渭北旱塬长期施肥试验中氨氧化细菌的多样性及群落结构分析

以中国科学院长武黄土高原农业生态试验站23 a长期施肥定位试验的土壤样品为研究对象,通过构建氨氧化细菌的amoA基因克隆文库,采用PCR-RFLP方法分析了裸地（LD）、种植不施肥（CK）、单施氮肥（N）、单施磷肥（P）和氮磷共施（NP）这5个处理条件下土壤中氨氧化细菌的多样性及其群落结构。结果表明,N处理的土壤中氨氧化细菌的Shannon-Wiene（rH′）和Margalef（dM）a指数均最高,其次是CK、NP、P,而LD处理中最低,表明长期单施氮肥后增加了土壤中氨氧化细菌的多样性和丰富度,长期种植作物后也同样会增加土壤中氨氧化细菌的多样性和丰富度,但单施磷肥和氮磷共施后土壤中氨氧化细菌的多样性和丰富度都有所降低。基于amoA基因建立的系统进化树显示,所有来自于各处理条件下土壤中氨氧化细菌的优势种群都是属于Nitrosospira和Nitrosospira-like,与Nitrosospira cluster 3聚为一组,但优势菌种在克隆文库中所占的比例不同,表明不同的施肥处理下土壤中氨氧化细菌的群落结构发生了改变。     

长期施肥与覆膜对土壤细菌、泉古菌和氨氧化微生物丰度的影响

施肥与覆膜等农田管理措施能够改变土壤的物理化学性质,这直接影响着驱动氨氧化过程的氨氧化微生物,而氨氧化过程是硝化作用的限速步骤。以沈阳农业大学棕壤长期施肥与覆膜试验站为平台,采用荧光定量PCR技术,研究了5种施肥制度下[不施肥(CK)、氮肥(N)、氮磷肥(NP)、有机肥(M)和有机无机配施(MNP)]土壤细菌、泉古菌和氨氧化微生物数量的变化。结果表明,不同施肥处理细菌、泉古菌、氨氧化细菌和氨氧化古菌的基因拷贝数平均值分别为0.52×109～4.20×109、2.14×108～9.69×108、0.21×107～6.89×107和0.26×107～74.70×107copies g-1干土。与CK相比,有机肥处理(M、MNP)能显著增加土壤细菌的丰度,化肥处理(N、NP)则相反;施肥尤其是化肥处理(N、NP)均能降低泉古菌和氨氧化古菌的丰度;有机肥处理(M、MNP)显著增加了氨氧化细菌的丰度。细菌、泉古菌、氨氧化细菌和氨氧化古菌丰度均与pH值存在显著正相关关系(P0.05),细菌和氨氧化细菌丰度则主要受全碳含量的影响,而细菌、泉古菌和氨氧化细菌丰度与铵态氮、硝态氮含量存在极显著负相关关系(P0.01)。研究结果可为进一步探讨农田生态系统中氨氧化微生物对不同管理措施的响应机制及其在氮素转化中的作用提供科学依据。     

