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。

反硝化功能基因nirS和nirK及其检测技术研究进展

反硝化作用对维持环境氮平衡具有重要意义,其过程中亚硝酸盐向NO的转化是关键步骤,由亚硝酸盐还原酶控制,因此检测亚硝酸盐还原酶编码基因可以从分子生物学角度深入分析微生物种群特性和氮元素的转化规律,进而为评估生态环境健康状况等科研与生产活动提供支撑数据。重点综述了近年来反硝化作用功能基因nirS和nirK及其检测技术的研究进展,并对未来可预期的检测技术进行了展望,以期为该领域的研究人员提供参考。

辽河口沉积物反硝化过程研究-以反硝化功能基因丰度及nirK型细菌群落结构分析为例

近年来,辽河口沿岸人类活动频繁,工农业活动发达,大量的氮、磷等营养物质输入至感潮河段继而排放入海,导致辽河口水体富营养化程度加剧。沉积物区域是反硝化作用的重要发生地和微生物富集地。微生物能够将沉积物中的硝酸盐及亚硝酸盐还原为N2O和N2释放到大气中,进而减轻河口生态系统氮负荷。本文中的实验采用定量PCR技术测定辽河口表层沉积物反硝化过程功能基因narG、nirK、norB、nosZ的基因丰度,结果表明,主导硝酸盐还原的narG功能基因丰度最高。使用高通量测序技术对nirK型功能基因进行测序,结果显示,在辽河口反硝化细菌中Devosia、Phaeobacter、Alcaligenes、Pseudomonas菌属丰度较高。反硝化功能基因的丰度主要受到沉积物粒径的影响,norB基因丰度与多个环境因子显著相关。nirK型反硝化细菌的群落结构和多样性主要受盐度、pH、溶解氧以及NO2−的影响。研究分析了反硝化功能基因丰度和细菌群落结构及其主要影响因子,其结果为辽河口水体富营养化中氮元素归趋的认知提供理论依据。

减施化肥对水稻土壤nirK型反硝化菌丰度的影响

设置不施肥(CK)、单施化肥(NPK),紫云英配施80%化肥(MF80)、紫云英配施60%化肥(MF60)和紫云英配施40%化肥(MF40)5个施肥处理,采用荧光定量PCR技术,研究了紫云英配施减量化肥对水稻土壤nirK型反硝化菌丰度的影响。结果表明,MF60处理是一种既节能又高效的施肥制度;种植绿肥的,土壤有机质含量明显增加,在化肥减施的情况下,土壤全氮和有效氮的含量并不降低;与单施化肥相比,绿肥配施减量化肥降低了土壤反硝化潜势;种植绿肥的土壤nirK基因丰度显著低于单施化肥处理;土壤nirK基因丰度与土壤反硝化潜势呈极显著正相关。

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。

撂荒地亚硝酸还原酶基因nirK和nirS丰度动态

使用荧光定量PCR法测定亚硝酸还原酶基因(nirK和nirS)遗传特异性片段,研究了草原撂荒地土壤反硝化微生物丰度随着撂荒时间的变化。结果表明,轻度放牧草原和3种不同撂荒时间地的土壤中nirK基因型反硝化微生物丰度都显著高于nirS基因型反硝化微生物丰度(P<0.05)。土壤nirK及nirS基因型反硝化微生物丰度撂荒地和轻度放牧地之间均有显著差异(P<0.05),但3种撂荒地均未发生显著变化(P>0.05)。此外,这两种基因型反硝化微生物丰度之间有极显著线性负相关关系(P<0.001)。以上结果说明,nirK和nirS基因型反硝化微生物对环境因子的响应有差异。

