异噁草松影响土壤微生物多样性及氮转化的研究

Clomazone are used a lot in a variety of crop field such as soybean fields, rape field and paddy fields in China. However, clomazone degrades slowly in soils, which caused not only carryover injury to sensitive crops but also potential damaged to the soil ecosystem safety and quality of soil. The changes of microbial diversity directly reflect the health of the soil ecosystem. In this project, herbicide clomazone are selected as the research objects. Mesocosm experiment and greenhouse experiment are conducted to ascertain the impact of clomazone on the soil ecosystem. Modern molecular biology techniques (qPCR, T-RFLP and high throughput sequencing) are employed to investigate the effect of clomazone on abundance and diversity of bacteria, fungi and archaea. And the concentration of NH4+-N and NO3--N are also monitored as well as microbial diversity related N conversion function such as ammonia oxidation archaea (AOA) and the ammonia oxidizing bacteria (AOB). The project will clarify the microbiology mechanism of herbicide clomazone on soil ecosystem safety by studying the soil microbial populations, community structure and functional microorganisms. It can provide a theoretical basis to master and predict the basic information of soil ecology and soil health.

异噁草松在我国多种作物田长期大量使用，然而，异噁草松在土壤中半衰期较长，不但易对后茬作物产生药害，而且异噁草松大量残留易对土壤生态系统安全存在潜在危害，进而影响土壤健康。土壤微生物可以直接反映土壤生态系统的健康状况。本项目以除草剂异噁草松为研究对象，采用室内微宇宙实验和温室盆栽实验相结合，利用多种现代分子生物学技术（定量PCR、T-RFLP、高通量测序）等深入揭示异噁草松对土壤中细菌、真菌、古菌基因丰度及群落多样性的影响，同时还监测土壤NH4+-N和NO3--N浓度变化以及N转化功能微生物氨氧化古菌 （AOA）和氨氧化细菌（AOB）基因丰度及群落多样性的变化。此研究从土壤微生物种群、群落和功能菌群等多个角度阐明异噁草松影响土壤生态安全的微生物学机制，为掌握和预测土壤健康和土壤生态安全提供理论依据。

异噁草松是我国大豆田常用除草剂，由于土壤中残存期长，对土壤生态安全存在风险。土壤微生物可以反映土壤生态的健康状况。本项目系统研究了异噁草松对土壤微生物的影响，为土壤生态安全评估提供重要数据。.室内条件下，选择粘壤土和粉砂质粘土，施用3种不同浓度异噁草松（1倍、10倍、100倍田间推荐剂量），研究不同剂量和药后不同时间对土壤微生物影响。.结果表明：1）其降解呈现先快后慢趋势，残留降解半衰期为11-126天；2）高通量测序及数据分析表明，高浓度（100倍）处理下，显著降低细菌多样性，其群落结构受到负面影响，Sphingomonas和Arthrobacter成为优势菌；对于真菌丰度，60天后增加，然而群落结构未受影响。3）异噁草松影响到土壤N功能。施药后，前30天，增加氨氧化细菌（AOB）基因丰度，60天后抑制固氮菌（nifH）基因丰度；同时，1-30天增加NO3--N浓度。温室盆栽实验，连续2年施用异噁草松（1倍、10倍、100倍田间推荐剂量），结果表明：除显著影响细菌群落结构外，真菌基因丰度呈现低剂量（10倍）促进，高剂量（100倍）抑制的规律。施药次数不同，N循环功能菌群变化趋势不同；第1次施药后，nifH、AOB及AOA 均呈现促进的趋势；然而，第2次施药后，高浓度（100倍）促进抑制nifH、AOB及AOA的基因丰度。