土壤微生物多樣性是評價自然或人為干擾引起的土壤變化的重要指示因子,明確不同環(huán)境中微生物群落的作用、深入了解其群落功能和結構變化將對整個生態(tài)系統(tǒng)的研究具有重要意義。長期肥料定位試驗可以積累短期試驗無法得到的特定主導養(yǎng)分高效代謝周轉過程和原位土壤微生物群落特征。沈陽農業(yè)大學棕壤長期施肥與地膜覆蓋試驗站自1987年建站開始,已開展了大量的關于土壤肥力方面的研究,研究結果表明長期不同施肥與覆膜能夠改變土壤的理化性質和生物學特性,但這些研究因技術方法等問題,分辨率較低,無法準確反映土壤微生物信息的差異。如何更詳細、客觀的反映土壤微生物群落結構及多樣性對長期不同施肥與覆膜的響應,以及二者的耦合關系還不清楚。本人在前期工作基礎上,借助實時定量熒光PCR和新一代454高通量測序等技術對長期不同施肥與覆膜條件下土壤微生物多樣性進行研究；采用13C-DNA-SIP技術對復雜環(huán)境中微生物的群落生理功能進行分析,研究不同處理土壤功能微生物多樣性的差異。主要研究結果如下：(1)無論覆膜與否,長期單施化肥能夠降低土壤微生物多樣性指數,施肥與覆膜改變了土壤微生物的群落結構；在門分類水平上,不施肥處理(CK)、單施氮肥處理(N)、氮磷配施處理(NP)、單施有機肥處理(M)和有機肥氮磷配施處理(MNP)覆膜條件,均能增加Fimicutes的豐度,相對于CK處理,各施肥處理在裸地和覆膜條件分別增加了ChlorofleXi和Firmicutes的豐度,而無論覆膜與否施肥均降低了Actinobacteria、 ArmatimonadeteS和Crenarchaeota的豐度；在屬分類水平上,相對于CK,化肥處理(N、NP)和有機肥處理(M、MNP)分別增加了Nitrospira和Clostridium的豐度,總體來看,各施肥處理(N、NP、M和MNP)降低了CK的優(yōu)勢微生物菌群,而增加了其劣勢微生物菌群的豐度。pH值、TC、TN和MBC含量是影響各處理微生物群落結構特征的主要因素。(2)有機肥處理(M、MNP)能顯著增加土壤細菌的豐度,化肥處理(N、NP)則對細菌有抑制作用；施肥的作用均能夠降低泉古菌和氨氧化古菌的豐度,化肥處理(N、NP)尤為顯著；有機肥處理(M、MNP)顯著增加了氨氧化細菌的豐度。細菌、泉古菌、氨氧化細菌和氨氧化古菌均與pH值存在顯著正相關關系,細菌和氨氧化細菌則主要受全碳含量的影響,而銨態(tài)氮和硝態(tài)氮與細菌、泉古菌和氨氧化細菌存在極顯著負相關關系。(3)DNA-SIP結果表明,不施肥(CK)、氮磷配施(NP)、單施有機肥(M)和有機肥氮磷配施(MNP)4個處理在門分類水平上均以Pro teobac teria和Actinobacteria為最優(yōu)勢活性微生物,CK處理能增加Gemmatimonade tes和Firmicutes的豐度,NP和MNP處理能增加Proteobacteria的豐度,M處理能增加Acidobacteria和Gemma timonade tes的豐度。在屬分類水平上,CK處理中的Gemma timonade tes、Marmoricola和Nitrospira;NP處理中的Actinospica、Catenulispora、Rhodanobacter和Pseudomonas;M處理中的Gp6、Gp10、Gemmatimonadetes和Steroidobacter; MNP處理中的Gp6、Marmoricola和Nitrospira均為最優(yōu)勢活性微生物。對活性微生物來說,覆膜能增加四個處理Arthrobacter、Gemma timonas的相對豐度,其中能顯著提高CK和M處理的Nitrospira的相對豐度。
【學位單位】：沈陽農業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2015
【中圖分類】：S154.36
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 國內外研究進展
        1.1.1 土壤微生物多樣性及其研究的限制因素
        1.1.2 土壤微生物研究方法進展
        1.1.3 DNA-SIP技術在土壤微生物研究中的應用
        1.1.4 土壤微生物多樣性的影響因素
        1.1.5 已有的研究基礎與進展
    1.2 研究的目的意義和內容
        1.2.1 研究的目的意義
        1.2.2 主要研究內容
第二章 試驗基地與主要測定方法簡介
    2.1 試驗基地簡介
    2.2 分析項目及測定方法
        2.2.1 土壤基本理化性質測定
        2.2.2 銨態(tài)氮、硝態(tài)氮的測定
    2.3 數據分析
第三章 長期定位施肥與覆膜對土壤微生物群落結構的影響
    3.1 材料與方法
        3.1.1 供試土壤
        3.1.2 測定項目與方法
        3.1.3 高通量數據處理
        3.1.4 統(tǒng)計分析
    3.2 結果與分析
        3.2.1 長期施肥與覆膜條件下土壤常規(guī)指標分析結果
        3.2.2 長期施肥與覆膜土壤樣品高通量測序分類總結
        3.2.3 土壤微生物多樣性分析
        3.2.4 土壤微生物群落結構及變化分析
        3.2.5 土壤微生物群落結構變化影響因素
    3.3 討論
        3.3.1 長期施肥與覆膜對土壤微生物多樣性的影響
        3.3.2 長期施肥與覆膜對土壤微生物群落結構的影響
        3.3.3 長期施肥與覆膜條件下土壤微生物群落與土壤性質的關系
    3.4 小結
第四章 長期施肥與覆膜對土壤微生物豐度的影響
    4.1 材料與方法
        4.1.1 供試土壤
        4.1.2 測定項目與方法
        4.1.3 數據分析
    4.2 結果與分析
        4.2.1 長期施肥與覆膜條件對土壤細菌、泉古菌及氨氧化微生物群落結構的影響
        4.2.2 長期施肥與覆膜條件下土壤總細菌和泉古菌的豐度
        4.2.3 長期施肥與覆膜條件下土壤氨氧化微生物的豐度
        4.2.4 長期施肥與覆膜條件下土壤微生物豐度的影響因素
    4.3 討論
    4.4 小結
13C-DNA-SIP技術的土壤微生物功能多樣性研究'>第五章 基于¹³C-DNA-SIP技術的土壤微生物功能多樣性研究
    5.1 材料與方法
        5.1.1 供試土壤
        5.1.2 測定項目及方法
        5.1.3 計算和統(tǒng)計
    5.2 結果與分析
        5.2.1 不同處理土壤微生物的標記情況分析
        5.2.2 高通量測序結構概況
        5.2.3 外源有機碳對各處理土壤微生物群落結構的影響
        5.2.4 不同處理土壤主要的微生物菌群
        5.2.5 不同處理微生物對外源有機碳利用的差異
    5.3 討論
    5.4 小結
第六章 結論及創(chuàng)新點
    6.1 結論
    6.2 創(chuàng)新點
參考文獻
致謝
攻讀博士學位期間發(fā)表的文章

【參考文獻】

相關期刊論文 前2條

1 鐘文輝,蔡祖聰;土壤管理措施及環(huán)境因素對土壤微生物多樣性影響研究進展[J];生物多樣性;2004年04期

2 陳錫時,郭樹凡,汪景寬,張鍵;地膜覆蓋栽培對土壤微生物種群和生物活性的影響[J];應用生態(tài)學報;1998年04期

本文編號：2847184