炭(PP)和新鲜有机肥+20 t·hm^(-2)稻壳生物炭(NPP)6个处理,通过采用T-RFLP和荧光定量PCR技术解析根际和非根际土壤phoC和phod的群落结构,阐明phoC和phod对添加生物炭的响应特征.结果表明:(1)根际土和非根际土中,phod的群落结构比phoC更复杂,化肥和有机肥配施生物炭后增加phoC的末端限制性片段数;(2)化肥和有机肥配施生物炭使得非根际土phoC拷贝数较CK均有所降低,FP、FPM、PP和NPP处理较CK分别降低了9.18%、11.46%、10.97%和13.76%,有机肥配施生物炭使得根际土phod的拷贝数较CK有所增加,PP和NPP处理较CK分别增加了2.48%和5.16%;(3)土壤中的总磷是影响非根际土壤phoC微生物群落结构的主要因子(Pphod拷贝数最关键的环境因子,且phod拷贝数与土壤硝态氮和pH有显著的相关性.化肥和有机肥配施生物炭可促进土壤磷转化功能微生物的生长繁殖,对提高磷肥利用率具有重要意义.

关键词：生物炭土壤微生物 phoC phod 磷素有效性

蓝藻生消对巢湖沉积物phod碱性磷酸酶基因细菌群落结构的影响

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湖泊科学 2022年第6期34卷 1854-1865页

作者：孙婷婷黄涛刘雨昕孙庆业安徽大学资源与环境工程学院湿地生态保护与修复安徽省重点实验室合肥230601

phod基因编码的碱性磷酸酶驱动沉积物有机磷矿化并释放生物可利用磷,促进了富营养化湖泊蓝藻的生长与暴发,但对富营养化湖泊蓝藻生消周期phod基因细菌群落动态变化的认识依然有限.本文研究了中国典型富营养化湖泊巢湖蓝藻生消过程沉积... 详细信息

phod基因编码的碱性磷酸酶驱动沉积物有机磷矿化并释放生物可利用磷,促进了富营养化湖泊蓝藻的生长与暴发,但对富营养化湖泊蓝藻生消周期phod基因细菌群落动态变化的认识依然有限.本文研究了中国典型富营养化湖泊巢湖蓝藻生消过程沉积物碱性磷酸酶活性(APA)、phod基因细菌多样性和群落结构的动态变化及其与环境的关系.结果显示:巢湖沉积物APA活性在蓝藻生长与暴发阶段显著升高,且与水温、pH、溶解氧(DO)等环境因子显著相关.蓝藻生消各阶段沉积物phod基因细菌群落的优势菌属均由Pseudonocardia和Friedmanniella构成;与蓝藻潜伏期和衰亡期相比,生长初期与暴发期大多数样点沉积物Pseudonocardia的丰度显著降低而Friedmanniella显著升高.携带phod基因的菌属丰度呈显著的时空变化,其中菌属丰度的空间异质性较高.蓝藻生长初期与暴发期的phod基因细菌群落的Ace指数与Shannon多样性指数显著大于潜伏期与衰亡期.研究表明,携带phod基因细菌群落结构的变化主要受APA、DO、叶绿素a、水温、总磷以及无机磷的驱动;春季蓝藻的生长消耗大量上覆水溶解性无机磷,激发了沉积物APA活性并诱发Friedmanniella生长从而缓解水体磷限制.

关键词：巢湖沉积物有机磷矿化环境因子蓝藻水华 phod 碱性磷酸酶

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长期复合重金属污染对土壤解磷微生物的影响

中国环境科学 2023年第2期43卷 915-926页

作者：刘荣灿刘晓霞冯洋赵乾程胡雪松杜闫彬于彩虹中国矿业大学(北京) 北京100083 北京市耕地建设保护中心北京100074

为进一步了解长期重金属污染压力下解磷微生物群落分布及潜在功能的变化,采用宏基因组学技术系统分析了北京某金矿周边土壤中含phod基因或pqqE基因的解磷微生物对不同程度的复合重金属污染的响应.结果表明:重金属对解磷微生物确有影响,... 详细信息

