农田土壤好氧氨氧化和甲烷氧化交互作用机制的研究进展

从农田土壤生态系统中硝化和甲烷氧化的研究意义、氨氧化和甲烷氧化的功能微生物演替规律,以及二者交互作用机制三个方面综述了现阶段取得的主要研究成果,并进一步阐述了土壤碳氮元素生物地球化学循环机制研究的科学问题和面临的挑战。未来研究应充分利用学科交叉,结合宏观结果和土壤微观动态过程,揭示土壤中不可培养微生物代谢能力及其在土壤生物地球化学循环中的重要作用,逐步实现对土壤生态过程的预测和调控。

长期施加氮肥及氧化钙调节对酸性土壤硝化作用及氨氧化微生物的影响

以长期施加氮肥及添加氧化钙调节的酸性土壤为研究对象,运用定量PCR和DGGE技术,探讨了土壤氨氧化微生物及硝化作用对不同施肥处理及氧化钙调节的响应。长期施化学氮肥导致酸性土壤p H(KCl)值(3.35—3.47)和硝化潜势(0.02—0.14μg NO-2-N g-1土壤h-1)进一步降低,而添加Ca O后土壤酸化得以缓解(p H值4.10—4.46),土壤硝化潜势(0.22—0.34μg NO-2-N g-1土h-1)显著增加。同时,添加Ca O处理对氨氧化古菌(AOA)的群落结构无明显影响,但明显提高了各施肥处理土壤中氨氧化细菌(AOB)的群落多样性,加Ca O处理的土壤中,AOA的数量降低而AOB的数量增加。这些结果表明虽然酸性土壤中AOA在数量和活性上占主导优势,AOB在功能上冗余,但当添加Ca O后,AOA和AOB对环境变化迅速作出响应,并根据其不同的生态位需求重新分配优势地位,二者交替作用共同驱动酸性土壤硝化作用。

脲酶抑制剂与硝化抑制剂对稻田土壤硝化、反硝化功能菌的影响

[目的]在农业生产中,脲酶抑制剂(urease inhibitor,UI)与硝化抑制剂(nitrification inhibitor,NI)常作为氮肥增效剂来提高肥料利用率。本文研究了在我国南方红壤稻田施用脲酶抑制剂与硝化抑制剂后,土壤中氨氧化细菌(ammonia oxidizing bacteria,AOB)、氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea,AOA)以及反硝化细菌的丰度以及群落结构的变化特征,旨在揭示抑制剂的作用机理及其对土壤环境的影响。[方法]试验在我国南方红壤稻田进行,共设5个处理:1)不施氮肥(CK);2)尿素(U);3)尿素+脲酶抑制剂(U+UI);4)尿素+硝化抑制剂(U+NI);5)尿素+脲酶抑制剂+硝化抑制剂(U+UI+NI),3次重复。脲酶抑制剂与硝化抑制剂分别为NBPT[N-(n-butyl)thiophosphrictriamide,N-丁基硫代磷酰三胺]和DMPP(3,4-dimethylpyrazole phosphate,3,4-二甲基吡唑磷酸盐)。通过荧光定量PCR(Real-time PCR)研究水稻分蘖期与孕穗期抑制剂对三类微生物标记基因拷贝数的影响,并分析土壤铵态氮、硝态氮与三种菌群丰度的相关性;利用变性梯度凝胶电泳(DenaturingGradient Gel Electrophoresis,DGGE)分析抑制剂对土壤AOB、AOA以及反硝化细菌群落结构的影响,并对优势菌群进行系统发育分析。[结果]1)荧光定量PCR结果表明,施用氮肥对两个时期土壤中AOB的amoA基因与反硝化细菌nirK基因的拷贝数均有显著提高,而对AOA的amoA基因始终没有明显影响;AOB与nirK反硝化细菌的丰度与两个时期的铵态氮含量、分蘖期的硝态氮含量呈极显著正相关,与孕穗期的硝态氮含量相关性不显著;DMPP仅在分蘖期显著减少了AOB的amoA基因拷贝数,表明DMPP主要通过限制AOB的生长来抑制稻田土壤硝化过程;NBPT对三类微生物的丰度无明显影响;2)DGGE图谱表明,在分蘖期与孕穗期,施用氮肥均明显增加了图谱中AOB的条带数,而对AOA却没有明显影响;氮肥明显增加了孕穗期反硝化细菌的条带数;与氮肥的影响相比,抑制剂NBPT与DMPP对AOA、AOB以及反硝化菌的群落结构影响甚微;系统发育分析结果表明,与土壤中AOB的优势菌群序列较为接近的有亚硝化单胞菌和亚硝化螺菌。[结论]在南方红壤稻田中,施入氮肥可显著提高AOB与反硝化细菌的丰度,明显影响两种菌群的群落结构,而AOA较为稳定;NBPT对三类微生物的群落结构丰度无明显影响;硝化抑制剂DMPP可抑制AOB的生长但仅表现在分蘖期,这可能是其缓解硝化反应的主要途径;这也说明二者对土壤生态环境均安全可靠。

