检索结果-南通市图书馆

中国农业科学 2024年第20期 4082-4094页

作者：申文艳张乃于李天娇宋天昊张秀芝彭畅刘红芳张淑香段碧华北京农学院生物与资源环境学院/农业农村部华北都市农业重点实验室中国农业科学院农业资源与农业区划研究所/北方干旱半干旱耕地高效利用全国重点实验室吉林省农业科学院农业资源与环境研究所

【目的】通过分析长期施肥对黑土有机磷组分和phod微生物群落特征的影响，探究土壤有机磷组分对微生物关键群落特征的响应，为黑土磷高效利用和制定科学的施肥策略提供理论依据。【方法】依托吉林省公主岭市始于1989年的黑土长期施肥试... 详细信息

【目的】通过分析长期施肥对黑土有机磷组分和phod微生物群落特征的影响，探究土壤有机磷组分对微生物关键群落特征的响应，为黑土磷高效利用和制定科学的施肥策略提供理论依据。【方法】依托吉林省公主岭市始于1989年的黑土长期施肥试验，选取5个施肥处理：不施肥（CK）、施氮钾肥（NK）、氮磷钾肥（NPK）、氮磷钾+秸秆（NPKS）和氮磷钾+有机肥（NPKM）。以2018年采集的0—20 cm土层的土壤样品为研究对象，采用化学连续浸提法，定量分析不同活性的有机磷组分；采用Illumina Miseq高通量测序平台和实时荧光定量（Real-time PCR）技术，定性和定量分析土壤中phod微生物群落特征；通过相关分析及方差分解分析，综合探究phod微生物群落组成、土壤有机磷组分与土壤性质之间的关系。【结果】（1）除NPKM处理外，各施肥处理间总有机磷含量无显著差异，但有机磷组分含量及其占总有机磷的比例差异较大。与CK相比，NK与NPKM处理均显著增加了活性有机磷（LOP）和中活性有机磷（MLOP）含量，NK处理LOP与MLOP分别增加了108.7%和27.5%;NPKM处理LOP与MLOP分别增加了446.6%和38.1%。与NPK处理相比，NPKS处理下LOP和MLOP含量显著降低了57.7%和24.0%。（2）化肥配施有机物料（NPKS、NPKM）改变了phod微生物的群落组成，而对其多样性无显著影响。NPKS处理显著提高Pseudomonas丰度；NPKM处理显著提高Gemmatimonas的丰度。同时，NPKS处理还显著提高了phod基因的绝对丰度和碱性磷酸酶（alkaline phosphatase,ALP）活性。（3）相关性分析表明，phod微生物群落组成与LOP和MLOP之间有显著的关系。方差分解分析表明，对有机磷组分含量和比例变化而言，phod微生物群落组成单独解释率分别为12.1%和10.2%，而其与ALP活性共同的解释率分别为58.5%和58.7%，与有机碳（SOC）共同的解释率分别高达67.5%和64.7%。由此可见，群落组成与土壤性质（ALP活性、SOC）共同影响有机磷组分，且影响效果优于单独指标。【结论】长期施肥改变了phod微生物群落组成，其与ALP活性、与SOC分别共同解释有机磷组分的变化。化肥配施秸秆通过改善phod微生物群落特征，显著提高碱性磷酸酶活性，从而促进有机磷矿化，提高黑土磷素的利用效率。

关键词：黑土长期施肥 phod功能基因微生物群落有机磷组分

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氮添加和刈割对松嫩草地土壤团聚体中磷组分的影响及作用机制

氮添加和刈割对松嫩草地土壤团聚体中磷组分的影响及作用机制

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作者：范明才东北师范大学

学位级别：硕士

土壤是植物磷元素获取的主要来源,其磷库包括无机磷和有机磷两大部分。无机磷作为植物吸收利用的有效形式,其在土壤中流动性高于有机磷,但不及有机磷在土壤中含量丰富;土壤可利用磷供给取决于无机磷组分的转化和有机磷的矿化,二者主要... 详细信息

