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长期定位施肥对石灰性紫色水稻土古菌群落结构的影响

辜运富, 张小平, 涂仕华, Kristina Lindström

生物多样性 2011, 19 (3): 369-376. DOI: 10.3724/SP.J.1003.2011.08193

摘要（7061）

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为了认识长期施肥对石灰性紫色水稻土培肥和肥力演化的作用, 结合变性梯度凝胶电泳(denaturing gradient gel electrophoresis, DGGE)和限制性酶切片段长度多态性(RFLP)技术, 研究了稻麦轮作下农家肥(M)、氮肥+农家肥(NM)、氮磷肥+农家肥(NPM)、氮磷钾肥+农家肥(NPKM)、无肥(CK)、氮肥(N)、氮磷肥(NP)、氮磷钾肥(NPK)等不同施肥制度对石灰性紫色水稻土古菌群落结构的影响。研究结果表明, 长期定位施肥明显影响土壤中的古菌组成。在长期施用氮肥+农家肥、氮磷肥和氮磷钾肥+农家肥处理的土壤中, 古菌多样性指数低于农家肥、氮磷肥+农家肥、无肥、氮肥和氮磷钾肥处理。在DGGE图谱的基础上, 分别选择种植水稻和小麦的氮磷钾肥处理土壤样品, 对古菌克隆子的16S rDNA序列进行了系统发育分析, 发现水稻土古菌与各种土壤及水体环境的古菌极其相似。对DGGE图谱的聚类分析发现, 不管是种植水稻还是小麦, 8种施肥处理的古菌都聚在3个群里。种植水稻时, M和NPK处理下的土壤古菌聚成第一个群, NP处理下的聚成第二个群, 另外5种施肥处理(NPKM, NM, CK, N 和NPM)聚成第三个群。种植小麦时, NPKM和M处理下的土壤古菌聚成一个群, NP处理下的聚成第二个群, N、NPK、NM、NPM和CK处理下的聚成第三个群。聚类分析结果显示, 作物类型会影响土壤古菌群落结构。

施肥处理 Fertilization treatments	Shannon多样性指数 Shannon's diversity index (H)		丰富度 Richness (S)		均匀度 Evenness (EH)
施肥处理 Fertilization treatments	水稻 Rice	小麦 Wheat	水稻 Rice	小麦 Wheat	水稻 Rice	小麦 Wheat
M	3.08±0.13^a	3.13±0.14^a	21±2.00^a	20±2.00^a	1.016±0.00^a	1.014±0.00^a
NM	2.94±0.09^a	2.99±0.07^ab	18±1.15^b	19±1.53^ab	1.017±0.00^a	1.018±0.01^a
NPM	3.04±0.09^a	3.09±0.09^a	20±1.53^a	21±1.53^a	1.014±0.05^a	1.015±0.00^a
NPKM	2.99±0.09^a	2.99±0.03^ab	19±0.58^b	19±1.53^ab	1.017±0.05^a	1.017±0.01^a
CK	3.09±0.07^a	3.04±0.07^ab	21±1.16^a	20±1.15^a	1.015±0.05^a	1.015±0.00^a
N	2.99±0.09^a	3.08±0.03^ab	19±0.06^b	21±1.53^a	1.014±0.00^a	1.017±0.00^a
NP	2.89±0.09^b	2.89±0.07^b	17±1.15^b	17±1.53^b	1.019±0.00^a	1.020±0.01^a
NPK	3.13±0.16^a	3.04±0.11^ab	22±2.08^a	20±3.00^a	1.013±0.03^a	1.014±0.00^a

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表4 不同施肥处理下古菌的Shannon多样性指数(H), 丰富度(S)和均匀度(EH)

正文中引用本图/表的段落

不同施肥制度对石灰性紫色土古菌群落结构影响的DGGE图谱见图1。通过图1可以看出, 不同施肥制度下的土壤古菌DGGE图谱条带在条带数量和强弱上各不相同, 说明古菌的群落结构有明显差异, 显示长期定位施肥会影响土壤中的古菌群落结构。本实验共测定了8种施肥制度对石灰性紫色土古菌群落结构的影响, 结果显示不论是种植水稻还是小麦,NM、NP和NPKM 3种施肥处理下的古菌群落结构多样性指数均低于其他5种施肥处理(M、NPM、CK、N和NPK)(表4), 其中以NPK处理下的土壤古菌多样性最丰富, 最简单的是NP处理下的土壤。

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