为进一步了解长期重金属污染压力下解磷微生物群落分布及潜在功能的变化,采用宏基因组学技术系统分析了北京某金矿周边土壤中含phod基因或pqqE基因的解磷微生物对不同程度的复合重金属污染的响应.结果表明:重金属对解磷微生物确有影响,随重金属浓度增加,解磷微生物相对丰度逐渐降低,酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)是重金属复合污染土壤中的解磷微生物的优势菌门.重金属是与解磷微生物群落最显著相关的因素,重金属As、Pb、Zn对解磷微生物影响较大,Nitrospirae、Acidobacteria、Gemmatimonadete、Proteobacteria更易受到重金属的影响发生群落结构改变,其中Nitrospirae对Cr、Cu、Pb、Zn、As、Cd多种重金属表现出敏感性.有效磷浓度与解有机磷微生物多样性呈显著正相关关系(P<0.05),碱性磷酸酶活性与解无机磷微生物多样性显著负相关,而土壤有机质、总氮、pH值对重金属污染土壤中解磷微生物多样性无显著影响.研究结果为进一步探索长期重金属污染压力下解磷微生物的生态适应机制提供参考.

关键词：解磷微生物重金属 phod pqqE

一株产高酶活性碱性磷酸酶解淀粉芽孢杆菌的分离及其phod碱性磷酸酶基因的克隆与表达

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微生物学通报 2022年第2期49卷 505-513页

作者：熊梦霞廖华媛郑金何景锋曹锟余兴龙湖南农业大学动物医学院湖南长沙410128 湖南康保特生物科技有限公司湖南长沙410128

【背景】碱性磷酸酶作为工具酶被广泛应用于各个领域,在免疫学检测方面应用较多的是PhoA家族的碱性磷酸酶,尚无关于phod家族的碱性磷酸酶在免疫学检测方面的研究。【目的】筛选出一株产高酶活性phod家族碱性磷酸酶的细菌,并将其phod基... 详细信息

【背景】碱性磷酸酶作为工具酶被广泛应用于各个领域,在免疫学检测方面应用较多的是PhoA家族的碱性磷酸酶,尚无关于phod家族的碱性磷酸酶在免疫学检测方面的研究。【目的】筛选出一株产高酶活性phod家族碱性磷酸酶的细菌,并将其phod基因进行克隆表达,研究phod的酶学性质,为phod家族的碱性磷酸酶在免疫学检测方面的应用奠定一定的基础。【方法】采取有机质丰富的土样在有机磷平板中进行细菌分离,以4-硝基苯磷酸二钠盐(4-nitrophenyl phosphate disodium salt hexahydrate,p-NPP)为底物测定有机磷平板中单菌落的酶活性,选取酶活性高的菌株作为目的菌株,克隆其phod基因。【结果】筛选到一株产碱性磷酸酶酶活性高的菌株S2-4,通过16S rRNA基因序列同源性比较分析,鉴定该菌株为解淀粉芽孢杆菌,克隆了其phod基因并进行诱导表达。研究了纯化后phod的酶学性质,phod的最适反应温度为70℃;最适反应pH为9.8;phod最适Ca^(2+)浓度为3 mmol/L,Mg^(2+)对phod的酶活性有抑制作用,K^(+)、Zn^(2+)、Mn^(2+)和Fe^(2+)对phod的酶活性没有明显影响;以p-NPP为底物,在25℃下测得phod的Km为5.94 mmol/L,Vmax为31.46μmol/(L·min),k_(cat)值为103.59 s^(−1),为大肠杆菌碱性磷酸酶EAP k_(cat)值的1.60倍。【结论】菌株S2-4能产高酶活性的碱性磷酸酶,其含有的phod为单体酶,催化效率高于EAP,是比EAP具有更大优势的标记酶。

关键词：碱性磷酸酶筛选解淀粉芽孢杆菌 phod 酶学性质

攀西地区不同轮作制度对土壤phod基因群落结构的影响

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土壤通报 2023年第4期54卷 913-919页

作者：张瀚月辜运富陈玉蓝王勇罗琳梁锦鹏陈强四川农业大学资源学院四川成都611130 四川省烟草公司凉山州公司四川凉山彝族自治州615050

【目的】通过分析攀西高原不同轮作模式对土壤肥力和phod基因群落结构的影响,以期深入认识该生境下土壤磷素循环机制,建立合理的轮作制度。【方法】以攀西高原五种不同轮作制度下的休闲期土壤为研究材料,通过化学分析和高通量测序技术... 详细信息

