科学网

已有 3545 次阅读 2021-5-6 08:12 |系统分类:论文交流

编译：gu作成熟，编辑：木木夕、江舜尧。

原创微文，欢迎转发转载。

导读

土壤稳定性和团聚体是土壤肥力和微生物多样性的重要驱动因素，极易受到土地退化的影响。然而，土壤团聚体在推动微生物功能多样性和多种生态系统中功能（多功能性）对土壤进一步退化（如施肥）的反应方面的作用，仍在很大程度上未被探索和了解。在这项研究中，我们利用长期的无机和有机施肥处理的土壤来研究土壤团聚体（微尺度）在驱动微生物功能基因多样性（通过GeoChip）和多种胞外酶在农业生态系统中的作用。研究发现，微生物功能基因多样性与功能种类之间存在显著的正相关关系，有机肥提高了土壤团聚体的多功能性，无机肥降低了土壤团聚体的多功能性。在不同的肥料施入条件下，相比与较大的团聚体，具有较高资源利用率（碳和氮）的较小土壤团聚体支持更多的生态功能。功能种类受资源有效性差异的调节，而不受微生物功能基因组成的调节，说明微生物功能多样性对功能种类的贡献大于基因组成。随机森林分析和结构方程模拟表明，土壤碳、氮和微生物功能多样性共同决定了土壤的多功能性，而土壤性状比功能多样性具有更多的标准化总效应。研究表明，土壤团聚体将土壤养分和微生物功能多样性分层，导致团聚体生态系统多功能性的分化。

论文ID

原名：Soil aggregate size-dependent relationships betweenmicrobial functional diversity and multifunctionality

译名：土壤团聚体大小与微生物功能多样性和功能种类的关系

期刊：Soil Biology andBiochemistry

发表时间：2021.01

通讯作者：陈雯莉，黄巧云

通讯作者单位：华中农业大学农业微生物学国家重点实验室

实验设计

实验地点位于中国北方山东省莱阳市（36.9°N，120.7°E），属暖温带半多云季风气候。土壤为非钙质潮土，含粘土19.2%，粉土28.7%，砂52.1%。pH值6.8，总氮0.5 g/kg，有机碳4.1 g/kg。玉米-小麦轮作制度始于1978年，共有三个随机重复的地块，采用三种施肥处理：（i）不施肥（对照，CK）；（ii）无机肥（氮、钾、磷，NPK）；（iii）有机肥（M）。无机肥料处理以276 kg N ha−1作为尿素、135 kg K ha−1作为氯化钾（KCl）和90 kg P ha−1作为过磷酸钙供应。2017年6月玉米收获后采集土壤样本。用小抹子在0-20 cm深度处从每个试验地块上取六个土壤子样本（直径约5 cm），然后组合成一个土壤样本。所有土壤样品立即送到实验室，并手动分为两部分。一个在4℃下储存以供进一步试验，例如土壤团聚体分馏（一周内），另一个在-80 ℃下储存以供微生物分析。

结果

1不同施肥类型下土壤团聚体的分布特征

与未施肥土壤相比，无机/有机肥料施入不会显著改变土壤团聚体的质量分布。团聚体的质量比例在[2000-250μm]组分中最高，其次是[2000μm]组分。三种肥料处理中，[[2000-250μm]通过施肥刺激C，N，P和S循环。在土壤团聚体大小上，有机肥处理比无机肥处理更能提高土壤功能性状。以土壤酶活性为基础，采用非计量多维标度法（NMDS）研究了不同土壤团聚体粒径和施肥处理对土壤功能性状的影响。不同粒径土壤团聚体的多功能酶活性存在显著差异。此外，在NMDS分析的水平轴上，无机和有机施肥土壤团聚体的多功能酶活性与对照组明显不同。土壤团聚体中C-、N-、P-和S-循环酶活性的变异系数表现出不同的敏感性，变异系数分别为0.47、0.65、0.47和0.87。不同粒径土壤团聚体的多功能酶活性存在显著差异。GeoChip数据表明，[[2000-250μm]（图2A）。有机肥处理后的[250-53μm]组分除外。

图1.热图显示了三种施肥处理下土壤团聚体中多种酶活性（A）和微生物功能多样性（B）的变化。变异系数（CV）反映了酶活性变化的敏感性。大写字母C、N、P和S分别表示C、N、P和S循环酶类别。

图2. 土壤团聚体分层的平均多功能指数（A），微生物功能Shannon多样性与生态系统多功能性的关系（B）。回归结果：R2=0.24，P 收藏 IP: 183.240.41.*| 热度|