长期施肥对氨氧化古菌丰度及群落结构的影响

【目的】氨氧化古菌对土壤氮素转化有着重要的作用。本研究以长期定位施肥黄泥田土壤为研究对象探讨了长期不同施肥模式对土壤氨氧化古菌数量和多样性的影响,为制定合理的施肥制度提供理论基础。【方法】试验在福建省农科院试验站上进行,以30年长期定位施肥的红壤性水稻土为研究对象采用荧光定量PCR和克隆文库技术,研究了长期不同施肥模式对氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea,AOA)丰度及群落结构的影响。试验设4个处理:1)不施肥(CK);2)单施氮磷钾肥(NPK);3)氮磷钾肥配施牛粪(NPKM);4)氮磷钾肥配施秸秆(NPKS)。小区面积为12 m~2每个处理设3个重复。土样采集时间为2012年10月份(水稻收获后),测定土壤养分和氨氧化古菌的数量及多样性。【结果】1)与CK相比,NPKM和NPKS处理显著增加了土壤有机质含量,NPKM和NPKS处理之间无显著差异。2)与CK相比施肥均能提高土壤全氮含量;NPKM和NPKS处理能够显著提高土壤全磷含量,NPKM处理全磷含量最高;仅NPKS处理能显著增加全钾含量。3)与CK相比,长期施肥均能提高土壤有效氮(AN)、速效磷(AP)和速效钾(AK)的含量,并且NPKM处理AN和AP含量最高,NPKS处理中AK含量最高。4)与CK相比,长期施肥均对土壤pH值无显著影响。5)与CK处理相比,NPKM和NPKS处理的amoA基因拷贝数显著增加增加幅度分别为168.4%和95.7%;单施化肥处理与CK无显著差异。土壤氨氧化古菌数量与土壤有机质含量呈显著正相关,与土壤全磷、有效氮、速效磷和速效钾含量呈极显著正相关。6)长期不同施肥处理影响土壤氨氧化古菌的种群结构,单施化肥增加了土壤AOA的多样性,而化肥配施有机肥则降低了AOA的多样性。7)本试验中得到的土壤氨氧化古菌amoA基因序列均为不可培养的古菌,包括泉古菌(Crenarchaeote)和奇古菌(Thaumarchaeote)。本试验所得氨氧化古菌绝大多数与来自土壤、沉积物的amoA基因克隆非常相似,少数与水体环境相似。【结论】不同培肥模式下,土壤中氨氧化古菌均为不可培养的古菌,包括泉古菌(Crenarchaeota)和奇古菌(Thaumarchaeota),然而水稻土壤养分和氨氧化古菌丰度及群落结构变化显著。单施化肥的作用不明显,有机无机肥配施有利于土壤有机质和养分的积累以及氨氧化古菌的生长增加了氨氧化古菌优势菌群的比例。     

长期施肥对黄棕壤性水稻土氨氧化细菌多样性的影响

以湖北省农科院长期施肥试验站的黄棕壤性水稻土为研究对象,采用PCR-DGGE方法,研究了氮肥（N）、氮磷（NP）、氮磷钾（NPK）、有机肥（M）、有机肥+氮磷钾（MNPK） 长期施用对土壤氨氧化细菌遗传多样性的影响。结果表明,与长期不施肥处理（CK）相比,长期施肥提高了黄棕壤性水稻土有机质、全氮、微生物量碳氮（SMB-C、SMB-N）含量,并改变了氨氧化细菌的群落结构。其中有机肥与化肥长期配施下氨氧化细菌的多样性高于化肥处理。氨氧化细菌聚类分析表明,稻麦收获后土壤氨氧化细菌DGGE图谱分别聚为一个族群;同一作物收获后,M和MNPK聚为一类,N、NP、NPK和CK聚为一类,后者内部分类在两季作物间有差别。DGGE指纹图谱条带序列分析表明,供试土壤的优势氨氧化细菌为-变形菌纲的亚硝化单胞菌和亚硝化螺旋菌。     

稻田厌氧氨氧化菌群落结构对氮肥的响应

为探明稻田厌氧氨氧化菌多样性及其对氮肥用量的响应状况,利用厌氧氨氧化菌16S rRNA基因特异引物对定位试验稻田土壤DNA进行PCR-DGGE(聚合酶链反应变性梯度凝胶电泳)并结合DNA克隆测序,研究了氮肥供应量对厌氧氨氧化菌群落结构的影响。DGGE图谱及依据其条带位置和亮度数值计算的多样性指数均显示:高氮处理[N3:225 kg(N).hm 2]的厌氧氨氧化菌群落结构多样性在表层或根层土壤中均显著(P<0.05)高于中、低氮[N2:150 kg(N).hm 2;N1:75 kg(N).hm 2]处理和不施肥对照(CK);同时,高氮处理下表层土壤厌氧氨氧化菌群落多样性指数显著高于根层土壤(P<0.05)。冗余分析(RDA)结果表明,表层土壤中厌氧氨氧化菌群落结构组成与不同氮肥水平处理存在显著相关性(P=0.006)。此外,本试验获得厌氧氨氧化菌DGGE条带DNA序列18条,登录GenBank并获得登录号。研究表明稻田厌氧氨氧化菌群落结构对高氮水平具有较强的响应,尤其是在表层土壤中。     