有机肥施加对红壤中反硝化细菌nirK基因多样性影响

为了解有机肥施用对于红壤中反硝化细菌群落结构的影响,设置了4个处理:CK(不施肥)、LM(低量有机肥)、ML(高量有机肥+石灰)和HM(高量有机肥)进行研究,并通过末端限制性片段长度多态性(T-RFLP)和克隆文库的DNA测序估计了nirK基因的多样性。结果表明:各处理分别挑选的288个阳性克隆子可分为78个类型,各处理nirK文库中的优势类群属于同一种类型,在CK处理中的占比为51%,在其他3个处理中的占比依次为33%、32%和27%。4个文库之间两两的相似性在37.50%~45.34%,系统进化树分析表明,51个OTUs测序结果中6个OTUs与苍白杆菌属的相似性最高,占测序总数的11.8%;其余45个OTUs属于未培养类型,占测序总数的88.2%。有机肥添加有助于提高nirK基因的多样性,并且出现了红壤原始环境中未出现的反硝化细菌类型。

不同植被恢复模式下呼伦贝尔沙地土壤反硝化细菌nirK基因组成结构和多样性研究

本研究选取呼伦贝尔沙地5种植被恢复模式（单播冰草、单播羊柴、单播柠条、冰草＋柠条和冰草＋柠条＋羊柴＋披碱草）为研究对象，以完全退化的沙地为对照，采用分子生物学技术分析了土壤反硝化细菌nirK基因组成结构和多样性，并探讨了与土壤理化因子的相关性。结果表明，土壤反硝化细菌nirK基因组成存在明显差异。单播羊柴模式土壤反硝化细菌nirK基因多样性指数最高，其次为单播冰草和单播柠条，而两种混播模式最低，这5种植被恢复模式均显著高于对照裸地。序列和系统发育分析结果表明，所获得的nirK基因片段与NCBI数据库中的nirK基因的相似度在81％～99％之间，分别归属于苍白杆菌属、根瘤菌属及不可培养的细菌，其中与不可培养细菌相关的片段占到总数的50％以上。典范对应和相关分析结果表明，速效磷、pH、全氮、全磷和含水量对反硝化细菌的影响均达到显著水平，且5种理化因子问均具有极显著相关性，说明这5种理化因子相互关联，共同对反硝化细菌nirK基因组成变化起到决定作用。

若尔盖高原湿地泥炭沼泽土亚硝酸盐还原酶(nirK)反硝化细菌群落结构分析

若尔盖泥炭湿地是世界少有的低纬度永久冻土湿地,具有高海拔、高紫外辐射、高有机质的特点。该区域N2O的排放量对全球气候变暖有重要影响。对若尔盖高原湿地泥炭沼泽土中的亚硝酸盐还原酶(nir K)反硝化细菌群落结构多样性进行分析,以期揭示该区域N2O释放的微生物调控机制。基于若尔盖高原湿地泥炭沼泽土的理化性质和反硝化活性(PDA),结合限制性酶切片段长度多态性(Restriction fragment length polymorphism,RFLP)技术、克隆文库及分子测序对该生态系统中的nir K反硝化细菌群落结构及多样性进行分析。反硝化活性测定结果显示:阿西地区>麦溪地区>分区地区,反硝化活性与土壤有机碳、总氮和丰富度呈显著正相关(P<0.05)。Shannon-wiener多样性指数以阿西最高、分区最低。3个样品中共测序15条nir K基因代表序列,系统发育表明若尔盖高原湿地优势nir K反硝化菌群为变形门菌群。其中,阿西地区主要为α-变形菌门,麦溪地区主要为β-变形菌门,分区地区无法确定优势种群。冗余分析(Redundancy analysis,RDA)显示:有效钾和有效磷是影响nir K反硝化细菌群落结构的关键环境因子。本论文显示,若尔盖高原湿地存在着明显的反硝化作用,调控这些反硝化作用的nir K反硝化细菌多样性较高,且与土壤有效钾和有效磷密切相关。

