轮作条件下长期施肥对棕壤微生物群落的影响

土壤微生物本身不仅是土壤养分的“源”和“库”,支撑着土壤肥力；同时它也是土壤生态系统中极其重要和最为活跃的部分,是地上生态系统和地下生态系统的联系纽带和桥梁。本研究在玉米-大豆轮作体系下和棕壤肥料长期定位试验基础上,利用PCR-DGGE技术及TA克隆测序技术对不同施肥处理的细菌、真菌群落进行分析,并结合土壤的理化性质及它们的季节性变化特征,揭示影响棕壤微生物群落结构和季节性的因子,主要结果如下： (1)长期施肥显著改变了土壤的化学性质,施肥显著增加了土壤全氮、有机碳和碱解氮含量；除了N处理,施肥显著增加了土壤速效磷和全磷含量,其中施用有机肥增幅更大；施用化肥降低了土壤pH值,而施用有机肥则提高了土壤pH值。 (2)长期施肥显著改变了土壤的微生物群落结构及活性。除了N处理,施肥显著提高了微生物生物量碳含量以及土壤脱氢酶活性,施用有机肥比施用化肥增加的幅度大。 施肥显著增加了棕壤细菌和真菌多样性,磷肥的输入能显著的增加细菌多样性,总体来说,施用有机肥比施用化肥更能增加土壤细菌的多样性；而与细菌不同的是,施用有机肥和化肥相比,未能显著增加棕壤真菌的多样性。 通过对各施肥处理土壤细菌和真菌群落结构进行聚类分析,研究发现长期施肥把棕壤细菌群落分成了两大类群,第一类群为施用有机肥处理,第二类群包括施用无机肥处理和CK；把棕壤真菌群落分成了三大类群,第一类群为单施有机肥处理,第二类群为有机肥与化肥配施处理,第三类群包括施用无机肥处理和CK；施用有机肥对棕壤细菌和真菌群落结构的影响大于施用化肥。 (3)棕壤固有细菌群落中,最大菌群属于变形菌门,其次是酸杆菌门,第三是厚壁菌门,第四是芽单胞菌门,其中变形菌门以αα-变形菌纲为主,β-变形菌纲第二；固有真菌群落中,最大菌群属于子囊菌门和接合菌门,其次为壶菌门与担子菌门。 (4)棕壤微生物存在着显著的季节性变化。微生物生物量碳的变化趋势为均为玉米苗期迅速上升达到第一个峰值,在拔节期迅速下降,随后升高到抽雄期形成第二个高峰,此后缓慢下降,到成熟期后与播前水平接近；细菌多样性变化的总体趋势均为苗期迅速上升,到拔节期时大幅降低,拔节期到成熟期其变化幅度不大；真菌多样性变化的总体趋势均为苗期迅速上升,到拔节期时大幅降低,随后大幅上升,到乳熟期达到峰值,成熟期略有下降。 (5)对土壤理化性质及微生物群落结构的冗余分析及典范对应分析结果表明,影响SMBC含量及脱氢酶活性的因素主要为土壤全氮、全磷、有机碳、速效磷和碱解氮；影响棕壤细菌和真菌群落多样性的因素为土壤全氮、全磷、有机碳、速效磷和碱解氮,影响棕壤细菌类型的主要因素为土壤全氮、全磷、有机碳和速效磷；影响棕壤真菌类型的主要因素为土壤全氮、有机碳、速效磷和碱解氮。 影响SMBC季节性变化的主要因素有土壤可溶性有机碳、速效钾、碱解氮、速效磷和pH值；影响土壤细菌和真菌多样性季节性变化的因素主要为可溶性有机碳、速效钾、碱解氮和土壤含水量。