湖泊氮素氧化及脱氮过程研究进展

自然界中氮的生物地球化学循环主要由微生物驱动,由固氮作用、硝化作用、反硝化作用和氨化作用来完成。过去数十年间,随着异养硝化、厌氧氨氧化和古菌氨氧化作用的发现,人们对环境中氮素循环认识逐步深入,提出了多种脱氮途径新假说。对湖泊生态系统中氮素的输入、输出及其在水体、沉积物和水土界面的迁移转化过程进行了概括,对湖泊生态系统中反硝化和厌氧氨氧化脱氮机理及脱氮效率的最新研究进展进行了探讨,并对以后的氮素循环研究进行了展望。

施氮肥对华北平原土壤氨氧化细菌和古菌数量及群落结构的影响

利用荧光定量PCR、末端限制性片段长度多样性(T-RFLP)和基因克隆文库技术,比较了4种施氮水平(不施氮肥,0 kg N/hm^2,CK;施低水平氮肥,75 kg N/hm^2,N1;施中水平氮肥,150 kg N/hm^2,N2;施高水平氮肥,225 kg N/hm^2,N3)下华北平原地区小麦季表层(0—20 cm)土壤总细菌、氨氧化细菌(AOB)和氨氧化古菌(AOA)的丰度和群落结构。结果表明,土壤总细菌、AOB和AOA数量分别在每克干土5.74×10~9—7.50×10~9、8.89×10~6—2.66×10~7和3.83×10~8—7.78×10~8之间。不同施氮量土壤AOA数量均高于AOB数量,AOA/AOB值在81.72—14.38之间。增施氮肥显著显著提高AOB数量(P<0.05),对总细菌和AOA数量的影响不显著(P>0.05)。与CK相比,处理N1、N2和N3中AOB数量分别提高了0.64、1.50和1.99倍。增施氮肥显著改变了AOB和AOA的群落结构,且不同施氮量处理中AOB群落结构差异更大。系统进化分析显示,施氮肥小麦土壤AOB主要为Nitrosospira属类群,分布在Cluster 3的两个分支中;AOA分布在Cluster S的4个分支中。相关性分析显示,AOB数量与全氮和铵态氮含量呈显著正相关关系,与土壤pH和碳氮比呈显著负相关关系(P<0.05);AOA数量与硝态氮含量和土壤pH呈显著正相关关系,与铵态氮含量呈显著负相关关系(P<0.05)。研究结果表明:增施氮肥可显著改变华北平原地区碱性土壤AOB数量与群落结构,该地区小麦土壤中AOB比AOA对氮肥响应更敏感。

硝化抑制剂对毛竹林土壤N2O排放和氨氧化微生物的影响

为了探索硝化抑制剂在毛竹生产中的施用技术,通过培养试验研究3,4-二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)和双氰胺(DCD)两种硝化抑制剂对毛竹林施用尿素后土壤N2O排放、氮素转化和相关氨氧化细菌(AOB)、氨氧化古菌(AOA)群落结构和丰度的影响。试验设(1)对照(CK)、(2)单施尿素(Urea)、(3)尿素+1%DMPP(DMPP占总N的1%,下同);(4)尿素+1.5%DMPP;(5)尿素+10%DCD;(6)尿素+15%DCD等6个处理,测定N2O的排放动态以及气体排放转折点时的土壤特征指标。结果表明:与单施尿素相比,160 d的时间内两种DMPP用量处理的土壤N2O累积排放减排幅度均为54%,而10%DCD和15%DCD处理的土壤分别减少28%和41%。DMPP和DCD处理50 d和90 d时土壤的NH4+-N含量均显著高于(p<0.05)单施尿素处理,而NO3--N含量和表观硝化率则恰好相反,但两种抑制剂间无差异。DMPP处理的AOB群落结构的变化从10 d开始显现,至50 d和90 d时仍保持明显的抑制状态,而DCD处理则至90 d时抑制作用基本消失。单施尿素AOB功能基因(amo A)的丰度均显著高于硝化抑制剂处理(90 d时尿素+10%DCD处理除外);在整个培养期内,尿素和对照土壤的AOA群落结构相似,硝化抑制剂反而增加了AOA功能基因的丰度,表明硝化抑制剂对AOA丰度无明显抑制作用。即两种硝化抑制剂主要通过抑制AOB起作用;调节土壤p H至中性范围,并在1%DMPP施用条件下,硝化抑制剂的抑制效果最显著。