泗顶矿区植物根际和非根际土壤反硝化细菌群落特征

为了探讨植物种类和土壤性质如何影响重金属污染严重矿区的土壤反硝化过程,本研究以广西柳州泗顶铅锌矿区上游、尾矿和下游3个区域优势植物——蜈蚣草、芦苇和五节芒的根际和非根际土壤为研究对象,采用高通量测序技术和荧光定量PCR技术,分析了3种优势植物根际和非根际土壤中nirK型和nirS型反硝化细菌的群落结构、丰度和多样性特征。结果表明:罗河杆菌属(nirS型)和慢生根瘤菌属(nirK型)为根际和非根际土壤中的优势菌属,所占比例分别为2.6%~67.8%和4.1%~38.1%。尾矿区根际及非根际土壤中nirS和nirK基因的丰度范围分别为1.45×10^(6)~7.78×10^(6)基因拷贝数·g^(-1)(以干土计)和1.10×10^(6)~5.70×10^(6)基因拷贝数·g^(-1),显著低于上游区和下游区(P<0.05)。3种优势植物根际土壤的Shannon指数和ACE指数均大于非根际土壤。多元线性回归分析和Mantel检验表明,土壤含水率、总碳、总氮和总磷含量是影响泗顶矿区3种优势植物根际和非根际反硝化细菌群落组成的主要因素。研究表明,植物种类和土壤性质共同影响了矿区土壤的反硝化过程,并对反硝化微生物的丰度、群落结构和多样性产生了影响。

黄土高原紫花苜蓿种植对土壤反硝化细菌群落的影响

研究依托布设于黄土高原的长期定位试验,以紫花苜蓿(Medicago sativa)不同种植年限(2年、9年和18年)土壤为研究对象,玉米(Zea mays)地为对照,基于高通量测序技术和荧光定量PCR技术,结合冗余分析和分子生态网络构建,通过微生物标志物(nirK和nirS)对黄绵土区玉米农田和长期种植紫花苜蓿土壤反硝化细菌群落结构和多样性展开研究。结果表明,黄绵土区nirK基因丰度明显高于nirS基因丰度,具有nirK和nirS基因的反硝化细菌主要隶属于变形菌门(Proteobacteria)。nirK型反硝化细菌已分类优势属为副球菌属(Paracoccus,1.10%~39.94%)、无色杆菌属(Achromobacter,0.07%~12.50%)和中华根瘤菌属(Sinorhizobium,0.50%~7.60%),且紫花苜蓿地副球菌属相对丰度显著高于玉米农田(P<0.05),随紫花苜蓿种植年限延长相对丰度逐渐增加;无色杆菌属相对丰度表现为紫花苜蓿地显著低于玉米农田(P<0.05),丰度随苜蓿种植年限的延长逐渐降低;nirS型反硝化细菌优势属为罗河杆菌属(Rhodanobacter,1.42%~5.20%)。相关性分析表明,nirK反硝化基因丰度变化对土壤环境因子无明显响应,而nirS反硝化基因丰度与土壤有机碳、全氮和微生物量碳含量呈显著正相关,与土壤水分和有效磷含量呈显著负相关。冗余分析结果表明,土壤水分(P=0.002)和有机碳(P=0.020)是nirK型反硝化细菌群落组成变化的主导因子,土壤有效磷(P=0.006)是nirS型反硝化细菌群落结构产生变化的主导因子。分子生态网络分析表明,黄绵土区nirK型和nirS型反硝化细菌的群落之间均以协同合作关系为主。长期种植苜蓿显著影响土壤中反硝化细菌的群落组成,研究结果可为深入探索半干旱区土壤反硝化过程中的微生物机制提供重要科学依据。

Cu-NiR与cd_(1)-NiR——两类反硝化亚硝酸还原酶研究进展

亚硝酸还原酶(Nitrite Reductase,NiR)是自然界氮循环过程中催化亚硝酸盐还原的一类关键酶。其中,nirS和nirK基因编码合成的亚硝酸还原酶Cu-NiR和cd1-NiR是反硝化作用中的限速酶,二者功能类似但结构和辅助因子组成截然不同。研究发现这两类酶对不同环境梯度具有不同的响应机制。因此,本文详述了Cu-NiR和cd1-NiR的结构特征、相关微生物类群的分布和检测技术,并针对nirS和nirK基因表达和活性的影响因素进行了统计和分析,最后对未来的研究方向进行了展望。

