草地修复是推动草地生态系统恢复和实现可持续发展的关键。为了探究翻耕和植物残体覆盖对极度退化高寒草地土壤氧化亚氮(N_(2)O)排放的影响,以青藏高原东缘高寒草甸为研究对象,设置了移除草地地上和地下(0~20cm)全部植物以模拟“黑土滩...草地修复是推动草地生态系统恢复和实现可持续发展的关键。为了探究翻耕和植物残体覆盖对极度退化高寒草地土壤氧化亚氮(N_(2)O)排放的影响,以青藏高原东缘高寒草甸为研究对象,设置了移除草地地上和地下(0~20cm)全部植物以模拟“黑土滩”型退化草地(CK)、退化草地进行翻耕(PL)、退化草地进行植物残体覆盖(MR)、退化草地进行翻耕和植物残体覆盖(PL+MR)4种处理,并测定不同处理下的土壤基础理化指标、微生物生物量、胞外酶活性、硝化和反硝化酶活性、功能微生物基因丰度和28 d N_(2)O累积排放量。结果显示:翻耕较对照显著增加了土壤N_(2)O累积排放量,增加了44.2%,翻耕后进行植物残体覆盖显著抑制了N_(2)O排放,减少了29.1%。翻耕后,土壤pH、可溶性有机碳(DOC)和微生物生物量碳(MBC)含量、β-1,4-葡萄糖苷酶(BG)和β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)活性、氨氧化古菌(AOA)和氨氧化细菌(AOB)amoA基因丰度显著增大,增幅分别为2.6%、209.5%、23.8%、180.4%、233.9%、74.6%和68.0%,土壤C/N、有机碳(SOC)和微生物生物量氮(MBN)含量显著降低,降幅分别为11.3%、13.6%和72.8%。翻耕后覆盖植物残体较翻耕显著降低了土壤DOC含量,抑制了BG、NAG、亮氨酸氨基肽酶(LAP)、酸性磷酸酶(AP)活性及AOA-amoA、AOB-amoA和nosZⅠ基因丰度,降幅分别为12.8%、49.1%、59.9%、31.6%、25.0%、46.5%、59.5%、23.1%,显著增加了MBN含量,增幅为29.1%。相关性分析表明,土壤N_(2)O累积排放量与pH、DOC含量、胞外酶活性、氮循环基因丰度(除nirS以外)均呈显著正相关,而与C/N、SOC和MBN含量显著负相关。AOA-amoA和AOB-amoA丰度是影响N_(2)O排放的关键因子。综上,翻耕会增加土壤胞外酶活性和amoA基因丰度,但会导致SOC分解消耗和N_(2)O增排,而植物残体覆盖能够有效缓解这些负面影响,是一种可行的改良措施。展开更多
为建立潜育化稻田微生物改良技术,采用MWMM(modified wolfe’s mineral medium)培养基富集微好氧FeOB,结合16S rRNA测序等技术鉴定菌株种类,分别采用100 mL 10^(6)(T1)、10^(7)(T2)、10^(8)(T3)CFU/mL菌株发酵液处理潜育化水稻土,评价...为建立潜育化稻田微生物改良技术,采用MWMM(modified wolfe’s mineral medium)培养基富集微好氧FeOB,结合16S rRNA测序等技术鉴定菌株种类,分别采用100 mL 10^(6)(T1)、10^(7)(T2)、10^(8)(T3)CFU/mL菌株发酵液处理潜育化水稻土,评价菌株对潜育化水稻土壤的还原性物质、土壤养分、氮循环功能基因丰度和水稻秧苗生长的影响,并利用16S rRNA高通量测序技术评价该菌株对土壤微生态的影响。结果显示:筛选到的对Fe^(2+)具有较强氧化作用的FeOB为球形赖氨酸芽孢杆菌WH07(Lysinibacillus sphaericus WH07);相比于CK,土壤氧化还原电位(Eh)显著提高(P<0.05),并由负电位转为正电位;T1、T2、T3处理土壤还原性物质总量分别减少26.47%、41.53%、53.19%,亚铁含量分别减少0.37%、21.50%、50.09%,亚锰含量分别减少7.84%、21.57%、37.25%。土壤碱解氮含量分别显著增加15.50%、27.38%、48.90%(P<0.05),速效磷分别显著增加12.52%、17.34%、27.38%(P<0.05),速效钾分别显著增加11.56%、17.20%、19.34%(P<0.05),有机质分别显著增加8.66%、22.22%、45.05%(P<0.05),pH显著分别增加3.40%、8.94%、16.99%(P<0.05)。土壤AOAamoA基因丰度分别增加11.94%、14.68%、33.83%,nosZ基因丰度分别增加42.97%、75.78%、118.75%,nifH基因丰度分别增加38.29%、51.05%、216.13%,UreC基因丰度分别增加16.74%、54.51%、60.94%。水稻株高分别增加5.44%、10.98%、36.00%,叶龄分别增加10.21%、23.42%、36.94%,鲜质量增加分别12.61%、22.52%、28.38%,白根数分别增加10.14%、32.92%、46.81%。土壤微生物多样性指数Chao1和Shannon指数相比于CK均显著降低(P<0.05)。门水平上相对丰度前10的土壤细菌中,有8个显著下调(P<0.05),如Proteobacteria等、2个(Bacteroidetes和Firmicutes)显著上调。在相对丰度前50的属中,3个处理分别有20、19、22个属显著上调(P<0.05),包括Macellibacteroides等6个FeOB;25个属在3个处理中均显著下调(P<0.05),包括MBNT15等4个铁还原菌。调控网络分析显示菌株WH07潜在地与FeOB协同改善土壤理化性质和生物活性,最终促进了秧苗生长。结果表明,应用菌株WH07显著改善了潜育化水稻土壤理化性质,改变了土壤微生物群落结构和功能。展开更多