秸秆直接还田与炭化还田对潮土硝化微生物的影响

为比较秸秆直接还田和炭化还田对黄淮海平原小麦/玉米轮作体系典型潮土硝化作用及硝化微生物群落的影响,设置4个处理:全量小麦秸秆还田(S)、全量秸秆炭化还田(B)、半量秸秆半量生物质炭还田(SB)和不进行秸秆或生物质炭还田的对照(CK),连续进行3 a田间试验。对小麦、玉米两个生长季土壤理化性质进行分析,用末端限制性片段长度多态性(Terminal-restriction length polymorphism,T-RFLP)技术和克隆文库技术对氨氧化古菌(Ammonia-oxidizing archaea,AOA)和氨氧化细菌(Ammonia-oxidizing bacteria,AOB)群落结构和多样性进行分析。结果表明,在小麦季,与S处理相比,B处理显著降低了土壤容重,提高了土壤pH、有机碳(SOC)和速效钾(AK)含量(P<0.05),但并未显著影响土壤水分、铵态氮(NH^+4-N)和硝态氮(NO^-3-N)含量;B和SB处理的硝化潜势(Potential nitrification rate,PNR)分别为0.58、0.49μg·h^-1·g^-1(以NO^-2计,下同),显著高于CK,与S处理(0.40μg·h^-1·g^-1)差异不显著。玉米季,B处理显著提高了土壤水分、SOC和AK(P<0.05),各处理玉米季的PNR整体低于小麦季,B处理最高(0.27μg·h^-1·g^-1),显著高于CK和S处理(P<0.05)。小麦季PNR分别与AK、NH^+4浓度和土壤容重显著相关(P<0.05),与AOA和AOB群落组成均无显著关系;玉米季PNR仅与理化因子SOC显著相关,但该季节PNR与AOB群落结构显著相关。冗余分析(RDA)表明,土壤SOC、容重、pH和AK是显著影响硝化微生物群落结构的主要因子,对AOA和AOB群落结构总变异的解释量分别为76.4%和75.5%。系统发育树分析表明,AOA大部分属于土壤古菌Group1.1b,AOB多属于亚硝化螺菌Nitrosospira簇3。综上,与秸秆直接还田相比,炭化还田提高土壤硝化活性,改善部分土壤理化性质,引起土壤硝化微生物群落结构变化。

异养硝化、厌氧氨氧化及古菌氨氧化与新的氮循环

自然界中氮循环与微生物的作用密不可分.在过去的几年里,随着异养硝化、厌氧氨氧化和古菌氨氧化过程的发现,人们对氮循环的认识发生了明显的变化.就异养硝化菌、厌氧氨氧化菌和氨氧化古菌的发现、生化机理及分子生物学等方面进行综述,旨在为今后人们重新认识和构建新的氮循环提供有用信息,并对这些新型微生物今后在污水生物脱氮处理中的应用提出了一些展望和设想.指出今后在污水生物处理系统中,可通过富集异养硝化菌强化同步硝化反硝化、富集厌氧氨氧化菌实现单级自养脱氮、富集氨氧化古菌提高低溶解氧下的脱氮效率.

鸡粪好氧堆肥过程中氨氧化古菌群落结构的动态变化

应用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术,研究了好氧堆肥过程氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea,AOA)的群落结构和多样性变化。结果表明,不同堆肥时期鸡粪好氧堆肥AOA菌群的群落结构发生了明显的变化。与AOA HH-2(GU225872.1)亲缘关系较近的b条带(相似性96%)和未培养泉古菌属[uncultured crenarchaeote NM-152(HQ875225.1)]的m条带(相似性99%)是堆肥过程一直存在的AOA菌属。条带c、b、f、i和条带m、k、l、n代表的种属分属两个大类。AOA群落的Shannon-Weiner指数(H)、均匀度指数(EH)均表现为第30 d>第5 d>第25 d≈第45 d>第3 d≈第12 d>第1 d≈第15 d。对AOA种群数据与不同时期堆体温度、pH、全氮、铵态氮、亚硝态氮和硝态氮等环境因子的冗余分析表明,堆体温度、全氮、亚硝态氮和硝态氮对氨氧化古菌群落演替有着显著的影响(P<0.05),AOA的群落结构在堆肥第1 d、第5 d、第25 d、第30 d、第45 d变化较大。说明这些参数能有效控制鸡粪好氧堆肥过程中AOA的群落结构。

