北京松山林地nirK型反硝化微生物群落立地及林型效应

[目的]探究北京松山林地土壤nirK型反硝化微生物群落特征及影响因子,为华北暖温带森林土壤生态系统氮循环过程和环境变化提供依据。[方法]在北京松山国家级自然保护区选择油松林、山杨林、蒙古栎林3种典型林型,分别设置3块(20 m×20 m)标准地进行调查,采集0~20 cm表层混合土样,分析土壤性质并提取土壤微生物总DNA,PCR扩增反硝化过程关键酶亚硝酸盐还原酶的编码基因nirK片段,采用第2代高通量测序分析不同林型土壤nirK型反硝化微生物群落组成和多样性,探究林型和土壤性质对反硝化微生物群落特性的影响。[结果]1)从油松林、山杨林和蒙古栎林9个土壤样本中共得到nirK基因有效序列993 401条、优质序列770 328条。3种林型土壤nirK基因共检测出7门78属,在已鉴定的微生物中各林型优势菌为变形菌门,其相对丰度在3种林型中均达50%,在油松林中最高为58.2%;优势属主要为慢生根瘤菌属、中生根瘤菌属和红假单胞菌属,总相对丰度达50%以上,其中核心菌属为慢生根瘤菌属。2) nirK型反硝化微生物α多样性分析显示,油松林Shannon(7.59±0.56)、 Simpson(0.98±0.01)、 Chao1(2 164.24±214.08)指数均显著高于山杨林(5.23±0.26、 0.89±0.02、1 650.56±136.69)和蒙古栎林(5.76±0.38、 0.93±0.02、 1 621.36±156.70)(P<0.05)。基于Bray-Curtis距离算法并采用PCoA分析显示,不同林型土壤反硝化微生物群落组间差异大于组内。3)林分因子、土壤性质与土壤反硝化微生物的冗余分析结果表明,土壤碱解氮、硝态氮和有机质等土壤性质是影响nirK型反硝化微生物群落组成的关键因子(P<0.05)。[结论]北京松山油松林、山杨林和蒙古栎林土壤nirK型反硝化微生物群落组成、多样性存在明显差异,林型与碱解氮、硝态氮和有机质等土壤性质是影响土壤nirK型反硝化微生物群落特征的重要因素。

不同水分含量下黑土硝化反硝化微生物群落结构的变化

【目的】阐明土壤水分含量的变化对土壤硝化与反硝化微生物数量的影响,揭示土壤微生物群落结构对土壤水分含量的响应规律,为黑土区农田合理水分管理提供参考。【方法】依托长期定位试验平台,采集典型黑土区表层土壤样品进行室内微宇宙试验,设置4个土壤水分含量梯度(40%WHC、60%WHC、80%WHC和100%WHC)模拟土壤湿度环境,土壤样品在(25±1)℃下连续培养7天后,采用实时荧光定量q-PCR和高通量测序技术,分析黑土硝化与反硝化微生物数量,揭示不同土壤水分含量下黑土微生物群落结构的变化规律。【结果】土壤水分对农田黑土硝化与反硝化微生物数量影响显著。硝化微生物AOA基因拷贝数在60%WHC下最低,随着土壤水分含量的升高而显著增加(P<0.05)。AOB基因拷贝数变化随土壤水分状况的变化由多到少依次为100%WHC、60%WHC、80%WHC和40%WHC。反硝化微生物nirS和nosZ基因拷贝数均随土壤含水量的升高而增加,在土壤含水量为100%WHC条件下均达到最高值,分别是40%WHC条件下的38和2.7倍。高通量测序及分析结果表明,不同土壤水分状况下土壤微生物群落结构发生明显分异,微生物物种组间差异分析发现,不同土壤水分状况微生物群落组成差异显著,80%WHC处理条件下土壤微生物群落的物种丰富度和多样性较高,而100%WHC处理条件下土壤微生物群落的多样性较低。低土壤水分(40%WHC和60%WHC)状况下土壤中的优势微生物属为难培养的RB41和硝化螺菌(Nitrospira),高土壤水分(80%WHC和100%WHC)状况下为根瘤杆菌(Rhizobacter)、假单胞菌(Pseudomonas)和黄色土源菌(Flavisolibacter)。土壤水分含量与优势微生物类群的相关分析结果表明,变形菌门(Proteobacteria)与土壤水分含量呈现极强的正相关关系,根瘤杆菌属和假单胞菌属与土壤水分含量呈显著正相关关系。【结论】较低的土壤水分含量增加硝化微生物丰度,而较高特别是饱和土壤水分状况下可显著提高反硝化微生物nirS和nosZ的丰度,土壤水分含量的升高通过增加反硝化nosZ相关微生物的丰度进一步促进N2O还原成N2。土壤水分含量改变了农田黑土的优势微生物类群。硝化螺菌属与土壤水分含量呈现负相关关系,而根瘤杆菌属和假单胞菌属则与土壤水分含量呈现极强的正相关关系,在高土壤水分含量条件下反硝化作用被进一步促进。