黄土旱塬长期施肥对小麦连作土壤养分和水分的影响

利用长期定位实验,在黄土高原旱地研究不同施肥下小麦连作22年后土壤养分及水分的变化状况,为合理利用水肥资源提供参考.在对照(CK)、单施氮肥(N)、单施磷肥(P)、单施有机肥(M)、氮磷化肥配施(NP)、氮磷化肥与有机肥配施( NPM)6个不同长期施肥处理中,测定耕层(0～20 cm)土壤的基础养分和土壤剖面(0～30...     

稻田土壤厌氧氨氧化菌群落结构对长期不同施肥的响应

研究长期不同施肥稻田土壤厌氧氨氧化微生物丰度和群落结构组成,深入认识稻田厌氧氨氧化菌对不同施肥的响应机理,可为合理施肥和理解湿地生态系统厌氧氨氧化过程提供科学依据。设置不施肥(CK)、单施无机肥(NPK)、无机肥配施牛粪(NPKM)、无机肥加秸秆还田(NPKS)四个处理,采用荧光定量PCR和高通量测序对不同施肥模式下水稻土厌氧氨氧化细菌丰度和群落结构进行分析。结果发现,不同处理之间厌氧氨氧化细菌丰度具有显著差异(p0.05),表现为NPKMNPKSNPKCK,且与有机质、全氮和铵态氮含量具有显著相关性(p0.05)。高通量测序结果表明,不同施肥处理主要的厌氧氨氧化菌为Candidatus Brocadia、Candidatus Anammoxoglobus和Candidatus Scalindua,其中优势种群为Candidatus Brocadia。菌群的多样性分析表明,CK和NPKS处理的厌氧氨氧化菌群落结构多样性香农指数(Shannon index)、辛普森指数(Simpson index)和丰富度指数(Chao 1 index)显著高于NPKM和NPK处理(p0.05)。上述结果表明,长期施肥改变了厌氧氨氧化菌的数量和群落结构。有机无机肥配施更有利于提高厌氧氨氧化菌丰度。然而,不同施肥措施对厌氧氨氧化菌的多样性影响不同,无机肥加秸秆还田提高了厌氧氨氧化菌多样性,但单施无机肥和无机肥配牛粪降低了厌氧氨氧化菌多样性。厌氧氨氧化菌的数量和群落结构对不同施肥的响应不同。     

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。     

不同轮作制下长期施肥旱地土壤微生物多样性特征

为了探讨典型旱地区施肥制度对土壤微生物多样性的影响,本研究通过27年长期定位试验,采用454测序技术,分析了黄土旱地区小麦连作、苜蓿连作、粮豆轮作中不同化肥及有机肥施肥措施下土壤细菌、真菌多样性的变化情况。结果表明:除施氮肥和有机肥(NM)处理外,施肥后连作小麦土壤细菌Chao指数提高7.5%(施磷肥和有机肥,PM)~60.6%(单施有机肥,M),Shannon指数增加0.04(PM)~0.40(M),肥料单施优于配施;施肥后连作苜蓿土壤细菌Chao指数提高92.0%(单施磷肥,P)~102.4%(施氮肥、磷肥和有机肥,NPM),Shannon指数增加0.30(NPM)~0.32(P);施肥对粮豆轮作土壤细菌多样性影响较小。除小麦连作NP处理外,施肥后各种植系统土壤真菌Chao指数提高19.1%~55.0%,但真菌Shannon指数变化不大或明显下降。黄土旱地区作物连作时施与适当化肥或有机肥,可提高土壤细菌多样性。本研究对优化旱地作物施肥制度、发挥土壤潜力肥力、实现土壤资源可持续利用有着重要的意义。     