土壤是植物磷元素获取的主要来源,其磷库包括无机磷和有机磷两大部分。无机磷作为植物吸收利用的有效形式,其在土壤中流动性高于有机磷,但不及有机磷在土壤中含量丰富;土壤可利用磷供给取决于无机磷组分的转化和有机磷的矿化,二者主要受控于土壤理化特性、土壤微生物、土壤酶活性等因子。同时,土壤中磷的可利用性、浓度和形态还受到环境变化和土壤团聚体粒径大小的调控。因此,理解土壤团聚体尺度有机磷、无机磷组分以及磷可利用性对环境资源变化（尤其氮沉降和刈割）的响应规律及其潜在机制,是制定草地科学管理政策和可持续发展的关键。本研究利用松嫩草甸草原长期野外氮添加与刈割实验平台,测量大团聚体（>2mm）、小团聚体（0.25～2 mm）、微团聚体（功能微生物群落、基因拷贝数、土壤磷酸酶活性和土壤各理化性质,旨在探究不同土壤团聚体尺度,刈割和氮添加以及二者交互作用对土壤磷组分分布产生了怎样的影响?植物生长中所需的可利用磷的尺度供给来源以及各磷组分如何转化、矿化?土壤微生物群落结构和磷酸酶活性对土壤磷组分矿化、转化的贡献及调控机制?最终揭示松嫩草地土壤可利用磷供应对氮沉降以及刈割的响应机制。本研究得到的主要结果如下:（1）土壤树脂磷（Resin-P）含量变化范围是20.00±1.49～51.67±1.52 mg kg,在微团聚体水平含量最高。刈割处理下,氮添加降低了Resin-P含量,在微团聚体水平N20处理下达到了20.42±1.28 mg kg,下降了46.43%;非刈割处理下,微团聚体水平氮添加增加了Resin-P含量,在N20处理达到了51.67±1.52 mg kg,增加了21.02%。（2）土壤碳酸氢钠有机磷（Na HCO-Po）含量随着施氮量的增加在刈割处理中呈现下降趋势,在非刈割处理中呈现上升趋势;土壤碳酸氢钠无机磷（Na HCO-Pi）随施氮量的增加呈现下降趋势;施氮增加了土壤氢氧化钠有机磷（Na OH-Po）含量;在小团聚体水平土壤氢氧化钠无机磷（Na OH-Pi）含量呈现出非刈割处理下施氮增加了其含量,刈割处理下施氮降低了其含量;土壤盐酸磷组分变化范围是80.56±5.18～140.94±4.33 mg kg,在土壤中含量最高、占比最大。（3）土壤碱性磷酸酶活性（ALP）变化范围是265.00±23.27～726.07±15.92 nmol h g。在大、小团聚体尺度,氮添加均增加了ALP;在微团聚体尺度,刈割处理下氮添加降低了ALP,非刈割处理下氮添加增加了ALP。phod功能基因拷贝数在土壤中的变化范围为5.03±0.04～5.70±0.05（取log10）。非刈割处理下,氮添加增加了土壤phod功能基因拷贝数;但刈割处理下,随氮添加量的增加呈现下降趋势。土壤有机碳（TOC）含量变化与phod功能基因拷贝数变化一致。（4）氮添加和刈割加剧了草地生态系统的磷限制。非刈割处理中土壤可利用磷在微团聚体尺度水平随氮添加量的增加得到一定的补充。在小团聚体尺度发现Resin-P和各磷组分关系紧密;通过冗余分析得知刈割处理下土壤铵态氮含量、TOC、ALP、phod基因拷贝数是影响磷周转的关键因子。综上所述,氮添加导致松嫩草地磷限制,刈割处理加剧了磷限制。松嫩草地的无机磷组分的转化是土壤可利用磷的第一转化来源;当无机磷组分转化不能满足植物磷需求时,土壤微生物通过增加phod基因拷贝数,分泌更多的碱性磷酸酶促进有机磷组分的矿化以供给植物磷需求。在不同团聚体水平,微团聚体尺度是植物可利用磷的第一吸收尺度,小团聚体尺度是植物可利用磷的第一供给尺度,大团聚体对于磷组分周转具有一定的作用,但作用效果不明显。本研究加深了人们对于氮添加、刈割及其交互作用对不同团聚体尺度土壤磷组分特性、变化和相对含量影响的理解;揭示了有机磷矿化和无机磷转化以及土壤磷素可利用性对氮添加以及刈割处理的响应,为预测全球变化以及人工草地管理情况下草地生态系统生产力变化提供了科学依据。

关键词：草甸草原土壤团聚体磷组分土壤磷矿化 phod功能基因

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