氧气对水稻土N_(2)O排放和narG型反硝化微生物的短期影响

选取第四纪红土发育水稻土,在0%(厌氧)、10%(兼性厌氧)和21%(好氧)等3个O_(2)体积分数及40%和60%2种土壤含水量条件下进行室内培养,探讨O_(2)含量对土壤N_(2)O排放及narG型反硝化微生物种群丰度和群落组成的影响。结果表明:40%和60%2种土壤含水量条件下,厌氧处理的N_(2)O排放通量均最高,且60%土壤含水量处理下的N_(2)O排放通量略高于40%土壤含水量处理的;方差分析表明,相比于土壤含水量,O_(2)含量是制约土壤中N_(2)O排放更关键的因子;微生物narG基因丰度与O_(2)含量呈极显著(P<0.01)负相关,与N_(2)O排放通量和土壤NO_(3)^(–)–N消耗质量分数呈极显著(P<0.01)正相关,与土壤含水量呈正相关,但不显著;O_(2)含量和含水量均会造成土壤narG型反硝化微生物群落组成差异,40%土壤含水量处理,OTU1882(Pseudolabrys)、OTU1510(分枝杆菌属)的占比较大,60%土壤含水量处理,OTU1593(地杆菌属)的占比较大,当土壤含水量一定时,同一培养时间厌氧处理的优势OTU1882和OTU1510相对丰度偏低,且变化幅度较大,其相对丰度与N_(2)O排放通量呈负相关,其中OTU1882的影响显著(P<0.05)。可见,土壤O_(2)含量通过调控土壤微生物的narG基因丰度和群落组成而调控N_(2)O的排放。

秸秆还田对南方稻田土壤N_(2)O排放及硝化和反硝化微生物群落的影响

【目的】以我国南方典型赤红壤水稻土为研究对象,探究不同秸秆还田量对双季稻区晚稻季土壤N_(2)O排放特征及硝化和反硝化微生物的影响,旨在为南方稻田N_(2)O减排提供科学依据。【方法】以2015年设置的定位试验为研究平台,设计5个处理:(1)CK,化肥+无秸秆还田;(2)CKS,化肥+当季秸秆全量还田;(3)S10,化肥+当季秸秆全量还田+秸秆替代10%钾肥;(4)S20,化肥+当季秸秆全量还田+秸秆替代20%钾肥;(5)S30,化肥+当季秸秆全量还田+秸秆替代30%钾肥。采用密闭静态暗箱-气相色谱法及宏基因组测序对气体和土壤微生物进行检测。【结果】稻田土壤N_(2)O排放主要集中在水稻分蘖期;较CK处理,秸秆还田各处理显著降低了稻田土壤N_(2)O累计排放量,其中,S30处理的N_(2)O累计排放量最低,为0.09 kg·hm^(-2),其全球增温潜势也最低;硝化过程中,氨氧化细菌(amoA和amoB)在分蘖期和成熟期的优势菌属均为甲基孢囊菌属;反硝化过程中,nirK型反硝化细菌的芽单胞菌属、罗河杆菌属、丰祐菌属在分蘖期和成熟期细菌属中均占据主导地位;nirS型反硝化细菌的嗜甲基菌属和甲基营养型反硝化菌属在分蘖期和成熟期细菌属中均占据主导地位;分蘖期,土壤N_(2)O排放量与nirS型反硝化细菌的甲基营养型反硝化菌属呈显著负相关、与nirS型反硝化细菌的沙壤土杆菌属呈显著正相关;成熟期,土壤N_(2)O排放量与nirS型反硝化细菌的水生细菌属呈极显著正相关关系。【结论】秸秆还田显著降低了稻田土壤N_(2)O排放,AOB(amoA)和AOB(amoB)的甲基孢囊菌属是氨氧化过程的优势菌属,nirK型反硝化细菌的芽单胞菌属、罗河杆菌属、丰祐菌属,和nirS型反硝化细菌的嗜甲基菌属及甲基营养型反硝化菌属是反硝化过程的优势菌属。