【目的】通过分析攀西高原不同轮作模式对土壤肥力和phod基因群落结构的影响,以期深入认识该生境下土壤磷素循环机制,建立合理的轮作制度。【方法】以攀西高原五种不同轮作制度下的休闲期土壤为研究材料,通过化学分析和高通量测序技术对土壤理化性质以及土壤中phod基因群落结构与多样性进行研究。【结果】不同轮作制度处理下,相较于撂荒处理,土壤有效磷含量显著提高,全氮、碱解氮、有机碳含量显著降低(Pphod基因的shannon多样性指数而言,在大麦-烤烟轮作制度下最高,而在苦荞-烤烟轮作下最低。不同轮作制度下phod群落结构差异明显,变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)是不同轮作模式的主要门类,慢生根瘤菌(Bradyrhizobium)为主要优势属。冗余分析显示,有机碳、pH是该生境下驱动phod基因群落结构变化的重要理化因子。【结论】与撂荒相比,轮作明显改变了土壤肥力和磷酸酶活性,形成了不同的土壤phod基因群落结构。五种轮作制度中以苦荞-烤烟轮作对phod基因多样性指数影响最为显著,大麦-烤烟轮作对土壤养分含量和碱性磷酸酶活性影响最大。

关键词：攀西高原轮作制度 phod 基因多样性群落结构

不同施肥制度下食细菌线虫调控土壤有机磷矿化机制及其应用潜力研究

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不同施肥制度下食细菌线虫调控土壤有机磷矿化机制及其应用潜力研...

作者：王吉高贵州大学

学位级别：硕士

食细菌线虫可以通过捕食影响含phod基因的产碱性磷酸酶细菌群落组成或丰度,从而影响碱性磷酸酶活性及其介导的土壤有机磷矿化过程,这有助于促进土壤磷循环,提高土壤磷有效性。然而,在有机与无机肥配施下食细菌线虫影响含phod基因的产碱... 详细信息

