丛枝菌根真菌与有机肥配施对甜玉米根际土壤关键碳循环功能基因的影响

摘要

[目的]研究丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)与有机肥配施对甜玉米根际土壤微生物群落碳循环功能基因的影响,揭示AMF与有机肥配施对甜玉米根际土壤碳循环的生物学机制,为AMF配施有机肥在农田土壤碳转化方面的应用提供理论参考.[方法]设置7个处理:(1)CK,不施氮肥;(2)OF,优化施肥;(3)ORF10,有机肥替代10％化学氮肥;(4)ORF20,有机肥替代20％化学氮肥;(5)ORF10+AMF,有机肥替代10％化学氮肥+变形球囊霉菌(Glomus versiforme);(6)ORF20+AMF,有机肥替代20％化学氮肥+变形球囊霉菌(Glomus versiforme);(7)CK+AMF,不施氮肥+变形球囊霉菌(Glomus versiforme);每个处理3个重复.利用基因芯片(GeoChip5.0)技术,对7个处理甜玉米根际土壤关键碳循环功能基因进行分析.[结果]AMF与有机肥配施对甜玉米产量具有显著的增产效果,在CK、ORF10、ORF20施肥水平下增施变形球囊霉菌后,甜玉米的鲜苞产量分别较不增施变形球囊霉的处理提升32.6％、8.6％、8.9％.测序结果显示,AMF与有机肥配施显著改变了甜玉米根际土壤微生物碳循环功能基因的结构特征.在关键碳循环基因水平上,与碳循环有关的碳分解、碳固定和甲烷代谢3个过程总体上表现为CK+AMF与ORF20+AMF两个处理的基因相对信号强度均高于其他处理.关键碳循环功能基因与环境因子的冗余分析显示,土壤呼吸、全氮、pH、全钾、有机质、速效磷、全磷等土壤养分是影响碳循环功能基因的主要因素.[结论]AMF与有机肥配施能显著提高甜玉米的鲜苞产量,同时也改变了甜玉米根际土壤碳循环功能基因的结构特征,不同程度提高了碳分解、碳固定、甲烷代谢等过程的功能基因的相对信号强度.