澜沧江沉积物氨氧化及反硝化微生物丰度

为了探究梯级水库开发对河流沉积物中氮循环微生物的影响,本文针对澜沧江流域氨氧化细菌(AOB)、氨氧化古菌(AOA)和nirS型反硝化微生物丰度进行了研究,采集了云南省盐井至橄榄坝19个点位的沉积物样品,测定了研究区域内自然河流、水库河段、重要支流的AOB-amoA、AOA-amoA和nirS基因的丰度,同时测定了沉积物、间隙水及水体理化因子.结果显示:19个点位沉积物AOB-amoA基因丰度范围为0.82×10^(7)~4.25×10^(7)copies/g,AOA-amoA基因丰度范围为0.83×10^(7)~6.87×10^(7)copies/g,nirS基因丰度范围为0.72×10^(7)~7.32×10^(7)copies/g;AOA/AOB介于0.35~2.17之间,AOA在数量上相比于AOB并不占优势.AOA-amoA、AOB-amoA和nirS丰度在自然河段、水库段和支流没有显著差异,说明人工水利设施的建设对氨氧化微生物丰度空间分布并无显著影响.沉积物间隙水氨氮、总磷和总氮是影响AOA丰度的主要环境因子;AOB丰度主要受水温、沉积物总氮、总磷和沉积物总有机碳影响;nirS型反硝化微生物丰度主要受间隙水总氮和沉积物总有机碳影响.

反硝化微生物在污水脱氮中的研究及应用进展

农药和化肥流失、养殖废水、生活污水等均会引起水体的氮污染。反硝化微生物在污染水体脱氮修复中起重要作用,它可将水体中的亚硝酸盐氮或硝酸盐氮还原为N2,排入大气,从而降低污染水体中含氮污染物的浓度,改善水质。因此,对反硝化微生物进行研究有重要的意义。文章从功能特性、典型菌株、反硝化酶系等方面对反硝化微生物及其作用机制进行了论述,对其在污水脱氮方面的研究及应用进展做了较为详细的介绍,最后阐明了目前存在的问题和发展趋势。

碳源及碳氮比对异养反硝化微生物异养反硝化作用的影响

碳源(甘油和柠檬酸钠)及碳氮比对纯培养的异养反硝化菌HP1 (Pseudomonasalcaligenes)异养反硝化能力影响的试验表明,碳源种类对硝酸还原酶活性没有明显影响,对氧化亚氮还原酶活性有影响。批式培养方式下最适C/N为8,菌株HP1可以利用NO-3 作为唯一氮源进行反硝化作用,证明HP1至少有2种硝酸还原途径。连续培养方式下温度对菌株HP1异养反硝化作用中间产物的积累有影响,不同C/N时均有NH+4 积累,C/N为3时还有NO-2 的积累。