小麦?大豆?玉米轮作体系长期不同施肥黑土磷素平衡及有效性

【目的】 黑土具有肥力高、养分供应能力强等特点,研究长期施肥措施下黑土磷素的平衡及其有效性变化,为黑土区磷肥的科学施用和管理提供理论依据。 【方法】 以黑龙江哈尔滨 (1979—2015年) 长期肥料定位试验为平台,试验包括10个处理,即,不施肥 (CK)、氮肥 (N)、磷肥 (P)、氮磷肥 (NP)、氮磷钾肥 (NPK)、有机肥 (M)、有机肥 + 氮肥 (MN)、有机肥 + 磷肥 (MP)、有机肥 + 氮磷肥 (MNP) 和有机肥 + 氮磷钾肥 (MNPK),分析了土壤全磷、有效磷的变化特征和土壤磷素盈亏状况。 【结果】 长期施用磷肥处理 (P、NP、NPK、MP、MNP和MNPK) 的黑土全磷、有效磷含量增加;不施磷肥处理 (CK、N、M和MN),土壤全磷、有效磷含量随施肥年限的延长而降低。不施磷肥处理的土壤磷素活化系数 (PAC) 总体呈年际下降趋势,施肥处理为上升趋势;有机肥与磷肥配施处理的PAC整体高于单施化学磷肥处理。在土壤盈余条件下,土壤全磷每盈余100 kg/hm2,P、NP、NPK、MP、MNP 和MNPK 处理土壤中Olsen-P分别提高1.56、1.45、1.69、0.63、0.53和0.96 mg/kg,而M和MN处理的土壤Olsen-P分别降低1.38和1.24 mg/kg。在土壤磷素亏缺状况下,每亏缺磷100 kg/hm2,CK、N处理有效磷分别减少1.83和1.46 mg/kg。 【结论】 施用磷肥及磷肥与有机肥配施可维持黑土的磷盈余,增加磷的有效性。单施氮肥和有机肥 (马粪) 会导致土壤磷的亏缺,降低土壤有效磷的含量。与单施化肥相比,有机肥磷肥配合施用能够更加有效地增加磷素活化系数。      

Abundance and community structure of ammonia-oxidizing archaea and bacteria in an acid paddy soil

Nitrification is essential to the nitrogen cycle in paddy soils. However, it is still not clear which group of ammonia-oxidizing microorganisms plays more important roles in nitrification in the paddy soils. The changes in the abundance and composition of ammonia-oxidizing archaea (AOA) and ammonia-oxidizing bacteria (AOB) were investigated by real-time PCR, terminal restriction fragment length polymorphism, and clone library approaches in an acid red paddy soil subjected to long-term fertilization treatments, including treatment without fertilizers (CT); chemical fertilizer nitrogen (N); N and potassium (NK); N and phosphorus (NP); N, P, and K (NPK); and NPK plus recycled crop residues (NPK+C). The AOA population size in NPK+C was higher than those in CT, while minor changes in AOB population sizes were detected among the treatments. There were also some changes in AOA community composition responding to different fertilization treatments. Still few differences were detected in AOB community composition among the treatments. Phylogenetic analysis showed that the AOA sequences fell into two main clusters: cluster A and cluster soil/sediment. The AOB composition in this paddy soil was dominated by Nitrosospira cluster 12. These results suggested that the AOA were more sensitive than AOB to different fertilization treatments in the acid red paddy soil.     