文摘草地修复是推动草地生态系统恢复和实现可持续发展的关键。为了探究翻耕和植物残体覆盖对极度退化高寒草地土壤氧化亚氮(N_(2)O)排放的影响,以青藏高原东缘高寒草甸为研究对象,设置了移除草地地上和地下(0~20cm)全部植物以模拟“黑土滩”型退化草地(CK)、退化草地进行翻耕(PL)、退化草地进行植物残体覆盖(MR)、退化草地进行翻耕和植物残体覆盖(PL+MR)4种处理,并测定不同处理下的土壤基础理化指标、微生物生物量、胞外酶活性、硝化和反硝化酶活性、功能微生物基因丰度和28 d N_(2)O累积排放量。结果显示:翻耕较对照显著增加了土壤N_(2)O累积排放量,增加了44.2%,翻耕后进行植物残体覆盖显著抑制了N_(2)O排放,减少了29.1%。翻耕后,土壤pH、可溶性有机碳(DOC)和微生物生物量碳(MBC)含量、β-1,4-葡萄糖苷酶(BG)和β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)活性、氨氧化古菌(AOA)和氨氧化细菌(AOB)amoA基因丰度显著增大,增幅分别为2.6%、209.5%、23.8%、180.4%、233.9%、74.6%和68.0%,土壤C/N、有机碳(SOC)和微生物生物量氮(MBN)含量显著降低,降幅分别为11.3%、13.6%和72.8%。翻耕后覆盖植物残体较翻耕显著降低了土壤DOC含量,抑制了BG、NAG、亮氨酸氨基肽酶(LAP)、酸性磷酸酶(AP)活性及AOA-amoA、AOB-amoA和nosZⅠ基因丰度,降幅分别为12.8%、49.1%、59.9%、31.6%、25.0%、46.5%、59.5%、23.1%,显著增加了MBN含量,增幅为29.1%。相关性分析表明,土壤N_(2)O累积排放量与pH、DOC含量、胞外酶活性、氮循环基因丰度(除nirS以外)均呈显著正相关,而与C/N、SOC和MBN含量显著负相关。AOA-amoA和AOB-amoA丰度是影响N_(2)O排放的关键因子。综上,翻耕会增加土壤胞外酶活性和amoA基因丰度,但会导致SOC分解消耗和N_(2)O增排,而植物残体覆盖能够有效缓解这些负面影响,是一种可行的改良措施。
文摘为建立潜育化稻田微生物改良技术,采用MWMM(modified wolfe’s mineral medium)培养基富集微好氧FeOB,结合16S rRNA测序等技术鉴定菌株种类,分别采用100 mL 10^(6)(T1)、10^(7)(T2)、10^(8)(T3)CFU/mL菌株发酵液处理潜育化水稻土,评价菌株对潜育化水稻土壤的还原性物质、土壤养分、氮循环功能基因丰度和水稻秧苗生长的影响,并利用16S rRNA高通量测序技术评价该菌株对土壤微生态的影响。结果显示:筛选到的对Fe^(2+)具有较强氧化作用的FeOB为球形赖氨酸芽孢杆菌WH07(Lysinibacillus sphaericus WH07);相比于CK,土壤氧化还原电位(Eh)显著提高(P<0.05),并由负电位转为正电位;T1、T2、T3处理土壤还原性物质总量分别减少26.47%、41.53%、53.19%,亚铁含量分别减少0.37%、21.50%、50.09%,亚锰含量分别减少7.84%、21.57%、37.25%。土壤碱解氮含量分别显著增加15.50%、27.38%、48.90%(P<0.05),速效磷分别显著增加12.52%、17.34%、27.38%(P<0.05),速效钾分别显著增加11.56%、17.20%、19.34%(P<0.05),有机质分别显著增加8.66%、22.22%、45.05%(P<0.05),pH显著分别增加3.40%、8.94%、16.99%(P<0.05)。土壤AOAamoA基因丰度分别增加11.94%、14.68%、33.83%,nosZ基因丰度分别增加42.97%、75.78%、118.75%,nifH基因丰度分别增加38.29%、51.05%、216.13%,UreC基因丰度分别增加16.74%、54.51%、60.94%。水稻株高分别增加5.44%、10.98%、36.00%,叶龄分别增加10.21%、23.42%、36.94%,鲜质量增加分别12.61%、22.52%、28.38%,白根数分别增加10.14%、32.92%、46.81%。土壤微生物多样性指数Chao1和Shannon指数相比于CK均显著降低(P<0.05)。门水平上相对丰度前10的土壤细菌中,有8个显著下调(P<0.05),如Proteobacteria等、2个(Bacteroidetes和Firmicutes)显著上调。在相对丰度前50的属中,3个处理分别有20、19、22个属显著上调(P<0.05),包括Macellibacteroides等6个FeOB;25个属在3个处理中均显著下调(P<0.05),包括MBNT15等4个铁还原菌。调控网络分析显示菌株WH07潜在地与FeOB协同改善土壤理化性质和生物活性,最终促进了秧苗生长。结果表明,应用菌株WH07显著改善了潜育化水稻土壤理化性质,改变了土壤微生物群落结构和功能。