反硝化微生物分子生态学技术及相关研究进展

反硝化是微生物以氮氧化物作为电子受体产生能量的过程。由微生物推动的反硝化使地球生物圈中被固定的氮素重新回到大气中去,从而实现整个自然界的氮素循环。反硝化作用与人类的生产、生活密切相关,它能使江河湖海脱除氮素富营养化而得以净化,也能使农田氮肥反硝化流失造成重大经济损失。多年来,基于培养技术的传统微生物研究方法很难了解环境中的反硝化微生物,因为人们目前能够培养的微生物不足环境微生物总量的3%。近年来,分子生物学和现代生物技术的迅猛发展极大地推动了环境微生物学的发展,人们可以直接提取环境DNA、通过分子标记和多种技术研究环境微生物。本文综述了环境反硝化微生物的分子生态学研究技术及国内外相关领域的研究进展。

分子生态学技术用于反硝化微生物群落研究的进展

反硝化微生物是地球氮循环的主要参与者,利用反硝化酶的编码基因,结合现代分子生态学技术,已成为研究环境中反硝化微生物的主要方法。该文介绍了传统的测序技术和新兴高通量测序技术的优缺点,综述了运用分子生态学技术对反硝化微生物开展研究的情况,也对未来分子生态学技术及其在反硝化微生物识别和反硝化作用机理方面的研究进行了展望。

环境中的反硝化微生物种群结构和功能研究进展

反硝化作用是生态系统氮循环的重要组成部分,与地下水硝酸盐累积和温室气体排放密切相关。种类繁多的细菌、真菌和古菌参与反硝化过程,并在调控反硝化速率和反硝化气体产物比例等方面发挥重要作用。反硝化微生物的种群结构是一系列环境影响因素长期作用的结果,反硝化微生物种群对温度、水分、pH、O2含量、资源可利用性和植被类型等因素产生不同的响应。环境因素通过对反硝化微生物的影响来调控反硝化速率和反硝化酶的生成。分子技术的应用为自然环境中反硝化微生物的研究开辟了广阔前景,并为进一步认识反硝化微生物种群结构和功能的相互关系提供了新的发展方向。本文总结了关于环境中反硝化微生物种群的研究结果,并为进一步研究反硝化微生物种群结构和功能的联系提供了总体框架。

模拟水位下降与刈割对高寒湿地土壤氨氧化与反硝化微生物的影响

湿地土壤是温室气体重要的源和汇,认识湿地生态系统氮循环过程有助于预测氮循环对未来气候变化的响应与反馈机制。为探讨硝化作用和反硝化作用对土壤水位变化和刈割的响应机制,依托于2013年在青藏高原东部若尔盖泥炭地南部湿地设置的野外实验,通过在样地周围挖掘不同深度的排水沟模拟水位下降,结合刈割处理,研究水位下降和刈割对泥炭地土壤氨氧化古菌(Ammonia-oxidizing archaea,AOA)、氨氧化细菌(Ammonia-oxidizing bacteria,AOB)和反硝化细菌(Denitrifying bacteria)丰度的影响。2014年7月取样分析结果表明:水位下降显著降低土壤含水量,水位下降与刈割均显著降低土壤呼吸;氨氧化及反硝化微生物功能基因丰度在各处理间无显著差异,但刈割及其与水位下降的交互作用显著影响AOA-amo A与AOB-amo A基因丰度比。刈割处理显著增加AOB-amo A基因相对丰度,但对AOA-amo A基因丰度无显著影响,揭示AOB可能在湿地土壤硝化过程中占主导地位。土壤nir S基因丰度显著高于nir K基因,表明nir S基因对水位下降及刈割的响应更为敏感。随着土壤水位的下降,刈割促进了由AOB主导的氨氧化过程,而反硝化微生物丰度的增加削减了氨氧化产物硝酸盐的积累,继而降低了土壤硝酸盐含量。

