Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Cộng đồng vi sinh vật và sự đa dạng chức năng liên quan đến các phân đoạn tập hợp khác nhau của đất ruộng được bón phân hữu cơ và/hoặc phân NPK trong 20 năm
Tóm tắt
Cộng đồng vi sinh vật nhạy cảm với việc bón phân, và phản ứng của cộng đồng vi sinh vật đối với các chế độ bón phân khác nhau trong đất khối đã được nghiên cứu. Tuy nhiên, vẫn chưa rõ cách thức hiệu suất của cộng đồng vi sinh vật trong các tập hợp đất. Chúng tôi đã xác định thành phần và sự đa dạng chức năng của cộng đồng vi sinh vật trong các phân đoạn kích thước tập hợp khác nhau của đất ruộng được bón phân hữu cơ (OM) và/hoặc phân NPK khoáng (NPK/NPKO) trong 20 năm, cùng với một nhóm đối chứng (không bón phân, NoF). Đất đã được lấy mẫu vào cuối tháng 12 năm 2010 từ một khu vực thí nghiệm dài hạn được thiết lập từ một vùng đất hoang chưa canh tác vào năm 1990. Năm phân đoạn tập hợp, tức là, tập hợp lớn (>2 mm), tập hợp trung bình (1–2 mm), tập hợp nhỏ (0.25–1 mm), vi tập hợp (0.053–0.25 mm), và các hạt sét và bùn không tập hợp (<0.053 mm) đã được thu được bằng phương pháp rây ướt. Thành phần cộng đồng vi sinh vật được ước lượng dựa trên phân tích axit béo phospholipid (PLFAs). Đa dạng chức năng của vi sinh vật được đánh giá bằng phương pháp hồ sơ sinh lý cấp độ cộng đồng thông qua Biolog Eco-microplate. Phân tích chữ ký PLFA cho thấy khối lượng vi sinh vật có xu hướng giảm khi kích thước tập hợp giảm. Việc áp dụng phân bón đã làm tăng đáng kể khối lượng vi sinh vật của các tập hợp lớn so với điều trị NoF, nhưng không có sự khác biệt đáng kể giữa các tập hợp của ba chế độ bón phân. Giá trị phát triển màu sắc trung bình tốt (AWCD) cũng như tất cả các chỉ số đa dạng chức năng đều gần như cao nhất trong các tập hợp lớn và vi tập hợp của điều trị NoF, OM và NPK và trong vi tập hợp của điều trị NPKO, trong khi tất cả đều thấp nhất trong các hạt sét và bùn. Điều trị NPKO dẫn đến đa dạng chức năng vi sinh vật lớn nhất. Giá trị AWCD và chỉ số McIntosh (U) của hầu hết các tập hợp dưới điều trị NPK đã tăng lên đáng kể. Điều trị OM không ảnh hưởng đáng kể đến đa dạng chức năng vi sinh vật liên quan đến các phân đoạn tập hợp khác nhau. Các phân đoạn tập hợp và bón phân ảnh hưởng đáng kể đến thành phần cộng đồng vi sinh vật và đa dạng chức năng. C carbon hữu cơ trong đất và tỷ lệ carbon/nitơ (C/N) chi phối thành phần cộng đồng vi sinh vật và hồ sơ trao đổi chất liên quan đến các tập hợp khác nhau.
