长期施肥对典型潮土细菌群落结构的影响开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

施肥是影响土壤质量演化及其可持续利用最为深刻的农业措施之一,其除了提供作物生长所需养分、改善土壤理化性质外,还为土壤微生物提供大量的营养物质和能量,促进微生物的生长代谢。土壤微生物是土壤有机质和土壤养分转化循环的动力,微生物生物量是植物营养物质的源与库,并积极参与养分循环,其对土壤环境因子的变化极为敏感,土壤的微小变动均会得到其快速的响应[1],因此它们可以较为直观地反映土壤微生物和土壤肥力状况[2-4]。微生物活度反映微生物在土壤物质循环中的生化过程[5],由于土壤中有机质转化所需能量的95%以上来自微生物的分解作用,因此微生物活度是土壤-植物体系中有机质转化的较好指标[6]。土壤有机质是土壤质量的一个关键属性[7],其含量与微生物生物量、群落组成及生物活性均有密切关系[8-13]。近二十年来,关于各种土壤微生物生态特征在土壤肥力与质量中作用的研究正在得到不断加强。已有研究认为施用有机肥可以显著地提高土壤微生物生物量碳氮含量以及土壤酶活性,并且随着有机肥施用量的增大而具有更显著的效果[14]。施用化肥也有提高土壤微生物生物量的效应[15-16],但同时也有相关报道表明过量施用化肥降低土壤微生物生物量的含量[17-18]。因此,在农田生态系统中,土壤微生物生物量和微生物活度通常可用来指示由于土壤管理和环境胁迫所导致的土壤质量的变化。

据估计，全球土壤中微生物的种类可达数万种，而数量更可达1029数量级。这些土壤微生物对生物圈c、n、p、s、无机金属离子的生物地球化学循环和各类有机物的分解转化过程中起着重要作用，以往土壤微生物领域的研究主要集中在物种多样性、结构多样性、功能多样性和遗传多样性等四方面的工作。虽然出现了诸如高通量培养技术、土壤基质膜培养和细胞微囊包埋技术等新的微生物培养技术，但是土壤中微生物的可培养率仍然只有0.1%到1%。因此，非培养研究土壤微生物的方法，如研究结构多样性的dna指纹图谱技术、磷脂脂肪酸分析法等，以及研究结构和功能多样性的微阵列基因芯片等应运而生，这些方法克服了培养技术的一些缺点，获得了一部分不能分离培养的土壤微生物信息。但是这些方法相比近年发展起来的第二代测序方法(ngs)而言，有通量低和信息量小的缺点。第二代测序方法以illumina公司的solexa、roche公司的454和lifetechnologies公司的solid、iontorrent为主。这些测序平台最大的特点是数据产出通量高，在土壤微生物物种、结构、功能和遗传多样性的研究中可以获得丰富的信息。本研究主要运用第二代高通量测序完成对细菌微生物多样性的分析。

同时本课题研究是在长期施肥实验的基础上进行的，长期肥料定位试验具有跨越时间尺度较长的特点,这是常规试验所不可比拟的,是农业生产和农业科学的一项重要基础工作[19]。实验材料为采自我国山东一带潮土，其土壤养分低或缺乏，大部分属于中、低产土壤，作物产量低而不稳定，通过其微生物多样性对长期施肥后的土壤进行研究具有一定的必要性，分析不同施肥制度下其微生物群落多样性与土壤理化性质的相关匹配关系,探讨施肥制度与土壤微生物生物量碳、氮和多样性的关系,为山东典型潮土的科学合理施肥提供理论依据。

2. 研究的基本内容和问题

研究目标：典型潮土在长期不同施肥下土壤物理化学特征的差异；长期施肥处理对潮土细菌微生物群落结构的影响

研究内容：①土壤在长期不同施肥处理下的物理化学肥力状况

②长期不同施肥处理对潮土细菌生物多样性的影响

3. 研究的方法与方案

研究方法和实验方案：

试验共有五个不同施肥处理，每个施肥处理选取三块小区，采集耕作层020cm的土壤样品，装入自封袋迅速带入实验室4c冰箱保存。取一部分土样自然风干，用于基本的理化性质测定；另取一部分鲜土，提取土壤dna，用作后续分析。

1测定土样理化性质：

4. 研究创新点

本课题主要研究对典型潮土进行长期施肥所造成的细菌微生物的多样性影响，在以往对潮土的研究中，很少对其微生物群落进行研究，具有一定的突破性；同时，在对潮土细菌微生物进行测序时，采用的是最新的下一代测序技术，其方法具有高效、准确率高的特点，让课题研究更具严谨性。

5. 研究计划与进展

2014年9月完成土样的采取

2015年1月完成土样dna的提取并拿到公司进行细菌16srrnav4区的测序

2015年3月中上旬对土样进行理化性质的分析