作物茬口对黑土农田土壤反硝化细菌数量及群落结构的影响

【目的】反硝化作用导致农田土壤氮素损失和温室气体N2O的排放。研究不同作物茬口对土壤反硝化细菌群落结构的影响,旨在揭示作物茬口影响N2O排放的相关机制。【方法】定位试验位于黑龙江省海伦市前进乡光荣村(47°23′N,126°51′E),种植方式包括玉米连作(CC)、大豆连作(SS)以及玉米-大豆轮作,每年一季。取样时,轮作体系玉米已倒茬三次、大豆两次。采集CC、SS以及轮作体系中的大豆茬口(SSC)和玉米茬口(CSC)的表层土壤(0—15 cm)样品,利用实时定量PCR(qPCR)和高通量测序技术,分析土壤中的nirS和nirK型反硝化细菌丰度和群落组成。【结果】在4个作物茬口土壤中,CC处理的反硝化速率最高,玉米-大豆轮作体系中SSC和CSC处理的反硝化速率显著高于SS处理。轮作体系两个茬口SSC和CSC处理的nirS和nirK型反硝化细菌基因丰度多显著高于SS处理,而与CC处理多差异不显著。PCoA结果显示,SSC和CSC处理的nirS型反硝化细菌群落间差异显著,而CC和SS处理的nirK型反硝化细菌群落间存在显著差异。RDA分析结果表明,NO_(3)^(-)-N和C/N分别是nirS和nirK型反硝化细菌群落分异的最主要驱动因子。SEM分析结果显示,nirS型反硝化细菌群落与反硝化速率呈显著正相关(R^(2)=0.92),而nirS和nirK型基因丰度与土壤反硝化速率无显著相关关系。【结论】作物茬口显著影响黑土农田土壤反硝化细菌群落和丰度组成。反硝化细菌群落组成而非反硝化细菌丰度是反硝化速率变化的决定性因素,nirS型反硝化细菌对土壤反硝化作用贡献更大。

不同形态氮添加对毛竹林土壤N_(2)O排放的影响

【目的】氧化亚氮(N_(2)O)排放是亚热带地区氮损失的主要途径,我们研究了不同形态含氮化合物对土壤N_(2)O排放的影响。【方法】以毛竹(Phyllostachys edulis)林土壤为研究对象进行了室内培养试验。设置土壤中添加KNO_(3)、NH_(4)NO_(3)、NH_(4)Cl、KCl处理,以去离子水作为对照(CK),在25oC黑暗条件下培养。在培养0.5 h,1、3、5、7、14、28、60天,测定土壤N_(2)O排放速率,铵态氮(NH_(4)^(+)-N)、硝态氮(NO_(3)^(−)-N)、可溶性有机碳(DOC)和水溶性氮(WSN)含量,采用荧光定量PCR技术测定了土壤氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria,AOB)、氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea,AOA)、nirS、nirK、nosZⅠ、nosZⅡ基因丰度。【结果】培养第60天,氮添加与KCl添加处理均显著增加了土壤DOC含量,NH_(4)NO_(3)、NH_(4)Cl处理显著增加了WSN含量,但显著降低了土壤pH。氮添加及KCl添加处理均增加了土壤AOA、AOB、nirK基因丰度,降低了nosZⅠ、nosZⅡ基因丰度。氮添加处理N_(2)O排放速率均在培养第14天达到峰值,且相较于CK处理均增加了N_(2)O累积排放量,KNO_(3)、NH_(4)NO_(3)、NH_(4)Cl和KCl处理累积排放量的增幅分别为524.3%、771.1%、652.7%、98.6%。N_(2)O排放速率与NO_(3)^(−)、WSN、nirK基因丰度呈显著正相关,而与pH、nosZⅠ、nosZⅡ基因丰度呈显著负相关。【结论】铵态氮添加能显著促进毛竹林土壤N_(2)O的排放,其效果高于硝态氮,NH_(4)NO_(3)作为混合氮,外源性NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(−)-N同时输入对土壤N_(2)O排放的促进作用比单独添加NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(−)-N更显著,但并未出现叠加效应。