Từ khóa
#Cộng đồng vi sinh vật #sự đa dạng chức năng #tập hợp đất #phân hữu cơ #phân NPKTài liệu tham khảo
Angers DA, Giroux M (1996) Recently deposited organic matter in soil water-stable aggregates. Soil Sci Soc Am J 60:1547–1551
Baldock JA, Oades JM, Waters AG, Peng X, Vassallo AM, Wilson MA (1992) Aspects of the chemical structure of soil organic materials as revealed by solid-state 13C NMR spectroscopy. Biogeochemistry 16:1–42
Barthes B, Roose E (2002) Aggregate stability as an indicator of soil susceptibility to runoff and erosion; validation at several levels. Catena 47:133–149
Bending GD, Turner MK, Jones JE (2002) Interactions between crop residue and soil organic matter quality and the functional diversity of soil microbial communities. Soil Biol Biochem 34:1073–1082
Bhattacharyya R, Prakash V, Kundu S, Srivastva AK, Gupta HS, Mitra S (2010) Long term effects of fertilization on carbon and nitrogen sequestration and aggregate associated carbon and nitrogen in the Indian sub-Himalayas. Nutr Cycl Agroecosys 86:1–16
Bligh EG, Dyer WJ (1959) A rapid method of total lipid extraction and purification. Can J Biochem Physiol 37:911–917
Bossio DA, Scow KM (1998) Impacts of carbon and flooding on soil microbial communities: Phospholipid fatty acid profiles and substrate utilization patterns. Microb Ecol 35:265–278
Bossio DA, Scow KM, Gunapala N, Graham KJ (1998) Determinants of soil microbial communities: effects of agricultural management, season, and soil type on phospholipid fatty acid profiles. Microb Ecol 36:1–12
Brant JB, Sulzman EW, Myrold DD (2006) Microbial community utilization of added carbon substrates in response to long-term carbon input manipulation. Soil Biol Biochem 38:2219–2232
Briar SS, Fonte SJ, Park I, Six J, Scow K, Ferris H (2011) The distribution of nematodes and soil microbial communities across soil aggregate fractions and farm management systems. Soil Biol Biochem 43:905–914
Cambardella CA, Elliott ET (1993) Carbon and nitrogen distribution in aggregates from cultivated and native grassland soils. Soil Sci Soc Am J 57:1071–1076
Campbell CD, Grayston SJ, Hirst DJ (1997) Use of rhizosphere carbon sources in sole carbon source tests to discriminate soil microbial communities. J Microbiol Methods 30:33–41
Chen Y, Zhang XD, He HB, Xie HT, Yan Y, Zhu P, Ren J, Wang LC (2010) Carbon and nitrogen pools in different aggregates of a Chinese Mollisol as influenced by long-term fertilization. J Soils Sediments 10:1018–1026
Chen XF, Li ZP, Liu M, Jiang CY (2013) Effects of different fertilizations on organic carbon and nitrogen Contents in water-stable aggregates and microbial biomass content in paddy soil of subtropical China. Agric Sci Chin 46:950–960
Degens BP (1998) Microbial functional diversity can be influenced by the addition of simple organic substrates to soil. Soil Biol Biochem 30:1981–1988
Elliott ET (1986) Aggregate structure and carbon, nitrogen, and phosphorus in native and cultivated soils. Soil Sci Soc Am J 50:627–633
Fierer N, Schimel JP, Holden PA (2003) Variations in microbial community composition through two soil depth profiles. Soil Biol Biochem 35:167–176
Fontaine S, Mariotti A, Abbadie L (2003) The priming effect of organic matter: a question of microbial competition? Soil Biol Biochem 35:837–843
Frostegård Å, Bååth E, Tunlid A (1993) Shifts in the structure of soil microbial communities in limed forests as revealed by phospholipid fatty acid analysis. Soil Biol Biochem 25:723–730
Garland JL (1996) Analytical approaches to the characterization of samples of microbial communities using patterns of potential C source utilization. Soil Biol Biochem 28:213–221
Garland JL, Mills AL (1991) Classification and characterization of heterotrophic microbial communities on the basis of patterns of community-level-sole-carbon-source-utilization. Appl Environ Microbiol 57:2351–2359
Gartzia-Bengoetxea N, González-Arias A, Merino A, Martínez de Arano I (2009) Soil organic matter in soil physical fractions in adjacent semi-natural and cultivated stands in temperate Atlantic forests. Soil Biol Biochem 41:1674–1683
Haynes RJ, Swift RS (1990) Stability of soil aggregates in relation to organic constituents and soil water content. J Soil Sc 41:73–83
Helgason BL, Walleyb FL, Germidab JJ (2010) No-till soil management increases microbial biomass and alters community profiles in soil aggregates. Appl Soil Eco 46:390–397
Hu JL, Lin XG, Wang JH, Dai J, Chen RR, Zhang JB, Wong MH (2011) Microbial functional diversity, metabolic quotient, and invertase activity of a sandy loam soil as affected by long-term application of organic amendment and mineral fertilizer. J Soils Sediments 11:271–280
Huang S, Peng XX, Huang QR, Zhang WJ (2010) Soil aggregation and organic carbon fractions affected by long-term fertilization in a red soil of subtropical China. Geoderma 154:364–369