食细菌线虫可以通过捕食影响含phod基因的产碱性磷酸酶细菌群落组成或丰度,从而影响碱性磷酸酶活性及其介导的土壤有机磷矿化过程,这有助于促进土壤磷循环,提高土壤磷有效性。然而,在有机与无机肥配施下食细菌线虫影响含phod基因的产碱性磷酸酶细菌作用碱性磷酸酶活性增加的机制及其对土壤有机磷矿化的影响机制仍是未知的。本研究以川中丘陵区广泛分布的碱性紫色土为研究对象,利用不施肥对照(CK)、化学氮、磷、钾肥(NPK)、作物秸秆与化学NPK肥配施(SNPK)和猪厩肥与化学NPK肥配施(MNPK)4种施肥方式,采用田间原位试验和高通量测序技术分析不同施肥制度下食细菌线虫属与含phod基因的土壤产碱性磷酸酶细菌群落组成、丰度和碱性磷酸酶活性之间的关系,以探明有机与无机肥配施下可以作用于土壤碱性磷酸酶活性增加的土著食细菌线虫,并解析食细菌线虫作用土壤碱性磷酸酶活性增加的机制;通过室内线虫添加试验和Hedley磷分级相结合的方法,研究土著食细菌线虫添加对碱性磷酸酶活性和有机磷组分组成、含量的影响及其相互作用影响磷有效性的机制。主要研究结果和结论如下:(1)共鉴定出11个食细菌线虫属,拟丽突属(Acrobeloides)、真头叶属(Eucephalobus)、拟高杯侧器属(Paramphidelus)和异头叶属(Heterocephalobus)为优势属(相对丰度>10%),相对丰度分别为33.2%、26.0%、14.1%和11.1%。相对于CK处理,SNPK处理显著提高了真头叶属和异头叶属丰度(Pphod基因的土壤产碱性磷酸酶细菌群落组成差异显著(P=0.001),并且聚类增强树(Aggregated boosted trees,ABT)分析显示食细菌线虫优势属真头叶属对含phod基因的土壤产碱性磷酸酶细菌群落组成影响最为显著。偏最小二乘法路径模型(Partial least squares path modeling,PLS-PM)表明碱性磷酸酶活性受到了微生物量碳和含phod基因的土壤产碱性磷酸酶群落组成的直接正向影响,并且受到微生物量碳直接作用的真头叶属可以通过对含phod基因的土壤产碱性磷酸酶细菌群落组成的直接正向作用间接影响碱性磷酸酶活性。在含phod基因的土壤产碱性磷酸酶细菌相对丰度最高的5个纲中,真头叶属只与革兰氏阳氏细菌放线菌纲(Actinobacteria)和芽孢杆菌纲(Bacilli)呈显著相关(Pphod基因的土壤产碱性磷酸酶细菌相对丰度最高的12个属中,只有马赛菌属(Massilia)和糖丝菌属(Saccharothrix)与碱性磷酸酶活性呈显著正相关关系(Pphod基因的土壤产碱性磷酸酶细菌群落组成,进而间接促进碱性磷酸酶活性,其中糖丝菌属可能是食细菌线虫作用碱性磷酸酶活性增加的中间媒介菌。(3)食细菌线虫真头叶属添加提高土壤碱性磷酸酶活性(P<0.05)、有机碳和全氮含量,并且碱性磷酸酶与有机碳、全氮、活性无机磷、活性有机磷、中等稳定无机磷和高稳定有机磷呈显著正相关(P<0.05),活性有机磷与水溶性磷呈显著正相关(P<0.05)。PLS-PM表明碱性磷酸酶可以通过直接正向显著作用于活性有机磷和高稳定有机磷间接影响磷的有效性。其中,受到碱性磷酸酶直接作用的活性有机磷和高稳定有机磷均可以直接或分别通过作用于活性无机磷和高稳定无机磷间接影响水溶性磷含量。以上结果表明,食细菌线虫添加增加碱性磷酸酶活性,促进活性有机磷和高稳定有机磷组分的矿化可能是食细菌线虫作用磷有效性的主要机制。

关键词：碱性土食细菌线虫碱性磷酸酶 phod 磷组分

青藏高原草地土壤不同微生物类群和线虫多样性及驱动因子

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青藏高原草地土壤不同微生物类群和线虫多样性及驱动因子

作者：唐亚洲内蒙古大学

学位级别：硕士

青藏高原属于典型干旱区,低温、干旱和强紫外线辐射等极端环境极大限制了植被生长,其草地生态系统极其脆弱,对气候变化和人类干扰敏感。土壤微生物和土壤动物在青藏高原草地生态系统的物质循环和生态系统功能稳定性维持方面发挥着重要... 详细信息

