施肥对内蒙古沙质农田生态系统土壤微生物影响的研究取得进展

作者:奈曼站  更新时间:2022-05-26

土壤微生物在生态系统能量流动和养分循环中发挥着重要作用。土壤微生物群落如何响应不同类型的肥料,目前,还未得出一致性的结果。结果的不一致性限制了我们预测沙质农田土壤微生物群落多样性和组成响应不同施肥处理的能力。 因此,不同生态系统土壤微生物群落对不同施肥处理的响应还有待进一步研究。 在典型沙质农田生态系统中开展施肥对土壤微生物群落影响的研究,不仅是对土壤微生物研究的有益补充,同时也有助于制定保持土壤健康的施肥策略。

基于此,在蒙古高原沙质农田生态系统中,研究了6个施肥处理(不施肥,秸秆还田,化肥,农家肥,化肥减半和农家肥减半; 化肥减半)对土壤性质和植物叶片C:N:P化学计量和土壤微生物群落的影响。结果表明,化肥和化肥减半处理降低了土壤细菌Shannon指数,化肥处理降低了真菌Chao丰富度和系统发育多样性指数。化肥减半和农家肥减半施用提高了土壤细菌Shannon和系统发育多样性指数,而单独施用农家肥提高了土壤真菌Chao丰富度和系统发育多样性指数(图1)。施肥处理下土壤真菌群落比细菌群落稳定。基于冗余分析(RDA)发现,土壤总碳、土壤全氮、叶片碳、叶片N:P、pH和16S rRNA基因拷贝数是影响土壤微生物群落的主要因子(图2)。 结构方程模型(SEM)表明,土壤pH值是施肥处理下土壤微生物群落的重要驱动指标(图3、4)。化肥与农家肥混合施用对土壤细菌群落结构的作用优于其它施肥处理,而单独施用化肥对土壤微生物群落的作用效果最差。研究结果为维持地下微生物多样性和确保沙质农田生态系统可持续发展的施肥管理策略提供了依据。

该成果以Fertilizers have a greater impact on the soil bacterial community than on the fungal community in a sandy farmland ecosystem, Inner Mongolia为题在线发表在环境科学与生态学领域期刊Ecological Indicators(IF = 4.958)上。西北研究院生态与农业研究室奈曼沙漠化研究站张蕊助理研究员为本文第一作者,李玉霖研究员为通讯作者。该研究获内蒙古科技计划重点项目(2021ZD0015),国家自然科学基金项目(32071845)和甘肃省科技计划项目(21JR7RA065)资助。


       文章链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1470160X22004435


图1 施肥对土壤微生物多样性的影响(CK:不施肥,S:秸秆还田,CF:化肥,M:农家肥,CF_2_M:化肥减半和农家肥减半,CF_2:化肥减半)

图2 土壤微生物群落的影响因子(CK:不施肥,S:秸秆还田,CF:化肥,M:农家肥,CF_2_M:化肥减半和农家肥减半,CF_2:化肥减半)

图3 土壤细菌丰富度的直接与间接影响因子(SN:土壤全氮; LN_P:叶片N:P,16S Quantity:16S rRNA基因拷贝数)

图4 土壤真菌丰富度的直接与间接影响因子(SN:土壤全氮; LN_P:叶片N:P,18S Quantity:18S rRNA基因拷贝数)


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