珠江口表层沉积物nirS型反硝化微生物多样性

本研究以nirS基因为分子标记,将PCR、克隆文库构建与测序和典范对应分析相结合,对珠江口表层沉积物nirS型反硝化微生物的群落多样性进行了研究。3个站位共获得180个nirS基因克隆子,隶属于62个OTUs,氨基酸序列的相似性在50%—100%之间。各站位OTU分布格局差异明显,范围在19—33之间,表现出高度的多样性。系统进化分析表明,62个OTUs形成了5个类群,分别与河口、海洋沉积物、海岸养殖排放废水、富营养化海湾及海水养殖沉积物等的反硝化微生物聚类在一起,表明珠江口作为海淡水交汇区具有独特的反硝化微生物群落分布格局,同时也指示了珠江口氮污染及富营养化程度。典范对应分析结果表明,盐度、氮相关营养盐水平(PON/TN、NH4-N、NO-N和NO-N)可能是影响其分布格局的重要因素。

现代非培养技术在反硝化微生物种群结构和功能研究中的应用

反硝化过程对于废水生物脱氮工艺的运行、土壤肥分的流失以及N2O的排放均具有重要意义,但参与反硝化过程的微生物种类繁多且多数不可培养,导致对自然环境中反硝化微生物的种群结构及功能的研究具有很大难度.现代非培养分子技术的发展使得对反硝化微生物进行原位、准确、全面的研究成为可能.对反硝化功能基因进行指纹图谱分析、定量PCR或者利用FISH等技术可以有效确定反硝化菌的组成和数量,通过检测反硝化酶和mRNA可将反硝化菌的种群鉴定与代谢活性联系起来,最近新出现的同位素底物标记技术甚至可直接确定反硝化菌的碳源利用情况.重点介绍了上述各种现代非培养技术对反硝化细菌种群结构和功能的研究现状,以期为深入了解反硝化微生物的多样性和功能特性提供参考.

设施菜地种植年限对土壤nosZ型反硝化微生物群落结构和丰度的影响

反硝化微生物在土壤氮素损失和温室气体转化方面具有重要的作用,研究设施菜地土壤反硝化微生物群落结构和数量变化,对评价设施菜地长期种植土壤质量状况和提高氮转化认知水平具有重要意义。应用荧光定量PCR和Illumina Miseq高通量测序技术,以nosZ基因为靶标,研究设施菜地种植3、5、7年和露天菜地(CK)对土壤反硝化微生物群落结构和数量的影响。结果表明:露天菜地(CK)nosZ基因丰度显著高于其他处理,分别是3、5、7年的1.32倍、1.45倍和1.69倍。随种植年限延长,nosZ基因丰度逐渐降低。不同处理土壤反硝化微生物群落α多样性指数差异显著,α多样性指数随种植年限延长逐渐降低,且露天菜地(CK)的Chao1指数和ACE指数最高。门水平上优势类群为变形菌门;属水平上优势类群为慢生根瘤菌属和无色杆菌属;变形菌门和慢生根瘤菌属相对丰度随设施种植年限延长逐渐降低。主成分分析(PCA)结果表明,随种植年限延长nosZ群落结构差异较大;其中3年和5年群落结构相似,7、3、5年群落结构差异较大。土壤速效钾、铵态氮和硝态氮含量是nosZ型反硝化微生物数量、α多样性和群落结构的主要影响因素。综上可知,设施菜地长期种植显著降低了nosZ型反硝化微生物数量,并对群落结构有显著影响。

土壤反硝化微生物研究进展

土壤反硝化过程是由微生物主导的地球氮素生物化学循环的重要环节,与全球气候变化密切相关。土壤中的反硝化微生物是调控土壤温室气体排放和氮素损失的关键因子之一。该文介绍了土壤反硝化微生物、分子生物学方法在土壤反硝化微生物研究中应用的最新研究进展。