青藏高原属于典型干旱区,低温、干旱和强紫外线辐射等极端环境极大限制了植被生长,其草地生态系统极其脆弱,对气候变化和人类干扰敏感。土壤微生物和土壤动物在青藏高原草地生态系统的物质循环和生态系统功能稳定性维持方面发挥着重要作用。然而,气候、植物和土壤三类环境因子如何驱动青藏高原草地土壤不同生物类群群落特征及其相对重要性的综合研究还较少。本研究采用高通量测序技术,以青藏高原三类草地(高寒草甸、高寒草原和高寒荒漠草原)土壤为研究对象,系统地探究了草地土壤原核微生物中的核心和指示性微生物、土壤解磷微生物(pho D)以及土壤线虫群落特征及其环境影响因子。本研究所得主要结果如下:(1)青藏高原草地土壤指示性微生物群落多样性和丰富度显著高于核心微生物群落,但均匀度低于核心微生物群落。高寒草原土壤核心微生物群落多样性高于高寒草甸和高寒荒漠草原土壤,指示性微生物群落多样性则沿高寒草甸、草原和荒漠草原逐渐降低。土壤原核微生物群落、核心微生物群落以及指示性微生物群落结构均随着草地类型的变化而发生显著改变。环境因子对核心微生物群落结构变异的总解释率(73.0%)显著高于全部微生物群落(42.1%)和指示性微生物群落(34.5%)。土壤总有机碳、溶解性有机碳和溶解性氮对指示性微生物群落变异的驱动作用显著高于核心微生物群落,指示性微生物类群对环境变化和人为干扰的响应更为敏感。放牧对指示性微生物群落结构的影响(2.6%)高于对核心微生物群落(0.4%)和全部微生物群落的影响(0.1%)。(2)青藏高原高寒草原土壤解磷细菌(pho D)的丰富度和Shannon多样性显著高于高寒草甸和高寒荒漠草原,均匀度沿高寒草甸、草原和荒漠草原呈显著下降的趋势。环境因子对pho D细菌丰富度、Shannon多样性和均匀度变异的综合解释率分别为67%、42%和20%。生长季平均降水量是驱动pho D细菌丰富度变化最主要环境因子,植物生物量是驱动pho D细菌多样性和均匀度变化最主要环境因子。气候、植物和土壤因子对pho D细菌群落结构的解释率分别为36.9%、31.4%和30.4%。降水主要通过影响土壤p H来驱动土壤pho D细菌群落结构的变化。(3)青藏高原不同类型草地土壤线虫多样性和群落结构存在显著差异。土壤线虫群落的丰富度、Shannon多样性和均匀度沿高寒草甸、草原和荒漠草原显著降低。高寒草甸土壤线虫丰富度比高寒草原和高寒荒漠草原土壤分别高出37%和69%。线虫的丰富度受降水量的主要控制。气候、土壤和植物因子共同解释了土壤线虫丰富度(30.4%)、多样性(38.5%)和均匀度(10.5%)的变化。降水和溶解性有机碳在驱动土壤线虫群落结构变化中起主导作用。研究结果表明,青藏高原不同类型草地土壤微生物和线虫群落多样性和群落结构存在显著差异。气候因素,尤其是生长季平均降水量,是影响青藏高原草地土壤微生物和线虫群落多样性和结构变化的最主要驱动因子。放牧可以通过改变植物生物量和土壤养分因子间接影响土壤微生物和线虫群落。研究结果可为科学评估和预警草地生态系统的健康变化,维持青藏高原草地生态系统功能性和稳定性提供数据基础和决策依据。

关键词：青藏高原土壤微生物 phod 土壤线虫群落结构

黑土区稻田土壤磷肥减施增效过程中微生物作用研究

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黑土区稻田土壤磷肥减施增效过程中微生物作用研究

作者：于鑫沈阳师范大学

学位级别：硕士

磷是植物生长过程中的必需元素,也是不可再生资源。在农业生产中,化学磷肥施加后,作物的磷肥利用率仅为15-20%,大部分被固定在土壤中。微生物是土壤磷素循环过程中重要参与者,对土壤磷转化有重要意义。本研究基于辽宁省农科院不同磷肥... 详细信息

