氮肥减施对花生根际土壤固氮微生物多样性的影响

氮肥减施对花生根际土壤固氮微生物多样性的影响

吴海宁， 黄志鹏， 唐秀梅， 熊发前， 钟瑞春， 贺梁琼， 韩柱强， 蒋 菁， 刘 菁， 唐荣华

【摘 要】摘要：设置施氮N3(64 kg/hm2)、减量施氮N2(51 kg/hm2)、减量施氮N1(34 kg/hm2)，不施氮N0共4个施氮水平，对花生单作、玉米花生间作体系中花生根际土壤样品运用Illumina MiSeq高通量测序技术测序并分析固氮微生物的多样性。结果表明，在单作花生根际土中固氮微生物的多样性和丰度随着氮肥的减施表现出升高的趋势，而在间作花生根际土中固氮微生物的多样性和丰度则随着氮肥的减施出现降低的趋势。对24个花生根际土壤样品进行测序分析得到，固氮微生物可操作分类单元(OTUs)在分类学门、科和属水平上可归类为8个门、29个科和37个属，其中在门水平上有3个优势类群，共占所有门的97.7%以上，分别为变形菌门(Proteobacteria)、细菌未分类门(p_unclassified_k_，norank_d_Bacteria)、蓝藻门(Cyanobacteria)。氮肥减施条件下固氮微生物群落结构在单作花生根际土壤中比较相似，在间作花生根际土壤差异较大。试验表明，氮肥减施有利于单作花生根际土壤固氮微生物的生长，增强固氮微生物相对土壤中其他微生物的竞争优势，提高固氮微生物的多样性和丰度。而氮肥减施不利于间作花生根际土壤固氮微生物的生长繁殖，降低了间作花生根际土壤固氮微生物的多样性和丰度。 【期刊名称】《江苏农业科学》 【年(卷),期】2019(047)016 【总页数】5

【关键词】氮肥减施；花生根际土；固氮微生物；多样性

吴海宁，黄志鹏，唐秀梅，等. 氮肥减施对花生根际土壤固氮微生物多样性的影响[J]. 江苏农业科学，2019，47(16)：93-97.

基金项目：国家自然科学基金(编号：31660371)；广西科技开发项目(编号：桂科转1599004-12)；现代农业产业技术体系建设专项资金(编号：CARS-13-华南区栽培)；广西自然科学基金(编号：2017GXNSFAA198144)；广西农业科学院科技发展基金(编号：桂农科2017JM18)。

氮素是植物不可或缺的营养元素，是提高作物产量的重要限制因子。但是过量施用氮肥会对土壤环境造成损害，也会对农田土壤微生态造成影响。近年来人们开始关注氮肥的施用以及土壤养分的转化和循环。生物固氮是农田生态系统中土壤氮素的有效来源之一[1]，土壤中的固氮微生物能够将空气中的N2还原成NH3供植物根系吸收，是农田生态系统物质循环的主要途径之一[2]。土壤固氮微生物是根际土壤环境的重要组成部分，其群落多样性可以反映土壤微生态的代谢方式和生理功能[3]，群落结构组成能影响氮素循环的平衡与土壤氮素的固定，在土壤氮素循环中起着重要作用。因此研究氮肥减施和不同种植模式下土壤固氮微生物的群落结构差异，对建立合理的种植模式和土壤氮素循环利用具有重要意义。

花生是我国重要的油料作物与经济作物，是食用油和蛋白质的来源。为满足消费需求，我国花生的种植面积、规模、产量持续增长，同时也消耗了大量的化学肥料，影响土壤微生态环境。为可持续发展农业，减少对农业化学氮肥的依赖，花生与禾本科间作体系正越来越受到关注[4]。间作能增加农田生物的多样性和稳定性，提高土壤微生物量，改善农田土壤生态，促进农田生态系统平衡[5]，是农业可持续发展的重要栽培模式。

土壤固氮微生物含有编码固氮酶蛋白的nifH基因，该基因与16S rRNA的系统发育有着显著的相似性[6]，可以作为分子生物学研究土壤固氮微生物的靶标[7]。已有学者利用分子生物学方法对土壤、海洋、河流等生态环境进行研究，结果表明，不同的生态环境中含有固氮酶nifH基因的微生物群落多样性和结构具有显著的差异[8]。目前对单、间作花生在氮肥减施条件下根际土壤固氮微生物的研究鲜有报道。因此，本研究利用Illumina MiSeq高通量测序技术，探讨氮肥减施对单、间作花生根际土壤固氮微生物多样性及群落组成的影响，以期为花生生产中氮肥减施及花生与禾本科间作体系研究提供土壤固氮微生物方面的参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试的花生品种为桂花836、玉米品种为桂单0810。供试地点土壤理化性质：全氮、全磷、全钾含量分别为0.113%、0.053%、0.240%，水解性氮含量为88 mg/kg，有效磷含量为11.4 mg/kg，速效钾含量为110 mg/kg，有机质含量为 18.5 g/kg，pH值为7.1。 1.2 试验方案

试验于2017年3月在广西农业科学院武鸣里建科学研究基地进行，采用裂区设计，主区为种植模式，分别为花生单作、玉米花生间作，副区为花生施氮总量，共设置4个不同施氮水平，分别为常规施氮N3(64 kg/hm2)，减量施氮N2(51 kg/hm2)，减量施氮N1(34 kg/hm2)，不施氮N0(对照)，共8个处理，3次重复，每个小区面积为40 m2。每小区花生还需施用P2O5 67.5 kg/hm2、K2O 67.5 kg/hm2以及钙镁磷肥750 kg/hm2，玉米施肥模式为450