稻虾共作对稻田土壤nirK反硝化微生物群落结构和多样性的影响

稻虾共作是水稻种植与克氏螯虾共作形成的互利共生的稻田种养复合生态模式。目前对稻虾共作模式稻田反硝化微生物多样性和群落结构的影响尚不清楚。本研究以江汉平原常规中稻模式(MR)为对照,设置连续3年(2014—2016年)稻虾共作模式(CR)为处理,通过特异引物提取中稻抽穗期稻田土壤nirK基因,采用Illumina Miseq高通量测序技术,探讨稻虾共作模式对稻田土壤nirK反硝化微生物多样性和群落结构的影响。结果表明:稻虾共作模式显著提升水稻抽穗期稻田土壤中硝态氮、全氮及全碳的含量,对土壤碳氮比、碱解氮和铵态氮含量没有显著影响。稻虾共作模式显著增加稻田土壤nirK基因微生物的丰富度指数,但对nirK基因微生物的多样性指数影响不显著。稻虾共作模式改变了nirK基因微生物在目、科、属、种水平的群落组成,较常规中稻模式,稻虾共作模式在各分类水平组成类群均减少;稻虾共作模式较常规中稻模式改变了目的种类,对共有目相对丰度没有显著性改变。RDA分析表明稻虾共作模式对土壤nirK基因菌群的群落结构有一定的改变,但稻虾共作模式与常规中稻模式在群落结构上仍保留着一定的相似性。硝态氮含量是影响nirK反硝化细菌群落结构的主效因子。可见,稻虾共作模式对微生物多样性指数没有显著影响,但显著增加了微生物丰富度指数,改变了稻田土壤nirK反硝化微生物在目、科、属、种的群落结构。

凉水国家自然保护区不同林型红松林土壤nosZ型反硝化微生物群落组成和多样性分析

【目的】分析凉水国家级自然保护区内的3种原始红松林(云冷杉红松林、椴树红松林和枫桦红松林)、红松人工林和红松天然次生林5种林型的土壤nosZ型反硝化微生物的群落组成和多样性特征,为全面了解不同林型红松林土壤的反硝化潜势和氮循环过程提供数据支持。【方法】以选取的5种林型红松林林下土壤为研究对象,以反硝化过程中的关键酶——氧化亚氮还原酶的编码基因nosZ为标记基因,采用高通量测序和生物信息学分析技术进行研究。【结果】从5种林型红松林15个土壤样品中一共得到nosZ基因631 878条有效序列,579 871条优质序列,长度分布在178~383 bp之间,主要分布在260 bp。5种林型红松林土壤nosZ型反硝化微生物主要门类为变形菌门和拟杆菌门,核心属为伯霍尔德杆菌属、黄杆菌属、慢生根瘤菌属、假单胞菌属、Dechloromonas属、芽单胞菌属、无色杆菌属和中华根瘤菌属。nosZ型反硝化微生物α多样性分析显示:除枫桦红松林的Shannon和Simpson指数显著高于红松天然次生林外,5种林型红松林之间土壤nosZ型反硝化菌群的4种α多样性指数(Shannon、Chao1、ACE和Simpson指数)差异不显著。β多样性分析显示:5种林型土壤nosZ型反硝化微生物群落组成差异显著(R=0.387,P=0.006),但3种原始红松林之间差异不显著。土壤铵氮和全氮含量是显著影响nosZ型反硝化微生物群落的主要因子(P﹤0.05)。【结论】5种林型红松林土壤nosZ型反硝化微生物多数α多样性指数无显著差异,但β多样性差异显著,引起不同林型之间nosZ型反硝化微生物组成和丰度的主要环境因子是土壤铵氮和全氮含量。

