中国农业科学|中国农科院区划所联合北京农学院探析长期施肥黑土phoD微生物群落特征及其对有机磷组分的影响

文摘   三农   2024-11-13 16:59   北京  
有机磷作为土壤磷素周转库,其矿化和生物有效性一直是制约农田生产力的关键因素。土壤有机磷矿化过程受到多种因素影响,如土壤理化性质、微生物群落结构等,需要深入研究。
近期,中国农业科学院农业资源与农业区划研究所张淑香课题组联合北京农学院生物与资源环境学院段碧华课题组题为“长期施肥黑土phoD微生物群落特征及其对有机磷组分的影响的研究在《中国农业科学》2024年第57卷20期正式发表。

课题组依托吉林省公主岭市始于1989年的黑土长期施肥试验,选取5个施肥处理:不施肥(CK)、施氮钾肥(NK)、氮磷钾肥(NPK)、氮磷钾+秸秆(NPKS)和氮磷钾+有机肥(NPKM)。以2018年采集的0—20 cm土层的土壤样品为研究对象,采用化学连续浸提法,定量分析不同活性的有机磷组分;采用Illumina Miseq高通量测序平台和实时荧光定量(Real-time PCR)技术,定性和定量分析土壤中phoD微生物群落特征;通过相关分析及方差分解分析,综合探究phoD微生物群落组成、土壤有机磷组分与土壤性质之间的关系。

结果显示:(1)除NPKM处理外,各施肥处理间总有机磷含量无显著差异,但有机磷组分含量及其占总有机磷的比例差异较大。与CK相比,NK与NPKM处理均显著增加了活性有机磷(LOP)和中活性有机磷(MLOP)含量,NK处理LOP与MLOP分别增加了108.7%和27.5%;NPKM处理LOP与MLOP分别增加了446.6%和38.1%。与NPK处理相比,NPKS处理下LOP和MLOP含量显著降低了57.7%和24.0%。

(2)化肥配施有机物料(NPKS、NPKM)改变了phoD微生物的群落组成,而对其多样性无显著影响。NPKS处理显著提高Pseudomonas丰度;NPKM处理显著提高Gemmatimonas的丰度。同时,NPKS处理还显著提高了phoD基因的绝对丰度和碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)活性。

长期施肥处理对phoD基因丰度(A)、ALP活性(B)以及物种组成门水平(C)和属水平(D)的影响

(3)相关性分析表明,phoD微生物群落组成与LOP和MLOP之间有显著的关系。方差分解分析表明,对有机磷组分含量和比例变化而言,phoD微生物群落组成单独解释率分别为12.1%和10.2%,而其与ALP活性共同的解释率分别为58.5%和58.7%,与有机碳(SOC)共同的解释率分别高达67.5%和64.7%。由此可见,群落组成与土壤性质(ALP活性、SOC)共同影响有机磷组分,且影响效果优于单独指标。

微生物和环境因子对有机磷含量(A)和比例(B)变化的解释率

综上,长期施肥改变了phoD微生物群落组成,其与ALP活性、与SOC分别共同解释有机磷组分的变化。化肥配施秸秆通过改善phoD微生物群落特征,显著提高碱性磷酸酶活性,从而促进有机磷矿化,提高黑土磷素的利用效率。

该研究获得国家重点研发计划(2022YFD1500101)的资助。


论文链接:
长期施肥黑土phoD微生物群落特征及其对有机磷组分的影响

引用本文:

申文艳, 张乃于, 李天娇, 宋天昊, 张秀芝, 彭畅, 刘红芳, 张淑香, 段碧华. 长期施肥黑土phoD微生物群落特征及其对有机磷组分的影响[J]. 中国农业科学, 2024, 57(20): 4082-4093.

SHEN WenYan, ZHANG NaiYu, LI TianJiao, SONG TianHao, ZHANG XiuZhi, PENG Chang, LIU HongFang, ZHANG ShuXiang, DUAN BiHua. Characteristics of phoD-Harboring Microbial Communities Under Long-Term Fertilization and Its Effects on Organic Phosphorus Fractions in Black Soil[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2024, 57(20): 4082-4093.


↓ 长按扫码查看全文 ↓






《中国农业科学》是中华人民共和国农业农村部主管,中国农业科学院与中国农学会共同主办的以农业为核心的多学科综合性学术期刊。是中文核心、科技核心、CSCD Q1区期刊,是科协支持的卓越期刊。在多家第三方评价系统中,评价总分多年保持在农业综合类期刊中的首位。现为半月刊,设有“作物遗传育种•种质资源•分子遗传学;耕作栽培•生理生化•农业信息技术;植物保护;土壤肥料•节水灌溉•农业生态环境;园艺;食品科学与工程;畜牧•兽医”等栏目

欢迎投稿:http://www.chinaagrisci.com

欢迎订阅:

2024年定价49.5元/册,全年刊期:24期,全年定价1188元。

① 各地邮局订阅:邮发代号2-138;

② 编辑部期刊发行部:联系电话 010-82106247;

③ 网上购买:搜淘宝店、微店店铺名称:中科期刊(订阅及销售过刊);或扫描下方二维码:


星标我们🌟,求分享、点赞+在看

农业科学微平台
关注农业科学领域最新动态及相关资讯
 最新文章