连续施氮对马铃薯根际细菌群落结构及反硝化作用的影响

摘要

cqvip:为了揭示连续施用不同氮量对半干旱地区马铃薯根际细菌群落结构及反硝化作用的影响。通过大田试验设置了6个不同施氮量处理:N0(对照,不施氮)、N75(施氮量75 kg·hm-2)、N150(施氮量150 kg·hm-2)、N225(施氮量225 kg·hm-2)、N300(施氮量300 kg·hm-2)和N375(施氮量375 kg·hm-2),研究了连续5年不同施氮量对半干旱地区马铃薯根际细菌群落结构及反硝化作用过程中编码亚硝酸还原酶的关键酶基因nirK和nirS丰度的影响。结果显示:各处理土壤中NO3--N含量随施氮量的增加显著增加,最高施氮量处理(N375)土壤中NO3--N含量高达80.41 mg·kg-1,分别比其他处理增加了86.87%~856.12%;土壤亚硝酸还原酶活性随着施氮量的增加随之增强,高氮处理显著高于低氮处理。高通量测序结果显示,大量施氮降低了细菌群落的Alpha多样性,显著改变了土壤细菌群落的物种组成;与N0处理相比,其他各施氮处理根际土壤中变形菌门和厚壁菌门的相对丰度增加了1.66%~26.53%和22.59%~85.52%,放线菌门和酸杆菌门的相对丰度降低了3.48%~34.63%和4.21%~37.12%,高氮处理显著低于不施氮及低氮处理;高量施氮显著提高了根际土壤中Lactococcus、Bacillus和Lysobacter的相对丰度。根际土壤中nirK和nirS相对丰度随施氮量的增加随之增加,高氮处理中nirK和nirS相对丰度分别比N0处理增加了116.26%、101.49%和28.24%、8.47%。Person相关性分析表明,nirK相对丰度与土壤NO3--N含量呈显著正相关关系,pH与nirK和nirS的丰度呈显著负相关关系。大量施氮造成土壤剖面中NO3--N积累量的增加以及pH值降低是引起根际细菌群落结构以及nirK和nirS丰度变化的主要原因。