长期施肥对水稻土剖面氨氧化古菌和细菌丰度及组成的影响

长期施肥影响稻田土壤理化性质和硝化微生物群落,但长期施肥对稻田不同土层氨氧化古菌(AOA)和氨氧化细菌(AOB)群落结构的影响尚不明确.以湖南宁乡稻田不同施肥制度长期定位试验为平台,选取不施肥(CK)、施秸秆有机肥(ST)、有机-无机肥配施(OM)和施全量化肥(NPK)4个处理,采用实时荧光定量PCR和Illumina...     

长期施肥对棕壤氨氧化细菌和古菌丰度的影响

【目的】氨氧化是氮转化过程的限速步骤,其由氨氧化微生物所驱动。本研究旨在探明 37 年玉米–大豆轮作施肥条件下影响棕壤氨氧化微生物丰度的主要影响因子及变化规律。【方法】以沈阳农业大学棕壤肥料长期定位试验耕层土壤 (0—20 cm) 为材料,选取其中 9 个施肥处理进行取样分析:不施肥 (CK)、低量氮肥 (N₁)、高量氮肥 (N₂)、氮磷肥 (N₁P)、氮磷钾肥 (N₁PK)、高量有机肥 (M₂)、高量有机肥 + 低量氮肥 (M₂N₁)、高量有机肥 + 氮磷肥 (M₂N₁P)、高量有机肥 + 氮磷钾肥 (M₂N₁PK)。采用实时荧光定量 PCR 技术测定其氨氧化微生物丰度,通过对土壤基本化学性质和氨氧化微生物丰度的冗余分析找出影响氨氧化微生物丰度的主要因素。【结果】施用有机肥处理的土壤 pH、有机质、全氮、碱解氮、速效钾、速效磷、铵态氮、硝态氮含量明显高于不施肥和单施化肥处理。各施肥处理土壤有机质、全氮、碱解氮、速效钾、速效磷的含量总体呈现有机肥处理 > 化肥处理 > CK;与不施肥处理 (CK) 相比,单施化肥处理显著降低了土壤 pH 值,施用有机肥处理显著提高了土壤 pH 值,其中 N₂ 处理的土壤 pH 最低,M₂ 处理的土壤 pH 最高。不同施肥处理氨氧化细菌 (AOB) 的丰度为 0.94 × 106～5.77 × 106 copies/g 干土,氨氧化古菌 (AOA) 的丰度为 3.56 × 106～1.22 × 107 copies/g 干土;施用有机肥处理 AOB 和 AOA 丰度显著高于不施肥和单施化肥处理,其中 M₂ 处理的 AOB 和 AOA 丰度最高,单施氮肥处理的 AOB 和 AOA 丰度最低。冗余分析 (RDA) 表明,影响棕壤 AOB 和 AOA 丰度的主要环境因子有土壤 pH、有机质、全氮、碱解氮、速效磷、速效钾,且与 AOB 和 AOA 丰度呈正相关关系。【结论】长期轮作施肥显著改变了棕壤的化学性质,从而对氨氧化微生物的丰度产生了显著影响。长期施用有机肥显著提高了土壤养分含量及 AOB 和 AOA 的丰度,对维持土壤氨氧化微生物的数量起到十分重要的作用;同时试验结果也为今后通过改变土壤 pH、有机质、全氮、碱解氮、速效磷、速效钾等性质对 AOB 和 AOA 进行调节提供了依据。     

小麦-玉米轮作期间不同施肥处理氮素的淋溶形态及数量

利用大型回填土渗漏池研究了陕西关中平原小麦-玉米轮作年生长周期内塿土不同施肥处理氮素淋溶的动态变化。结果表明,小麦-玉米期间土壤淋溶的氮素以硝态氮（NO3--N）为主,溶解性有机氮（DON）次之,铵态氮（NH4＋-N）最低,占淋失总氮的比例平均分别为72.1%、26.2%和1.7%,说明除NO3--N外,DON也是不可忽视的土壤氮素淋失形态。与施氮磷化肥（NP）相比,氮磷化肥和有机肥配施处理（NPM）明显降低了淋溶到100 cm深度土层的氮量;在小麦-玉米生长期间,NPM处理NO3--N、DON和NH4＋-N的累积淋溶量比NP处理分别降低了64.4%、42.9%和54.8%,这与配施有机肥后提高了土壤的持水保肥能力有关,说明有机肥与化肥合理配合施用可以降低氮素的淋溶损失。     