抗盐碱转基因大豆对根际与非根际土壤氨氧化古菌多样性的影响

采用PCR—DGGE技术,研究了抗盐碱转基因大豆(SRTS)对根际与非根际土壤氨氧化古菌(AOA)群落多样性的影响。结果表明,在非根际土壤中,SRTS的氨氧化古菌DGGE条带数、多样性指数显著高于其受体亲本黑农35和其他两种大豆处理,而均匀度指数较低;在根际土壤中,SRTS的DGGE条带数和多样性指数均高于其受体亲本,但并不显著,其均匀度指数则显著高于其他处理;每种大豆自身根际与非根际比较显示,SRTS非根际氨氧化古菌DGGE条带数、多样性指数明显高于根际,均匀度指数却低于根际,而其受体亲本与其他两个处理反之。聚类分析结果表明,SRTS的DGGE带谱与其他大豆处理差异较大,且自身非根际与根际处理差异显著,与其受体亲本黑农35相似性很低。测序结果表明,在SRTS处理中特有条带12、15和优势条带13、14均属于Uncultured crenarchaeote。在盐碱土壤生态系统中,SRTS提高了非根际土壤氨氧化古菌群落的多样性,但对根际土壤中氨氧化古菌的群落多样性有一定的抑制作用。

雷竹林土壤氨氧化微生物对不同肥料的响应

雷竹Phyllostachys violascens林冬季地表覆盖施肥为核心的集约经营技术被广泛推广应用,冬季覆盖以及施肥处理必将对土壤氨氧化微生物群落结构产生影响。为揭示雷竹林覆盖和施肥等集约经营措施对土壤氨氧化微生物的影响,进行了田间试验。设计如下2个试验:试验1为施用等量硝态氮复合肥:m(氮)∶m(五氧化二磷)∶m(氧化钾)=16∶16∶16的对照1(不覆盖)和处理1(覆盖);试验2为覆盖的4个不同肥料处理,分别为对照2(不施肥),处理1,处理2(尿素),处理3(尿素+氯化钾),各处理以含氮量360 kg·hm-2为标准折算成相应的肥料用量,氯化钾与复合肥等钾量折算。应用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术和定量PCR技术分析土壤氨氧化细菌(AOB)和氨氧化古菌(AOA)群落结构多样性和功能基因丰富度。结果表明:不同处理土壤氨氧化细菌和氨氧化古菌有较高比例的共性种类,群落结构尚未发生显著改变;前期未覆盖的对照1与其他前期曾覆盖的所有处理的氨氧化细菌群落结构差异相对较明显,同为前期覆盖的处理3与其他处理又稍有不同;土壤氨氧化细菌多样性为处理1明显高于(P<0.05)处理3;处理3氨氧化细菌和氨氧化古菌的基因的丰度均较高(P<0.05)。综合比较不同处理氨氧化细菌和氨氧化古菌的DGGE条带的多样性以及定量分析得出结论,处理3的氨氧化微生物多样性和功能基因最丰富,处理2最差。建议生产上采用尿素与氯化钾搭配施用,有利于土壤氨氧化微生物的活动和氮素循环利用。

