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试谈土壤不同作物与施肥对黑土氨氧化微生物的影响大专毕业论文

摘要:土壤微生物是农田生态体系的重要组成,在土壤养分转化、有机质分解、腐殖质形成、土壤肥力保持、营养元素的转化和循环中发挥了重要意义,而发挥意义的微生物属性是丰度和种群结构。影响丰度和种群结构的外界条件是水、热、气和营养物质,而水、热、气和营养物质又决定于农田管理模式如种植作物、肥料施用等直接或间接地影响土壤微生物群落结构极为功能的演化。本探讨基于长期定位试验平台,使用新一代454高通量测序技术,从16S rRNA基因为分子标靶,原位条件下探讨农田管理措施对土壤微生物群落结构的影响规律;进一步结合稳定性同位素示踪土壤微生物核酸DNA技术探讨长期施肥条件下,土壤硝化微生物群落结构的主要变化规律及主要意义者。主要探讨结果如下:东北黑土区主要的种植制度下(大豆、小麦和玉米)田间原位探讨结果表明:大豆对根际微生物总量影响最大,小麦次之,玉米影响最小。根际微生物的种群组成中,细菌占绝对优势。三种作物对土壤氨氧化细菌和古菌丰度影响不明显。施用氮肥导致土壤氨氧化细菌的丰度明显增多,而氨氧化古菌的丰度显著降低。施用磷肥对于氨氧化古菌和氨氧化细菌丰度的影响不明显。温室盆栽实验探讨发现:小麦、肥料、小麦肥料耦合意义三种因素对土壤微生物数量、酶活性和氨氧化微生物丰度的影响不同。小麦种植增多了微生物数量、脲酶和磷酸酶活性,增幅分别为39.0%、302%和38.5%;不同肥料处理对三者的影响分别为24.6%~47.0%、17.2%~32.7%和21.2%~25.9%;小麦施肥耦合意义的影响分别为3.30%~31.4%、59.0%~168%和15.2%~26.7%。小麦降低了土壤氨氧化细菌的丰度达44.1%,增多了氨氧化古菌的丰度达29.5%;氮肥明显增多了氨氧化细菌的丰度264%~313%,而磷肥对于氨氧化细菌增多仅为4.94%,氮磷肥均明显降低了氨氧化古菌的丰度达23.8%~48.5%;小麦和肥料耦合明显降低了氨氧化细菌的丰度,增多了氨氧化古菌的丰度。三种因素中小麦和肥料耦合对于氨氧化细菌和古菌的影响最大,最终体现为小麦-施肥较施肥明显增多了氨氧化细菌丰度,而降低了氨氧化细菌丰度。针对长期定位试验的土壤样品,新一代高通量测序分析微生物16S rRNAgene,在整体水平上对长期不同施肥土壤中微生物群落变化进行探讨。结果表明:长期施肥后,土壤微生物从不施肥土壤中微生物数量4.39%为分界点,长期施肥土壤中微生物总量4.39%的土壤微生物生长被抑制;相反,推动了4.39%的土壤微生物的生长。并且长期施肥引起了土壤微生物多样性的降低,同时,施用氮肥土壤微生物多样性较磷肥土壤微生物多样性低。进一步采取稳定性同位素示踪(DNA-SIP)和新一代高通量测序技术,探讨了长期施肥对东北黑土中氨氧细菌和古菌功能的影响。长期施肥引起土壤铵态氮浓度增多达8倍,并且土壤原位硝化活性(~(15)N示踪)明显增强,与此同时,氨氧化细菌丰度明显增多,而氨氧化古菌变化不明显。进一步使用稳定性同位素示踪CK和NPK土壤中的氨氧化微生物核酸DNA发现,氨氧化细菌在长期不施肥CK和施肥NPK土壤中均具有氨氧化功能,而氨氧化古菌仅在不施肥CK土壤中具有活性。这充分说明东北黑土长期施肥导致了土壤中氨氧化古菌功能的退化。综上所述,在东北黑土中施用氮肥增多了土壤氨氧化细菌的丰度,降低了氨氧化古菌的丰度,并且氮肥的施用降低了土壤微生物多样性。黑土中长期施肥导致了氨氧化古菌功能的退化,氨氧化细菌功能的强化。 关键词:黑土论文 氨氧化细菌论文 氨氧化古菌论文 丰度论文 功能论文 454高通量测序论文
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    摘要9-11