长期施用化肥对塿土微生物多样性的影响

【目的】土壤微生物在土壤有机质分解、营养循环、植物生长等方面都发挥着重要作用,研究长期施用化肥对其产生的影响可为农田合理施用化肥、培肥土壤和高产高效可持续性农业生产提供理论依据。【方法】以陕西杨凌"国家黄土肥力与肥料效益监测基地"的长期定位试验为基础,利用BIOLOG分析并结合常规分析研究了6种长期不同化肥施用方式不施肥(CK)、单施氮肥(N)、氮钾配施(NK)、磷钾配施(PK)、氮磷配施(NP)和氮磷钾配施(NPK)对土土壤微生物量和微生物功能多样性的影响。【结果】与不施肥CK相比,长期单施氮肥(N)的SMBC、SMBN没有显著变化,但明显降低了土壤微生物商和土壤微生物对氮素的利用;NP和NPK配施能够显著增加土SMBC和SMBN含量,明显提高了土壤微生物商,使土壤微生物种群结构发生了明显变化但土壤微生物对氮素的利用没有显著提高;长期偏施肥处理(NK、PK)的SMBC、SMBN和微生物商虽轻微增加,但土壤微生物种群结构没有显著改变。BIOLOG分析结果显示施磷处理(PK、NP和NPK)对微生物代谢活性的促进作用较大且在培养初期代谢活性较不施磷处理(CK、N和NK)增加显著。长期单施氮肥(N)对于提高土壤微生物多样性没有显著作用而其他化肥施用处理可以提高土土壤微生物群落的碳源利用能力、物种的丰富度和优势度,其中NP和NPK处理配施效果最好。化肥施用对土土壤微生物群落的均匀度没有显著影响。主成分分析的结果表明不同处理的土壤微生物对碳源利用表现出显著差异,氮磷养分的差异是产生分异的主要原因。【结论】土区小麦玉米轮作下,平衡施肥(NP或NPK配施)对于改善农田土壤微生物特性具有良好作用。     

Nitrapyrin affects the abundance of ammonia oxidizers rather than community structure in a yellow clay paddy soil

Purpose

Yellow clay paddy soil (Oxisols) is a low-yield soil with low nitrogen use efficiency (NUE) in southern China. The nitrification inhibitor nitrapyrin (2-chloro-6- (tricholoromethyl)-pyridine, CP) has been applied to improve NUE and reduce environmental pollution in paddy soil. However, the effects of nitrapyrin combined with nitrogen fertilizers on ammonia oxidizers in yellow clay paddy soil have not been examined.

Materials and methods

A randomized complete block design was set with three treatments: (1) without nitrogen fertilizer (CK), (2) common prilled urea (PU), and (3) prilled urea with nitrapyrin (NPU). Soil samples were collected from three treatments where CK, PU, and NPU had been repeatedly applied over 5 years. Soil samples were analyzed by quantitative PCR and 454 high-throughput pyrosequencing of the amoA gene to investigate the influence of nitrapyrin combined with nitrogen on the abundance and community structure of ammonia oxidizers in yellow clay paddy soil.

Results and discussion

The potential nitrification rate (PNR) of the soil was significantly correlated with the abundances of both ammonia-oxidizing archaea (AOA) and ammonia-oxidizing bacteria (AOB). Application of urea significantly stimulated AOA and AOB growth, whereas nitrapyrin exhibited inhibitory effects on AOA. Phylogenetic analysis showed that the most dominant operational taxonomic units (OTUs) of AOA and AOB were affiliated with the Nitrosotalea cluster and Nitrosospira cluster 12, respectively. AOA and AOB community structures were not altered by urea and nitrapyrin application.

