基于稳定性同位素核酸探针技术的同化利用玉米秸秆碳微生物群落演替研究

文献类型： 中文期刊

第一作者： 陈霄龙

作者： 陈霄龙;郭腾飞;张倩;岳克;张珂珂;宋晓;丁世杰;张水清;黄绍敏

作者机构：

关键词： 13C玉米秸秆;DNA稳定同位素核酸探针;微生物类群;群落演替

期刊名称： 植物营养与肥料学报

ISSN： 1008-505X

年卷期： 2024 年 30 卷 003 期

页码： 430-440

收录情况： 北大核心 ; CSCD

摘要： [目的]研究秸秆分解过程中同化利用秸秆碳源的微生物生态演替过程,明确参与秸秆分解的主要微生物类群,为秸秆高效利用提供科学依据.[方法]采用13C标记高丰度玉米秸秆.微宇宙室内培养试验的供试土壤为华北平原石灰性潮土.共设置 3 个处理:不添加秸秆(soil)、添加自然丰度秸秆(soil+12C-straw)和添加13C标记秸秆(soil+13C-straw).培养 30 天时,结合同位素示踪与高通量测序等技术,测定秸秆添加对土壤有机碳的激发效应,分析利用秸秆碳源的细菌、真菌群落结构及其与土壤胞外酶活性的关系.[结果]1)秸秆添加显著提高了土壤CO2 排放,添加秸秆对土壤有机碳的激发效应在培养第 1 天达到峰值,土壤和秸秆CO2 排放比例均在培养第 3 天达到峰值.2)整个培养时期共发现参与秸秆碳同化利用的细菌微生物操作分类单元(operational taxonomic units,OTUs)238 个,真菌OTUs 24 个.细菌OTUs主要属于细菌变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)与绿弯菌门(Chloroflexi),真菌OTUs主要为子囊菌门中的粪壳菌纲(Sordariomycetes).3)秸秆分解不同时期的微生物群落结构存在显著差异,在整个培养时期,以热单胞菌属(Thermomonas)与溶杆菌属(Lysobacter)为代表的 7 个细菌属快速响应秸秆添加,以假黄单胞菌属(Pseudoxanthomonas)与土生单胞菌属(Terrimonas)为代表的 6 个细菌属延迟响应;两个真菌属枝鼻菌属(Cladorrhinum)与葡萄穗霉属(Stachybotrys)表现为对秸秆添加的快速响应,新赤壳属(Neocosmospora)与unclassified_f_Halosphaeriaceae为延迟响应.4)曼特尔分析表明,细菌热单胞菌属(Thermomonas)、溶杆菌属(Lysobacter)、绿弯菌门(Chloroflexi)以及真菌裂壳菌属(Schizothecium)与碳氮转化相关土壤胞外酶活性呈显著正相关关系.[结论]外源秸秆添加对土壤有机碳产生正激发效应,显著增加了土壤CO2 排放.同化秸秆碳源的微生物随培养时间延长发生群落演替,细菌的热单胞菌属(Thermomonas)、溶杆菌属(Lysobacter)、绿弯菌门(Chloroflexi)以及真菌的裂壳菌属(Schizothecium)在玉米秸秆分解过程中具有重要作用,可为秸秆高效腐熟菌剂的研发提供依据.

分类号： S141.4

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