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关键词：
葡萄酒,酒精发酵,生物调节剂
发表时间：
2012-12-28 09:15:03
长期不同施肥对暗棕壤甲烷氧化菌群落特征与功能的影响
冯雨 | -> | 1247| 1| 0.400334MB |暗棕壤,甲烷氧化菌,pmoA基因,实时定量PCR,甲烷氧化速率,冗余分析,Monte Carlo检验,PCR-DGGE
摘要:不同施肥方式对我国旱地农田土壤甲烷氧化影响的微生物机制尚不明确. 本研究利用PCR-DGGE 和实时荧光定量PCR技术，结合甲烷氧化速率和土壤性质测定，探索了长期不同施肥条件下暗棕壤的“土壤性质-甲烷氧化菌群落特征-土壤甲烷氧化速率”关系. 结果表明，有机肥和无机肥配施处理显著降低了土壤甲烷氧化速率，降幅为61. 2% ，而单独施用有机肥或无机肥对暗棕壤甲烷氧化速率的影响不显著;与对照相比，有机肥处理土壤甲烷氧化菌多样性指数增加91. 9% ，有机肥和无机肥配施处理增加102. 5% ，而单施无机肥后土壤甲烷氧化菌多样性指数变化不明显;有机肥处理土壤的pmoA 基因丰度显著增加，平均pmoA 基因丰度为不施用有机肥的12. 7 倍;土壤甲烷氧化速率与甲烷氧化菌的群落结构和比活性呈显著正相关，相关系数分别为0. 363 和0. 684，但与甲烷氧化菌群落丰度和多样性不相关;甲烷氧化菌的群落结构和比活性与土壤pH 值、全氮和有机质含量呈显著正相关. 上述结果说明，长期不同施肥可以通过改变暗棕壤的pH 值、全氮和有机质含量等土壤性质，改变甲烷氧化菌群落结构和比活性，进而影响土壤甲烷氧化速率;有机肥和无机肥配施土壤甲烷氧化菌多样性和丰度大幅度增加，而甲烷氧化速率却显著降低，说明有机肥和无机肥配施土壤中只有部分微生物发挥了甲烷氧化活性，但有待进一步研究.
大气中甲烷( CH4) 浓度为1. 75 × 10 － 6μg·mL － 1 ，目前还在以每年1% 的速度增加. 根据IPCC 的报告，1 kg CH4的辐射增温效益是CO2的21 倍，CH4占大气增温潜势的15% ～ 20% ，是第二大温室气体［1］. 在陆地生态系统中，土壤中甲烷氧化菌的氧化约占大气甲烷汇的10% ，是目前已知的唯一生物汇［1］. 研究土壤甲烷氧化的调控机制，对减缓气温增加有重大意义.
甲烷氧化菌的群落特征( 如群落多样性与群落结构等) 主要由土壤类型决定，不同类型的土壤往往具有不同种类的甲烷氧化菌［2，3］;由于不同甲烷氧化菌生理特征不同，不同的甲烷氧化菌群落对外界环境因子的响应也表现出较大的差异［4］. 因此，甲烷氧化菌的群落特征往往能用来解释土壤甲烷氧化速率的差异及其对环境因子变化的响应［4，5］;但环境因子与土壤甲烷氧化速率的对应性较差，如森林土壤中甲烷氧化速率主要受土壤含水量和无机氮浓度影响［6］，而草原和农田土壤的甲烷氧化速率则受pH 值影响较大［7，8］. 所以，明确环境因子如何影响甲烷氧化菌群落特征，进而改变甲烷氧化速率的过程，对阐明土壤甲烷氧化的影响机制具有重要意义. 最近已有研究证实:放牧和退草还林等人类活动通过改变pH 值和无机氮形态等性质改变草原生态
甲烷氧化菌的群落特征，从而改变土壤甲烷氧化速率［8，9］. 但目前对旱地农田土壤“土壤性质-甲烷氧化菌群落特征-甲烷氧化速率”三者关系的研究很少.
在国内，多位学者深入探讨了我国稻田系统甲烷氧化的微生物机制. 如Qiu 等［10］和Wu 等［11］发现短期施用尿素对杭州稻田的甲烷氧化速率和群落结构的影响较小;Zheng 等［12］和郑聚锋等［13］发现长期不同施肥改变了我国南方稻田甲烷氧化菌的群落结构和甲烷氧化速率. 最近Zhou 等［14］探索了我国旱地土壤甲烷氧化的微生物机制，他们发现:放牧强度对我国北方草原甲烷氧化菌的群落结构影响大，而对土壤甲烷氧化速率影响小. 但是，迄今对我国旱地农田土壤甲烷氧化微生物机制的研究还鲜有报道.
本研究利用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳( PCR-DGGE ) 和实时荧光定量PCR 技术
(QPCR) ，结合土壤性质和甲烷氧化速率测定，旨在探索长期不同施肥条件下暗棕壤的“土壤性质-甲烷氧化菌群落特征-土壤甲烷氧化速率”关系，以期为加深理解不同农业管理措施对土壤甲烷氧化影响的微生物机制提供理论参考.
甲烷氧化菌的群落特征( 如群落多样性与群落结构等) 主要由土壤类型决定，不同类型的土壤往往具有不同种类的甲烷氧化菌［2，3］;由于不同甲烷氧化菌生理特征不同，不同的甲烷氧化菌群落对外界环境因子的响应也表现出较大的差异［4］. 因此，甲烷氧化菌的群落特征往往能用来解释土壤甲烷氧化速率的差异及其对环境因子变化的响应［4，5］;但环境因子与土壤甲烷氧化速率的对应性较差，如森林土壤中甲烷氧化速率主要受土壤含水量和无机氮浓度影响［6］，而草原和农田土壤的甲烷氧化速率则受pH 值影响较大［7，8］. 所以，明确环境因子如何影响甲烷氧化菌群落特征，进而改变甲烷氧化速率的过程，对阐明土壤甲烷氧化的影响机制具有重要意义. 最近已有研究证实:放牧和退草还林等人类活动通过改变pH 值和无机氮形态等性质改变草原生态
甲烷氧化菌的群落特征，从而改变土壤甲烷氧化速率［8，9］. 但目前对旱地农田土壤“土壤性质-甲烷氧化菌群落特征-甲烷氧化速率”三者关系的研究很少.
在国内，多位学者深入探讨了我国稻田系统甲烷氧化的微生物机制. 如Qiu 等［10］和Wu 等［11］发现短期施用尿素对杭州稻田的甲烷氧化速率和群落结构的影响较小;Zheng 等［12］和郑聚锋等［13］发现长期不同施肥改变了我国南方稻田甲烷氧化菌的群落结构和甲烷氧化速率. 最近Zhou 等［14］探索了我国旱地土壤甲烷氧化的微生物机制，他们发现:放牧强度对我国北方草原甲烷氧化菌的群落结构影响大，而对土壤甲烷氧化速率影响小. 但是，迄今对我国旱地农田土壤甲烷氧化微生物机制的研究还鲜有报道.
本研究利用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳( PCR-DGGE ) 和实时荧光定量PCR 技术
(QPCR) ，结合土壤性质和甲烷氧化速率测定，旨在探索长期不同施肥条件下暗棕壤的“土壤性质-甲烷氧化菌群落特征-土壤甲烷氧化速率”关系，以期为加深理解不同农业管理措施对土壤甲烷氧化影响的微生物机制提供理论参考.
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