磷是植物生长过程中的必需元素,也是不可再生资源。在农业生产中,化学磷肥施加后,作物的磷肥利用率仅为15-20%,大部分被固定在土壤中。微生物是土壤磷素循环过程中重要参与者,对土壤磷转化有重要意义。本研究基于辽宁省农科院不同磷肥施用量的定位试验,试验处理包括四个化学磷肥施用梯度:P:无磷肥施加,P:90 kg PO/hm,P:180 kg PO/hm,P:360 kg PO/hm。选取第九年水稻收获期土壤,结合土壤磷素赋存形态、微生物量、碱性磷酸酶活性、微生物群落结构及功能基因等指标分析,探究了不同化学磷肥施用梯度(大田试验)及添加堆肥有机肥(室内培养试验)下土壤磷库变化特征及其微生物作用机制,研究结果以期为黑土区农田减磷增效措施提供理论支撑。主要结果如下:1、针对不同化学磷肥施用梯度的大田试验第九年水稻土进行土壤磷库赋存形态及微生物作用机制分析。土壤磷库研究结果表明:与不施磷的空白对照(P)处理相比,土壤总磷(TP)和速效磷(Olsen-P)含量随施磷量增加而显著上升(Pphod功能基因分析,结果表明:与不施磷(P),P处理显著增加了土壤细菌和真菌的丰富度与多样性,但对phod-harboring细菌的影响不显著,其微生物生态网络较其他处理最稳定。综合分析水稻产量(P最高)、土壤有效磷含量及微生物群落丰度、网络结构,我们认为在该水稻土中,90 kg PO/hm施磷量为最优施加量。而phod-harboring细菌群落的生态网络结构在不施磷处理(P)中稳定性和复杂性最高,且关键物种由不施磷(P)处理中的根瘤菌属(Rhizobium)转变为施磷处理中的假单孢菌属(Pseudomonas)。微生物与磷素相关网络分析表明:微生物对有机磷的影响最大,尤其是MLPo与56个属显著相关。偏最小二乘路径分析表明:phod-harboring细菌群落对S-ALP有显著正效应,S-ALP对有机磷有显著正效应(P<0.05)。(2)进一步选取上述大田试验中P处理土壤,通过室内培养试验分析添加堆肥有机肥对土壤磷素的增效作用。研究结果发现:与相空白对照(CK)相比,堆肥添加处理中土壤Olsen-P、LPo、MLPo、中等稳性有机磷(FAPo)和微生物量碳(MBC)增加。相比于CK,微生物量磷(MBP)和碱性磷酸酶活性(S-ALP)在堆肥添加处理60天时显著增加(P<0.05)。通过速效磷与有机磷形态的回归分析,发现Olsen-P与有机磷组分(LPo和MLPo)显著正相关(P<0.05)。微生物指标与磷素相关性分析发现:MBP与LPo、Olsen-P、MLPo极显著正相关(P<0.01),与FAPo显著负相关;S-ALP与LPo显著负相关,与稳性有机磷(HAPo)显著正相关(P<0.05);MBC与Olsen-P、LPo极显著正相关(P<0.01),表明堆肥添加促进了微生物对磷素周转。以上结果表明,堆肥添加促土壤微生物对有机磷的矿化,提高了磷素的有效性。

关键词：黑土区磷土壤微生物有机磷矿化 phod

源于有机肥投入的抗生素对土壤磷循环微生物的影响

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源于有机肥投入的抗生素对土壤磷循环微生物的影响

作者：李佳颖西南大学

学位级别：硕士

有机肥施用是农业生产中提高土壤肥力的重要手段之一,但由于抗生素在畜牧业中的过度使用导致畜禽体内大量未分解的抗生素随粪尿排出体外,进而随有机肥施用进入农田土壤,目前抗生素污染已被列为新型农业面源污染之一。抗生素会影响土壤... 详细信息