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。

氨氧化基因丰度和潜在氨氧化速率对加拿大一枝黄花入侵和土壤类型的响应

【目的】土壤类型和植物入侵影响土壤微生物群落结构和功能,基于此,我们研究加拿大一枝黄花(Solidago canadensis)入侵两种类型土壤后,土壤中氨氧化古细菌(AOA)和氨氧化细菌(AOB)的基因丰度和潜在氨氧化速率(PAOR)的变化规律及影响机理。【方法】云南和浙江是加拿大一枝黄花入侵的重点地区,本研究在云南省滇池周边的海东湿地公园、捞鱼河湿地公园和安乐村(土壤类型均为冲积土)以及浙江省东部的杭州湾湿地公园、临海上盘镇和路桥镇峰江村(土壤类型均为黄泥田土),分别选择一块采样地,面积为100~150m^2。在每块采样地加拿大一枝黄花入侵(Mono)和未入侵(Nat)之处,划出0.5 m×0.5 m,采集土壤和植物样品。Mono和Nat地块相距10~20 m,每个地块重复3次。采用qPCR和室内培养技术分析土壤中AOA、AOB基因丰度和PAOR,用植物生态和土壤化学方法分析植物生物量和土壤化学性状。【结果】加拿大一枝黄花入侵后,冲积土中AOA丰度和PAOR显著下降,黄泥田土中AOA丰度和PAOR却显著提高,而AOB丰度在两种类型土壤中均显著提高。Nat冲积土中AOA丰度和PAOR大于黄泥田土,而Mono条件下冲积土中AOA丰度和PAOR小于黄泥田土,AOB丰度在两种土壤类型中均变化较小。Mono样地植被地上部分和地下部分生物量、土壤有机质含量和pH是影响冲积土和黄泥田土AOA丰度和PAOR的重要因素。与AOA不同,冲积土AOB丰度仅受植物地下部分生物量的影响,而黄泥田土AOB丰度同时受植物地下部分生物量、土壤总磷含量和pH影响。【结论】加拿大一枝黄花入侵大大增加了植被地上部和地下部生物量,进而为微生物提供了大量的碳源,同时提高了土壤pH,因此,氨氧化细菌AOB的丰度显著增加。土壤类型仅影响AOA的丰度,对AOB和氨氧化潜力没有显著影响,而加拿大一枝黄花入侵显著影响两类土壤中的AOA、AOB丰度以及氨氧化潜力。

西南地区pH影响紫色土硝化作用机制研究

硝化作用是一个对pH高度敏感的典型过程,但pH影响土壤硝化作用的机制尚不完全明了。本研究以西南地区3种发育于同一母质的不同pH的紫色土(酸性紫色土pH=5.7,中性紫色土pH=7.3,石灰性紫色土pH=8.0)作为供试材料,研究pH对紫色土硝化强度及氨氧化微生物的长期效应;通过人为添加酸(H_2SO_4)或碱(NaOH)短期改变土壤pH的方法,研究pH对紫色土硝化作用强度、氨氧化微生物活性及丰度的短期效应。结果表明,pH的短期改变对酸性与石灰性紫色土的硝化作用无显著影响(P>0.05),但对中性紫色土的硝化速率影响显著(P<0.05);氨氧化古菌(AOA)的amo A基因在酸性土壤环境中的表达更高(3.04×10~8/g干土,AOA/AOB=31.8),而氨氧化细菌(AOB)则更适应于石灰性紫色土环境(2.35×10~8/g干土,AOA/AOB=0.07)。研究表明,紫色土的硝化作用强度受pH的影响显著,且在不同pH土壤中其作用机制各不相同。硝化微生物群落和活性主导了酸性和石灰性紫色土中的硝化作用,而中性紫色土中的硝化作用则是由底物浓度所主导。研究推测长期稳定的pH是影响硝化微生物群落和活性的关键因素,而pH的短期改变则主要影响硝化反应的底物有效性。

种植年限对大棚蔬菜地土壤微生物群落结构多样性的影响

利用常规理化分析、微生物培养方法及Biolog微生物自动分析系统和PCR-DGGE手段分析了瑞安市不同种植年限大棚蔬菜地土壤微生物群落生态功能多样性和遗传功能多样性的变化特征,探讨长期大棚设施栽培对土壤微生物性质的影响。结果表明,随着种植年限的增加,大棚蔬菜地土壤全盐量及pH显著升高,土壤有机质显著下降;土壤微生物生态功能多样性、群落和功能发生了明显的变化,其中,土壤中总细菌的遗传功能多样性未发生了显著性变化,但氨氧化细菌(AOB)优势种群发生了显著改变,且多样性从丰富变为较单一;土壤氨氧化古菌(AOA)受施肥、植被及土壤pH等环境因素影响较小,当大棚种植年限足够长时其多样性不仅没有减少,反而呈现增加的趋势。