山东省盐渍化地区芦苇根际反硝化细菌群落结构研究

芦苇是山东省盐渍化地区常见的湿地盐生植物,对氮素转化以及氮去除有重要作用,其中微生物介导的反硝化过程被认为是主要的除氮机理。本研究以山东省不同盐渍化地区的芦苇根际土为材料,采用荧光定量PCR技术及高通量测序技术,对nirS、nirK及nosZ 3种基因型反硝化细菌的丰度以及nosZ基因型反硝化细菌的多样性、群落分布进行比较分析。结果表明,山东省盐渍化地区的芦苇根际中nosZ基因的拷贝数最高,昌邑和寿光地区的芦苇根际nirK基因拷贝数高于nirS,东营和滨州的芦苇根际nirS基因拷贝数高于nirK。固氮螺菌属(Azospirillum)是山东省盐渍化地区芦苇根际的优势反硝化细菌,尤其在昌邑(39.1%)和滨州地区(35.1%),Oligotropha是寿光芦苇根际丰度最高的反硝化菌(27.3%),假单胞菌属(Pseudomonas)是东营地区芦苇根际丰度最高的反硝化细菌(34.4%)。滨州地区的芦苇根际反硝化细菌多样性最高。昌邑和寿光两地的芦苇根际nosZ反硝化细菌群落结构相似,东营和滨州两地nosZ反硝化细菌群落组成差异较小。土壤的含盐量、Na+含量、含水量、总碳含量、铵盐以及pH值等环境因子均可影响芦苇根际nosZ基因型反硝化细菌的群落结构。

施肥对设施菜地nirK型反硝化细菌群落结构和丰度的影响

采用末端限制性片段多态性分析（T-RFLP）和实时荧光定量PCR（Real-timePCR）方法,研究了甘肃武威设施菜地不同施肥条件下0-20cm、20-40cm土层中土壤nirK型反硝化细菌群落结构和丰度的变化。结果表明：施肥对土壤中nirK型反硝化细菌的群落结构具有明显影响,且对70、156、190bp片段所代表设施菜地土壤优势种群影响最显著。施肥对0-20cm土层nirK型反硝化细菌丰度有明显影响,其最大值出现在全有机肥（M）处理、为每克干土2.16107个拷贝数,分别是对照（CK）和全化肥（NPK）处理的2.04和2.02倍。设施菜地土壤0-20cm与20-40cm土层nirK型反硝化细菌的优势种群及其基因丰度均存在显著差异,且设施菜地土壤中nirK型反硝化细菌的群落结构和丰度与大田差异明显。土壤pH值、有机质及硝酸盐含量均影响nirK型反硝化细菌的群落结构和丰度。系统发育分析结果表明,土壤中除存在与厌氧反硝化细菌亲缘相近的nirK型反硝化微生物外,还存在与好氧反硝化菌亲缘关系相近的nirK型反硝化微生物,如根瘤菌属、苍白杆菌属、土壤杆菌属等。

