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自生固氮菌、氨氧化微生物在菜田土壤氮循环中,对于增加土壤氮含量、改变氮的形式和增强植物对氮的有效利用至关重要。生物炭为微生物营造合适的环境,包括提供营养、水份、O2,提高pH值等,探讨生物炭对菜田土壤氮循环微生物的影响,有实际应用价值。本试验通过田间采样和室内培育,使用T-RFLP和定量PCR技术,分析了不同栽培模式下菜田土壤氨氧化古菌(AOA)、氨氧化细菌(AOB)和自生固氮菌丰度的差异及其与土壤理化性质的相关性,研究了添加生物炭对上述微生物丰度和土壤无机/有机氮的影响及其原因,并探讨了生物炭作为褐球固氮菌(Azotobacter chroococcum)载体的效果。研究结果如下。(1)以生菜为材料,采用PCR-DGGE和定量PCR技术,分析了土壤栽培和基质栽培根际细菌群落的差异及其产生的原因。定量PCR结果表明,基质栽培的根际细菌数量显著高于土壤(P<0.05);PCR-DGGE结果表明,根际细菌群落多样性基质高于土壤。结合土壤和基质理化性质的冗余分析结果,pH与硝态氮是塑造根际细菌群落的主要因子,其次为含水量,这些因子有可能影响生物炭与土壤微生物的相关性。(2)有机保护地、有机露地、常规保护地、常规露地的土壤理化性质聚类分析结果表明,有机栽培区别于常规栽培,有机栽培土壤的EC、总碳、总氮、硝态氮、铵态氮、有效磷、有效钾含量显著高于常规栽培土壤(P<0.05);常规栽培土壤的pH、碳氮比显著高于有机栽培(P<0.05)。有机/常规栽培模式显著影响AOA和AOB丰度(P<0.05),有机栽培土壤的AOA丰度高,而常规栽培土壤的AOB丰度较高;AOA丰度与铵态氮(R=0.76,P<0.05)、有效钾(R=0.64,P<0.05)、有效磷(R=0.60,P<0.05)相关性显著;AOB丰度与碳氮比(R=0.86,P<0.001)、pH(R=0.89,P<0.001)、铵态氮(R=-0.79,P<0.005)相关性显著。nifH基因丰度在常规露地中最高,有机露地中最低,在铵态氮持续产生的条件下nifH丰度降低。(3)研究了生物炭及有机肥对土壤氮循环微生物的影响。结果表明,生物炭改变土壤理化性质,显著增加有效钾和有效磷含量(P<0.05);硝态氮和可溶性总氮低于没有生物炭的处理(P<0.05),生物炭通过抑制矿化减弱硝化作用,而有机肥增加矿化和硝化作用。生物炭提高了AOA和AOB丰度,提高AOA的丰度是AOB的4倍;有机肥造成的AOA处理间的差异因生物炭的添加,随时间的延长而消失;有机肥对AOB群落结构的影响强于生物炭;生物炭主要影响AOA。此外,生物炭减弱硝化作用、减缓自生固氮菌丰度的下降。生物炭添加褐球固氮菌的研究结果表明,褐球固氮菌的丰度随培育时间的延长而降低(P<0.05),生物炭对其没有显著影响(P>0.05),但是生物炭接种褐球固氮菌的方式优于直接混合。综上所述,生物炭增加氨氧化古菌(AOA)、氨氧化细菌(AOB)及自生固氮菌的丰度,减缓矿化作用,改变氨氧化微生物群落结构,中和了有机肥的作用。生物炭作为接种菌载体的效果有待进一步探讨。