    Abstract11-14

    第一章 绪论14-32

    第一节 选题背景和探讨目的作用14-15

    一、 论文探讨背景14-15

    二、 探讨目的作用15

    第二节 国内外探讨发展15-28

    一、 土壤微生物在农田生态体系中的意义15-16

    二、 土壤氮循环极为生态作用16-17

    三、 土壤氨氧化微生物探讨发展17-22

    四、 氨氧化微生物的分子生态学探讨办法22-28

    第三节 论文探讨内容、技术路线和创新点28-31

    一、 论文的主要探讨内容28-30

    二、 论文技术路线30-31

    三、 论文创新点31

    第四节 小结31-32

    第二章 不同作物对土壤微生物群落丰度的影响32-46

    第一节 材料与办法33-37

    一、 试验区概况33

    二、 试验设计33-34

    三、 土样采集34

    四、 测定项目与办法34-35

    五、 分子试验中用到的主要的仪器35-36

    六、 统计分析36-37

    第二节 结果与分析37-43

    一、 不同作物对根际微生物组成和数量的影响37-38

    二、 种植不同作物下,施肥对根际微生物数量和根系生物量的影响38-41

    三、 不同作物对氨氧化细菌和氨氧化古菌丰度的影响41-43

    第三节 讨论43-45

    一、 不同作物对土壤微生物数量的影响43-44

    二、 不同作物对氨氧化微生物丰度的影响44-45

    第四节 小结45-46

    第三章 小麦-不同施肥模式对黑土微生物群落结构和酶活性的影响46-66

    第一节 材料与办法47-53

    一、 试验设计47

    二、 测定项目及办法47-49

    三、 所需试剂配方49-51

    (一)克隆试剂配方49-50

    (二)DGGE 试剂配方50-51

    四、 分子试验中用到的主要的仪器51

    五、 数据处理51-52

    六、 统计分析52-53

    第二节 结果与分析53-62

    一、 不同施肥模式对小麦生物量的影响53

    二、 小麦-不同施肥模式对黑土微生物数量的影响53-54

    三、 小麦-不同施肥模式对黑土脲酶和磷酸酶活性的影响54-57

    四、 相关性分析57

    五、 小麦-不同施肥模式对黑土氨氧化微生物丰度和群落结构的影响57-62

    第三节 讨论62-65

    一、 作物与施肥对土壤微生物数量的影响62

    二、 作物与施肥对土壤酶活性的影响62

    三、 土壤微生物数量、土壤酶活性和小麦生物量之间的联系62-63

    四、 小麦-不同施肥模式对黑土氨氧化微生物丰度和群落结构的影响63-65

    第四节 小结65-66

    第四章 新一代高通量测序技术探讨长期施肥对土壤微生物群落结构的影响66-82

    第一节 材料与办法68-70

    一、 供试土壤68

    二、 测定项目与办法68-69

    三、 数据处理69

    四、 统计分析69-70

    第二节 结果与分析70-78

    一、 不同施肥模式土壤样品高通量测序分类总结70-71

    二、 不同施肥模式对土壤微生物多样性的影响71-73

    三、 不同施肥模式土壤样品土壤微生物的变化规律73

    四、 不同施肥模式下土壤微生物群落结构变化影响因素73-74

    五、 土壤中氨氧化微生物的丰度74-78

    第三节 讨论78-81

    第四节 小结81-82

    第五章 长期施肥对黑土农田活性氨氧化微生物调控机制的探讨82-103

    第一节 材料与办法84-88

    一、 供试土壤84

    二、 试验办法及测定项目84-87

    三、 数据处理分析87-88

    第二节 结果与分析88-99

    一、 长期施肥对土壤硝化活性和氨氧化微生物丰度的影响88

    二、 长期施肥对原位土壤氨氧化微生物相对丰度及群落结构的影响88-92

    三、 长期施肥对土壤活性氨氧化微生物的影响92-93

    四、 土壤中活性氨氧化细菌和古菌的体系发育分析93-99

    第三节 讨论99-102

    一、 土壤氨氧化微生物的意义者99-100

    二、 土壤活性氨氧化微生物群落结构分析100-102

    第四节 小结102-103

    第六章 结论与展望103-105

    第一节 结论103-104

    第二节 有着的不足与探讨展望104-105

    一、 有着不足104

    二、 探讨展望104-105

    参考文献105-121

    发表文章目录121-122

    致谢122-123

%~313%,而磷肥对于氨氧化细菌增多仅为4.94%,氮磷肥均明显降低了氨氧化古菌的丰度达23.8%~48.5%;小麦和肥料耦合明显降低了氨氧化细菌的丰度,增多了氨氧化古菌的丰度。三种因素中小麦和肥料耦合对于氨氧化细菌和古菌的影响最大,最终体现为小麦-施肥较施肥明显增多了氨氧化细菌丰度,而降低了氨氧化细菌丰度。针对长期定位试验的

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