不同土地利用方式土壤氨氧化微生物和反硝化微生物时空分布特征

研究不同土地利用方式下氮循环相关微生物在不同土壤剖面的分布,可为认识和理解土壤氮转化过程提供科学依据。土壤氨氧化微生物和反硝化微生物在调节氮肥利用率、硝态氮淋溶和氧化亚氮(N_(2)O)排放等方面有着重要作用。以北京郊区农田和林地两种土地利用方式为研究对象,分析土壤氨氧化潜势和亚硝酸盐氧化潜势在0—100 cm土壤剖面上的季节分布(春季和秋季),并通过实时荧光定量PCR方法表征土壤氨氧化和反硝化微生物的时空分布特征。结果表明,农田土壤氨氧化潜势、亚硝酸盐氧化潜势、氨氧化微生物和反硝化微生物丰度均显著高于林地土壤,且随土壤深度增加而显著降低。除氨氧化古菌amoA基因丰度在不同季节间无显著差异外,春季土壤氨氧化细菌(amoA基因)、反硝化微生物nirS、nirK和典型nosZ I基因的丰度均显著高于秋季。土壤有机质、总氮、NH^(+)_(4)-N、NO^(-)_(3)-N含量与氨氧化微生物和反硝化微生物的功能基因丰度显著相关。综上,不同土地利用方式下土壤氮循环相关微生物的丰度与土壤氮素的可利用性和转化过程紧密相关,研究结果对土壤氮素利用和养分管理提供了重要的参考依据。

有机与无机肥配施对拔节期小麦根际反硝化微生物群落结构的影响

为探究有机、无机肥配施对拔节期小麦根际反硝化微生物群落结构和功能的影响,依托有机、无机肥配施长期定位试验,设单施化肥(T1)、15%羊粪配施化肥(T2)、30%羊粪配施化肥(T3)和45%羊粪配施化肥(T4)4个施肥处理,以及拔节前期和拔节后期2个追肥时间,利用real-timePCR和高通量测序技术,分析了有机、无机肥配施对拔节期小麦根际nirS和nirK型反硝化微生物丰度及群落结构、反硝化能力(DC)、土壤呼吸(SR)等指标的影响。结果表明,较拔节前期,拔节后期小麦根际土壤中DC和SR显著降低,DOC、NO_(3)^(-)-N含量显著下降,pH和nirS丰度显著提高;相关性分析表明,DC与DOC和NO_(3)^(-)-N分别呈极显著(P<0.01)和显著(P<0.05)正相关,与pH和nirS丰度分别呈极显著(P<0.01)和(P<0.05)显著负相关,与nirK丰度无显著相关性。在拔节后期,较单施化肥处理有机、无机肥配施处理的DC和SR均显著降低;DC和SR及nirK丰度随着有机肥比例提高呈下降趋势,nirS丰度呈上升趋势;nirK型菌群α多样性指数提高,但不同处理间差异不显著;nirS型菌群丰度随着有机肥比例提高呈不断下降趋势。RDA分析表明,pH和NO_(3)^(-)-N是影响nirK型反硝化细菌群落结构的主要因素,NO_(3)^(-)-N和NH_(4)^(+)-N含量是影响nirS型反硝化细菌群落结构的主要因素。相关分析表明,施用有机肥处理的DC与nirK丰度和nirS型菌群落Chao1指数均呈极显著正相关,与nirS丰度均呈极显著负相关。在拔节后期,小麦可通过减少根际DOC含量、提高pH而削弱根际反硝化能力,降低氮素损失;提高有机肥施入比例可改变小麦根际NO_(3)^(-)-N含量,降低nirK型反硝化微生物丰度,改变反硝化微生物群落结构,进而降低根际反硝化能力,缓解拔节后期低氮胁迫对小麦生长造成的不良影响。

农田土壤nirK和nirS型反硝化微生物的研究进展

反硝化作用是土壤氮逸失的重要途径,也是引起温室气体N2O释放的重要过程,由反硝化微生物驱动完成。nirK和nirS基因是反硝化微生物的重要生物标志(biomarker)。本文简述了反硝化微生物功能基因的作用,重点阐述了农田土壤nirK和nirS型反硝化微生物的重要性及其对施氮肥的响应和研究技术等,指出了农田土壤施氮肥可显著提高nirK和nirS基因的丰度,并且明显改变nirK型反硝化微生物群落结构组成;在水田中施氮肥促进了土壤中nirS型反硝化微生物多样性的增加,而在旱田中氮肥却可以显著影响其群落结构。今后关于nir型反硝化微生物的研究应更加注重分子生态技术与多种技术相结合,以便对 nirK和nirS型反硝化微生物进行更深入的研究。