東北地理所發(fā)現(xiàn)氮肥施加是驅(qū)動農(nóng)田黑土細(xì)菌和固氮菌落結(jié)構(gòu)分異的主導(dǎo)因素
長期以來，化肥施用作為一種主要的農(nóng)業(yè)措施在提高農(nóng)作物產(chǎn)量上具有顯著成效，但諸多研究表明長期的化肥施加可導(dǎo)致土壤有機質(zhì)下降、土壤氮流失加重、土壤大面積酸化以及農(nóng)產(chǎn)品中重金屬超標(biāo)等問題，同時也會改變土壤微生物群落結(jié)構(gòu)。然而，對于不同種類化肥的施加對微生物群落結(jié)構(gòu)的影響有何異同，尚缺乏系統(tǒng)性的研究。為此，東北地理所農(nóng)田分子生態(tài)學(xué)科組與黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料與環(huán)境資源研究所合作，以長期不施肥（NoF）、單施氮肥（N）、單施磷肥（P）、單施鉀肥（K）、氮磷肥（NP）、氮鉀肥（NK）、磷鉀肥（PK）和氮磷鉀混合肥（NPK）為研究對象，利用新一代高通量測序技術(shù)和分子生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析，分別對上述不同化肥添加下農(nóng)田黑土細(xì)菌和固氮菌群落結(jié)構(gòu)進行解析。結(jié)果表明含有氮肥處理（N、NP、NK和NPK）和非氮肥處理（NoF、P、K、PK）的細(xì)菌群落和固氮菌群落均明顯分成兩大集團（圖1），其中放線菌門（Actinobacteria）、變形菌門（Proteobacteria）和酸桿菌門（Acidobacteria）是主要的優(yōu)勢細(xì)菌門，慢生根瘤菌屬（Bradyrhizobium）和斯科曼氏球菌屬（Skermanella）是主要優(yōu)勢固氮菌屬；含氮肥和非氮肥處理的細(xì)菌和固氮菌分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也存在明顯差異（圖2）。網(wǎng)絡(luò)屬性分析發(fā)現(xiàn)，含氮肥的細(xì)菌網(wǎng)絡(luò)和非氮肥的固氮菌網(wǎng)絡(luò)雖然結(jié)構(gòu)簡單但更穩(wěn)定。土壤pH、全氮和速效鉀是調(diào)控細(xì)菌網(wǎng)絡(luò)的主要因子；土壤pH、全碳、全氮和硝態(tài)氮是影響固氮菌網(wǎng)絡(luò)的主要因子。上述結(jié)果綜合表明，在長期施加不同化肥組合處理中，含氮化肥的施加是驅(qū)動?xùn)|北農(nóng)田黑土細(xì)菌和固氮菌群落結(jié)構(gòu)分異的主導(dǎo)因素。
相關(guān)研究成果于2019年發(fā)表在Archives of Agronomy and Soil Science和Research in Microbiology上。研究得到中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)專項和國家自然科學(xué)基金項目的資助。
圖1不同化肥處理對農(nóng)田黑土細(xì)菌群落(a)和固氮菌群落(b)結(jié)構(gòu)影響的PCoA分析
圖2不同化肥處理農(nóng)田黑土細(xì)菌群落(a)和固氮菌群落(b)分子生態(tài)網(wǎng)絡(luò)圖,每個節(jié)點代表1個OTU，也就是相應(yīng)的細(xì)菌/固氮菌物種；不同顏色的節(jié)點表示不同優(yōu)勢細(xì)菌/固氮菌類群；藍色線代表物種間的正相關(guān)關(guān)系，紅色線代表物種間的負(fù)相關(guān)關(guān)系
論文信息：
Zhenhua Yu, Xiaojing Hu, Dan Wei, et al. Long-term inorganic fertilizer use
influences bacterial communities in Mollisols of Northeast China based on high-throughput sequencing and network analyses. Archives of Agronomy and Soil Science, 2019, 65: 1331–1340.
Xiaojing Hu, Liu Junjie, Dan Wei, et al. Long-term application of nitrogen, not phosphate or potassium, significantly alters the diazotrophic community compositions and structures in a Mollisol in northeast China. Research in Microbiology, 2019, 170: 147-155.
論文鏈接：
https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/03650340.2018.1563685
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S092325081930018X?via%3Dihub
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