不同类型稻田中全程氨氧化微生物的分异特征

选用微碱性氮贫瘠的上海市崇明岛稻田和微酸性氮丰富的南京市稻田剖面(0~50 cm),比较研究稻田土壤中氨氧化微生物类群丰度的差异及其环境驱动机制,评价其与氨氧化潜力的内在关系。结果表明,崇明稻田的净硝化速率为12.82~22.30 mg/(kg·d),明显高于南京稻田[4.26~7.46 mg/(kg·d)]。崇明稻田土壤剖面的Comammox amoA基因总拷贝数(Clade A与Clade B之和)均值为1 g 8.8×106拷贝,是南京稻田的2.4倍,且Clade A与Clade B的比值范围为2.5~12.7,证实了Comammox存在于2种不同类型的稻田土壤中。崇明稻田和南京稻田剖面的氨氧化细菌(AOB)的amoA基因拷贝数均值分别为1 g 3.75×108拷贝和1.23×108拷贝,氨氧化古菌(AOA)的amoA基因拷贝数均值分别为1 g 2.05×107拷贝和0.35×107拷贝,这2种菌群基因拷贝数均在10.1~20.0 cm土层达到最高。回归分析发现,2个稻田中氨氧化细菌(AOB)对氨氧化潜力的贡献率达到90%~94%,而Comammox仅为3%左右,表明氨氧化细菌(AOB)在氨氧化过程中发挥主要作用。

稻田垄作免耕对紫色水稻土硝化微生物的影响

为研究长期垄作免耕对紫色水稻土硝化微生物的影响,以常规平作和冬水平作作为对照处理,采用实时荧光定量PCR对土壤氨氧化细菌（AOB）和氨氧化古菌（AOA）的amoA基因拷贝数进行了测定.结果表明：垄作免耕显著增加土壤有机质和全氮含量.垄作免耕条件下,AOB的amoA基因拷贝数为8.3×10^5/g干土,比常规平作和冬水平作分别高43%,158%;AOA的amoA基因拷贝数为4.5×10^7/g干土,比常规平作和冬水平作分别高201%,632%,均具有显著性差异（p〈0.05）,稻田垄作免耕可增加土壤中硝化微生物的数量,对土壤中具有硝化功能的氨氧化细菌和氨氧化古菌具有积极影响.3种耕作方式土壤中AOA amoA基因拷贝数均比AOB amoA基因拷贝数高1-2个数量级,AOA可能在其中起重要作用.

生物炭与有机肥对菜田土壤氨氧化菌丰度的影响

通过土壤培育试验,运用定量PCR技术,研究了添加生物炭和有机肥对土壤氮营养及氨氧化古菌(AOA)和氨氧化细菌(AOB)丰度的影响。结果表明,土壤培育时间、有机肥显著增加硝态氮的含量(P<0.001),促进硝化作用;生物炭通过抑制有机氮矿化作用降低硝化作用,106d时生物炭处理的硝态氮、可溶性总氮含量低于没有生物炭的处理(P<0.05),并且中和了有机肥对矿化作用的促进效应。随着处理时间的延长,生物炭促进氨氧化菌群的丰度,AOA丰度的提高较AOB显著,且AOA丰度的变化与硝态氮含量的变化呈正相关。因此认为AOA是土壤中氨氧化作用的主要驱动力,且生物炭与有机肥主要对AOA的丰度产生影响。

氨氧化古菌生态学及其在湖泊生态系统中的研究进展

近百年来,氨氧化细菌一直被认为是全球氨氧化过程的主要驱动者。然而,近年来发现了另一类具有氨氧化能力的微生物———氨氧化古菌,并进一步证实了其广泛分布于各种生态系统中,且在数量上较氨氧化细菌占明显优势。概述了氨氧化古菌的生态分布、系统发育、丰度及环境影响因子,重点综述了氨氧化古菌在湖泊生态系统中的生态学研究进展。

牛粪堆肥高温期氨氧化古菌与氨氧化细菌的多样性分析

堆肥化过程中,氨氧化微生物对堆肥原料的氮素转化和氮损失影响重大。为了分析牛粪堆肥高温期微生物的多样性,研究以氨单加氧酶基因(amoA)为标记,分析了牛粪堆肥高温阶段氨氧化古菌(Ammonia-Oxidizing Archaea,AOA)和氨氧化细菌(Ammonia-Oxidizing Bacteria,AOB)菌群多样性。结果表明,在AOB类群中,亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)和亚硝化螺菌属(Nitrosospira)克隆子数量分别占整个克隆文库的59.3%和40.7%,它们是堆肥高温期的优势氨氧化细菌,但是Nitrosomonas的数量比Nitrosospira更占优势。在AOA群落中,soil/sediment菌群占据绝对数量优势,其克隆子数量占AOA文库的94.2%,sea/sediment菌群仅占5.8%。