碱性磷酸酶活性调控亚高山森林生态系统土壤

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土壤pH;NO3--N和NH4+-N;TP;AP

C.DNA提取和基因定量

利用PowerSoilDNA分离技术提取土壤基因组DNA试剂盒(MOBIO,CA,USA),并使用NanoDrop分光光度计评估分离的DNA的质量和数量.

D.phoD基因扩增子测序

利用F/R对引物对phoD基因进行扩增,可获得最高的phoD微生物群落多样性和覆盖度。

E.数据分析

采用置换多元方差分析(PERMANOVA)方法,研究了海拔、季节和地理位置(根际和根际体积)对土壤碱性和酸性磷酸酶活性、无机磷含量、磷含量和磷含量的影响。非参数检验用于描述不同季节/时间上海拔和地理位置的差异。主坐标分析(PCoA)确定所有样品中含有phod的细菌群落结构的变化。采用偏最小二乘路径模型(PLS-PM)进一步揭示了不同因素影响土壤碱性磷酸酶和酸性磷酸酶活性及磷有效性的可能途径。

六、结果

(1)图1:土壤有效无机磷含量和碱性、酸性磷酸酶活性。10月的土壤无机有效磷含量显著高于8月,最高含量出现在海拔m处;相反,土壤酸性和碱性磷酸酶活性在8月更高,相对较高含量出现在海拔m和m。普遍来说,根际的无机有效磷,酸性和碱性磷酸酶活性都高于非根际土壤。

(2)图2、图3:微生物丰度、多样性及组成。phoD和phoC基因的丰度在8月显著高于10月,但在根际和非根际中无显著差异。phoD细菌群落的结构在根际土和非根际土中也无显著差异。

(3)图4:无机磷含量与环境及微生物性状的关系。在8月,无机磷与碱性磷酸酶活性之间存在显著的正相关关系(p0.05),而有效无机磷含量与酸性磷酸酶在两个季节上均无显著相关关系。与无机磷含量不同的是,土壤碱性磷酸酶和酸性磷酸酶与TN和TC显著相关(p0.)

七、讨论

(1)碱性磷酸酶活性对土壤磷有效性具有重要调节作用:虽然酸性磷酸酶的活性是碱性磷酸酶活性的1-2倍,但phoD基因丰度比phoC基因丰度高1-2个数量级。因此,假设在亚高山森林中,酸性磷酸酶可以促进有机磷矿化,无论土壤无机磷储量是否低,而碱性磷酸酶则可以释放无机磷。从而为微生物和植物提供磷提供了另一种途径。

(2)碱性磷酸酶活性与相对较少的属紧密相关,而与phoD基因的丰度无关。N:P比驱动的含磷微生物种群对碱性磷酸酶活性的变化有一定的影响,但是,含磷细菌群落组成与碱性磷酸酶活性无显著相关性。因此,这倾向于表明磷酸酶活性可能与细菌群落组成没有直接关系。并发现碱性磷酸酶的合成仅在相对少数的phod细菌中被高度诱导;磷酸酶活性与C:N呈负相关关系,表明磷酸酶可为植物和微生物提供额外的N源。

八、总结与思考

目前关于土壤有机磷矿化调控机制的研究大多局限于农业生态系统,以及磷酸酶活性、N和P添加之间的相互作用。本研究重点


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