小兴安岭3种原始红松混交林土壤nirK型反硝化微生物群落特征

【目的】分析小兴安岭地区3种典型原始红松林下土壤nirK型反硝化微生物的群落结构和多样性,探索影响原始红松林土壤nirK型反硝化微生物群落的关键土壤理化因子。【方法】在黑龙江省伊春市小兴安岭凉水自然保护区内采集3种原始红松林(云冷杉红松林、椴树红松林和枫桦红松林)林下土壤样品,提取土壤微生物总DNA,PCR扩增反硝化过程中的关键酶——硝酸盐还原酶的编码基因nirK高变区片段,采用Illumina MiSeq技术对其进行测序,并运用生物信息学技术分析nirK反硝化微生物的群落结构和多样性。【结果】共获得3种林型土壤nirK型基因的848 312条有效序列,761 912条优质序列,平均长度为320 bp。3种原始红松林土壤nirK型反硝化微生物分属于三界(细菌、古菌和无明确分类地位)。3种林型土壤中均含有大量未被鉴定的nirK型基因序列,在已鉴定的nirK型反硝化微生物中各林型均以变形菌门(Proteobacteria)为主,核心菌属为慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)、红假单胞菌属(Rhodopseudomonas)、固氮螺菌属(Azospirillum)和伯霍尔德杆菌属(Burkholderia)。α多样性分析显示:3种原始红松林nirK型反硝化微生物的4种α多样性指数(Shannon指数、Simpson指数、Ace指数和Chao1指数)没有显著差异。但β多样性分析显示:3种林型土壤nirK型反硝化微生物群落组成差异显著(R=0.25,P<0.05)。Metastats分析表明:3种林型土壤中丰度存在显著差异的是拟杆菌门(Bacteroidetes)、广古菌门(Euryarchaeota)和变形菌门(Proteobacteria)。土壤铵态氮和全氮含量是显著影响林下土壤nirK型反硝化微生物群落组成的主要理化因子(P<0.05)。【结论】3种原始红松林土壤理化性质差异没有对nirK型反硝化微生物的α多样性指数产生显著影响,但导致β多样性差异显著,其中铵态氮和全氮含量是显著影响3种原始红松林土壤nirK型反硝化微生物群落组成的主要因子。

不同类型秸秆还田对稻田土壤nirK型反硝化细菌群落结构的影响

为探明油菜、蚕豆、小麦秸秆还田对稻田土壤nirK型反硝化细菌群落结构的影响,采用IlluminaMiseq高通量测序法,研究了盆栽试验条件下单施化肥(NS)、油菜秸秆+化肥(RS)、蚕豆秸秆+化肥(BS)和小麦秸秆+化肥(WS)4个处理对稻田土壤nirK型反硝化细菌群落多样性及群落结构的影响。结果表明,相比NS处理,秸秆还田(RS、BS和WS处理)对nirK基因微生物的多样性指数没有显著影响(P>0.05),而RS处理的微生物多样性指数显著高于BS和WS处理(P<0.05)。Venn分析结果显示,相比NS处理,秸秆还田增加了红螺菌目(Rhodospirillales)。此外,RS处理增加了unclassified Proteobacteria miscella neous,BS和WS处理增加了红细菌目(Rhodobacterales)。相比NS处理,秸秆还田改变了nirK基因微生物的共有目群落组成,而秸秆类型显著改变了共有目的相对丰度。综上所述,还田秸秆类型对nirK基因微生物的多样性和目水平微生物的群落结构均有显著影响,其中油菜秸秆还田的影响强于蚕豆和小麦秸秆。

环境因素对不同工艺人工湿地反硝化功能基因丰度影响

反硝化细菌在人工湿地对N元素去除的过程中发挥着关键作用。为了解湿地类型、基质、植被和水力负荷及物理参数对人工湿地反硝化功能细菌丰度的影响,构建了9个不同工艺组合的人工湿地小试装置。利用实时荧光定量PCR技术检测湿地基质中反硝化功能基因nir S,nir K和nos Z的丰度。结果显示,湿地中nir S,nir K和nos Z丰度(以每ng总DNA中的拷贝数计)分别为4.88×103~2.13×105copies/ng,1.2×101~2.14×103copies/ng和1.98×103~2.09×105copies/ng,其中nir S显著高于nir K丰度,nir S丰度与湿地出水的p H显著正相关。分析湿地4种设计参数对反硝化功能基因丰度的影响程度,结果显示,对nir S丰度影响程度大小依次为湿地类型>植被类型>水力负荷>基质类型,水平潜流和上行垂直流人工湿地中nir S丰度显著高于下行垂直流人工湿地,无植物人工湿地nir S丰度显著高于有植物人工湿地;对nir K丰度影响程度大小依次为湿地类型>植被类型>基质类型>水力负荷,水平潜流人工湿地nir K丰度显著高于下行垂直流湿地;对nos Z丰度影响程度大小依次为湿地类型>水力负荷>植被类型>基质类型,但影响都不显著。