Conclusions

Nitrogen fertilization stimulated nitrification and increased the population sizes of AOA and AOB. Nitrapyrin affected the abundance, but not community structure of ammonia oxidizers in yellow clay soil. Our results suggested that nitrapyrin improving NUE and inhibiting PNR was attributable to the inhibition of AOA growth.

     

Ammonia oxidizer abundance in paddy soil profile with different fertilizer regimes

Studies about ammonia-oxidizing bacteria (AOB) and archaea (AOA) are often focused on topsoil, but little is known about their activity and distribution in subsoil. A long-term fertilizer experiment was conducted to assess the effects of different fertilizer treatments on AOB and AOA in vertical soil profiles of paddy soil plots that received no nitrogen fertilizer control (CK), NPK chemical fertilizers (CF), organic–inorganic mixed fertilizer (OIMF) and organic fertilizer (OF). Soil properties, potential nitrification rate (PNR) and amoA gene abundance of AOB and AOA were measured and analyzed by two-way ANOVA and correlation analysis. Quantitative PCR analysis of amoA genes showed that AOA were more abundant than AOB in all the soil samples. AOB declined sharply with soil depth. Compared with CK and OF treatments, CF and OIMF treatments had higher abundance of AOB throughout the soil profiles. However, AOA tend less responsive to soil depth and fertilizers compared to AOB. This caused the AOA/AOB ratios in subsoil higher than in topsoil, and in CK and OF higher than in CF and OIMF treatments. These results suggest that AOA are more abundant and can be better adapted to nutrient-poor subsoils than AOB, and autotrophic nitrification could likely be determined by a complex suite of environmental factors in vertical profiles of the paddy soil tested.     

长期施用含氯化肥对棕壤硝化作用及氨氧化微生物的影响

【目的】氨氧化微生物是氨氧化过程的主要驱动者,氨氧化过程作为硝化作用的限速步骤对氮循环具有重要作用。本研究以沈阳农业大学棕壤含氯化肥长期定位试验的土壤为研究对象,探讨了连续34年施用高氯和低氯化肥对棕壤硝化作用及氨氧化微生物的影响。【方法】该长期试验在等量氮、磷、钾条件下,设置高氯和低氯处理,共8个处理:T1(不施肥);T2(单施尿素);T3(尿素+氯化钾);T4(尿素+过磷酸钙);T5(尿素+过磷酸钙+氯化钾);T6(尿素+磷酸一铵+氯化钾);T7(尿素+氯磷铵+氯化钾);T8(硝酸磷肥+过磷酸钙+氯化钾),T7为高氯处理。采集0—20cm土壤样品,利用荧光定量PCR技术测定氨氧化细菌(AOB)和古菌(AOA)丰度,并结合土壤硝化潜势和基本化学性质,分析长期施用含氯化肥对棕壤硝化作用及氨氧化微生物丰度的影响及影响氨氧化微生物丰度的主要环境因素。【结果】长期施肥降低了土壤pH值,高氯处理降低得最多,显著低于其他处理;高氯处理的土壤硝化潜势也显著低于其他处理,且除高氯处理外,配施磷肥的处理土壤硝化潜势显著高于不施磷处理。各处理土壤中AOA丰度均显著高于AOB,高氯处理土壤中AOA、AOB丰度均显著低于其他处理,土壤硝化潜势与AOA和AOB均呈显著正相关关系。【结论】连续施用高氯化肥34年显著降低了棕壤AOA和AOB丰度,抑制了硝化潜势。该结果可为通过含氯化肥的合理施用来调节土壤AOA和AOB,进而调控土壤氮素循环提供参考。