Jiang YJ, Sun B, Jin C, Wang F (2013) Soil aggregate stratification of nematodes and microbial communities affects the metabolic quotient in an acid soil. Soil Biol Biochem 60:1–9
Lazcano C, Gómez-Brandón M, Revilla P, Domínguez J (2013) Short-term effects of organic and inorganic fertilizers on soil microbial community structure and function. Biol Fert Soils 49:723–733
Lu RK (1999) Analytical methods for soil and agricultural chemistry. China Agricultural Scientech Press, Beijing
Lv MR, Li ZP, Che YP, Han FX (2011) Soil organic C, nutrients, microbial biomass, and grain yield of rice (Oryza sativa L.) after 18 years of fertilizer application to an infertile paddy soil. Biol Fert Soils 47:777–783
Majumder B, Ruehlmann J, Kuzyakov Y (2010) Effects of aggregation processes on distribution of aggregate size fractions and organic C content of a long-term fertilized soil. Eur J Soil Biol 46:365–370
Marschner P, Kandeler E, Marschner B (2003) Structure and function of the soil microbial community in a long-term fertilizer experiment. Soil Biol Biochem 35:453–461
Mondini C, Cayuela ML, Sanchez-Monedero MA, Roig A, Brookes PC (2006) Soil microbial biomass activation by trace amounts of readily available substrate. Biol Fertil Soils 42:542–549
R Development Core Team (2006) R, a Language and Environment for Statistical Computing. R 21. Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria
Sexstone AJ, Revsbech NP, Parkin TB, Tiedje JM (1985) Direct measurement of oxygen profiles and denitrification rates in soil aggregates. Soil Sci Soc Am J 49:645–651
Six J, Elliott ET, Paustian K (2000a) Soil macroaggregate turnover and microaggregate formation: a mechanism for C sequestration under no-tillage agriculture. Soil Biol Biochem 32:2099–2103
Six J, Paustian K, Elliott ET, Combrink C (2000b) Soil structure and organic matter. I. Distribution of aggregate-size classes and aggregate-associated carbon. Soil Sci Soc Am J 64:681–689
Smith P, Powlson DS, Glendining MJ, Smith JU (1997) Potential for carbon sequestration in European soil preliminary estimates for five scenarios using results from long-term experiments. Glob Change Biol 3:67–79
Spring S, Schulze R, Overmann J, Schleifer KH (2000) Identification and characterization of ecologically significant prokaryotes in the sediment of freshwater lakes: Molecular and cultivation studies. FEMS Microbiol Rev 24:573–590
Stahl PD, Klug MJ (1996) Characterization and differentiation of filamentous fungi based on fatty acid composition. Appl Environ Microbiol 62:4136–4146
Sundh I, Nilsson M, Borga P (1997) Variation in microbial community structure in two boreal peatlands as determined by analysis of phospholipid fatty acid profiles. Appl Environ Microbiol 63:1476–1482
Tisdall JM (1994) Possible role of soil microorganisms in aggregation in soils. Plant Soil 159:115–121
Tisdall JM, Oades JM (1982) Organic matter and water-stable aggregates in soils. J Soil Sci 33:141–163
Väisänen RK, Roberts MS, Garland JL, Frey SD, Dawson LA (2005) Physiological and molecular characterization of microbial communities associated with different water-stable aggregate size classes. Soil Biol Biochem 37:2007–2016
Wang X, Yost RS, Linquist BA (2001) Soil aggregate size affects phosphorus desorption from highly weathered soils and plant growth. Soil Sci Soc Am J 65:139–146
Widmer F, Fließbach A, Laczkó E, Schulze-Aurich J, Zeyer J (2001) Assessing soil biological characteristics: a comparison of bulk soil community DNA-, PLFA-, and Biolog ™-analyses. Soil Biol Biochem 33:1029–1036
Wu XC, Li ZP, Zhang TL (2009) Nutrient cycling and balance of paddy fields with different long-term fertilization management in red soil region. Soils 41:377–383
Yan H, Zhong WH, Li ZP, Cai ZC (2008) Effects of long-term fertilization on phospholipid fatty acids and enzyme activities in paddy red soil. Chin J Ecol 19:71–75
Yang ZH, Singh BR, Hansen S (2007) Aggregate associated carbon, nitrogen and sulfur and their ratios in long-term fertilized soils. Soil Till Res 95:161–171
Young IM, Crawford JW, Nunan N, Otten W, Spiers A (2008) Microbial distribution in soils: Physics and scaling. Adv Agron 100:81–121
Zak JC, Willig MR, Moorhead DL, Wildman HG (1994) Functional diversity of microbial communities: a quantitative approach. Soil Biol Biochem 26:1101–1108
Zelles L, Bai QY, Beck T, Beese F (1992) Signature fatty acids in phospholipids and lipopolysaccharides as indicators of microbial biomass and community structure in agricultural soils. Soil Biol Biochem 24:317–323
Zhang QC, Wang GH, Yao HY (2007) Phospholipid fatty acid patterns of microbial communities in paddy soil under different fertilizer treatments. J Environ Sci 19:55–59
Zhong WH, Gu T, Wang W, Zhang B, Lin XG, Huang QR, Shen WS (2010) The effects of mineral fertilizer and organic manure on soil microbial community and diversity. Plant Soil 326:511–522