有机肥施用是农业生产中提高土壤肥力的重要手段之一,但由于抗生素在畜牧业中的过度使用导致畜禽体内大量未分解的抗生素随粪尿排出体外,进而随有机肥施用进入农田土壤,目前抗生素污染已被列为新型农业面源污染之一。抗生素会影响土壤微生物群落结构和功能特性,土壤磷素循环作为农田生态系统养分循环的重要组成部分,关乎土壤养分的动态平衡,磷素形态的转化、吸收和利用都与土壤微生物密切相关。土壤抗生素残留会诱导微生物产生抗性,并加快耐药菌和抗生素抗性基因(Antibiotics resistance genes:ARGs)通过地表径流和随水下渗等方式迁移至水体及其它环境介质,甚至通过农作物对人类健康造成潜在威胁。然而,基于有机肥施用背景下的抗生素残留对磷循环功能微生物的群落和功能特性的影响及其对土壤磷素转化、植物生长的影响还不明确。本研究基于有机肥施用背景下,通过盆栽试验,利用Real-time q PCR、高通量测序技术,探究蔬菜体系中不同浓度抗生素(金霉素、恩诺沙星、磺胺甲恶唑)添加对无机磷溶解和有机磷矿化微生物关键基因的丰度和功能微生物群落特征及其对土壤磷循环和植物生长的影响。在大田原位条件下,通过宏基因组测序,探究有机肥施用对不同团聚体粒级磷循环功能基因及抗生素抗性基因(ARGs)的影响,明确有机肥施用对不同团聚体粒级磷素形态、磷循环功能基因、抗生素抗性基因的影响。主要研究结果如下:(1)高浓度或低浓度金霉素处理显著增加了土壤AP、Enzyme-P含量,两个采样时期中,金霉素显著降低了土壤酶活性。低浓度金霉素对植株总生物量无明显影响,高浓度金霉素显著降低植株总生物量,植株总吸磷量不受金霉素处理影响。高浓度或低浓度金霉素处理在D7或D30采样时期均不影响phod、pqqC基因拷贝数,但显著影响了含phod、pqqC细菌群落分布。含phod细菌群落的网络互作在D7天随金霉素浓度增加而减弱,D30天相反。Mantel检验显示,含phod细菌群落优势物种在D7天或D30天均不受抗生素(金霉素)浓度影响,关键物种在D7天或D30天均与抗生素(金霉素)浓度、含phod细菌群落网络特征显著相关。高浓度或低浓度金霉素处理在D7天和D30天均降低了含pqqC基因细菌群落的网络互作。Mantel检验显示,D7天,优势物种与磷素形态、金霉素浓度、含pqqC细菌群落网络特征相关性显著,关键物种与各因素之间相关性较弱。D30天,优势物种或关键物种与土壤性质、含pqqC细菌群落网络特征等因素均无明显相关性。综上,通过分析不同采样时期金霉素处理对土壤性质、植物生长、磷循环功能微生物的影响,我们发现金霉素处理显著抑制了土壤酶活,辣椒生长,含phod、pqqC细菌群落互作特征等,在采样后期影响作用减弱。(2)高浓度或低浓度恩诺沙星增加了Enzyme-P、AP含量,抑制ALP活性,辣椒生物量及吸磷量,且对土壤ACP活性影响表现为低浓度促进,高浓度抑制,D30天该影响作用减弱。含phod细菌群落的网络互作在D7天高浓度或低浓度恩诺沙星处理减弱,D30天反之,即高浓度恩诺沙星处理网络互作最高。Mantel检验显示,优势物种在D7天受恩诺沙星影响。D7天高浓度恩诺沙星处理网络互作最强,D30天,高浓度或低浓度恩诺沙星处理降低了含pqqC基因细菌群落的网络互作。Mantel检验显示,D7天,关键物种与ACP、ALP、网络聚类系数显著相关。D30天关键物种与各因素之间无明显相关性。综上,通过分析不同采样时期恩诺沙星处理对土壤性质、植物生长、磷循环功能微生物的影响,发现恩诺沙星处理显著影响了土壤酶活,辣椒生长,含phod、pqqC细菌群落互作特征等,且随采样时间影响作用减弱。(3)高浓度或低浓度磺胺甲恶唑处理增加土壤SOC、活性有机磷组分Enzyme-P、ACP活性,降低了ALP活性,植株生长与吸磷量。D7天高浓度或低浓度磺胺甲恶唑处理降低了含phod基因细菌群落的网络互作,D30天含phod细菌群落的网络互作在低浓度磺胺甲恶唑处理最高,CK处理最低。Mantel检验显示,优势物种或关键物种在D30天与土壤性质、网络特征等因素的相关性大于D7天。高浓度或低浓度磺胺甲恶唑处理在D30天降低了pqqC基因拷贝数。D7天磺胺甲恶唑对含pqqC基因细菌群落网络互作的影响表现为低浓度促进,高浓度抑制。D30天,高浓度或低浓度磺胺甲恶唑处理均降低了含pqqC基因细菌群落的网络互作。Mantel检验显示,D7天,优势物种或关键物种与土壤性质、网络特征等因素相关性较高,D30天,相关性减弱,仅关键物种与ALP活性(Pphod、pqqC细菌群落互作特征等,降低了磷循环功能微生物网络互作。(4)不同团聚体粒级或施肥处理中磷循环功能基因和抗生素抗性基因分布存在显著差异。0.25-2 mm粒级和<0.25 mm粒级的AP含量、AL

关键词：抗生素磷形态 phod pqqC 团聚体抗性基因