牛粪堆肥化中氮素形态与微生物生理群的动态变化和耦合关系

在强制通风静态垛装置中研究了牛粪堆肥化中氮素形态和微生物生理群的动态变化.在堆制的56 d里,根据堆温变化分阶段采集堆肥样品,测定各种氮素组分的含量和氮索微生物生理群的数量.结果表明,堆肥过程中,总氮减少了21.6%;有机氮是堆肥中的主要氮素形态,其含量降低了19.1%;氨基酸态氮和氨态氮的含量分别降低了20.9%和86.4%,在有机氮和总氮中的比例分别降低了2.2%和5.2%;氨基糖态氮和硝态氮含量分别增加了147%和79%,在有机氮和总氮中的比例分别增加了2倍和1.3倍.氨气的挥发占总损失的63%,高温期的释放量占总挥发量的69%.堆肥中氨化细菌数量较高,在高温期大幅度增加,其数量变化与堆肥中氨气和氨态氮含量都呈极显著正相关关系.在堆肥过程中,硝化细菌数量总体较小,在降温期增加幅度较大;反硝化细菌数量逐渐增加,堆制结束时达到堆肥初期的2.45倍;固氮菌数量总体增加1.8倍,其中降温期数量较多.堆肥过程中存在的反硝化作用,是氮素损失的另一个重要原因.     

橡胶籽油枯堆肥过程中水溶性氮的组分变化特征研究

以橡胶籽油枯、锯末为堆肥基本原料,设置橡胶籽油枯单独堆肥和橡胶籽油枯+锯末(35%橡胶籽油枯+65%锯末,重量比)2个堆肥处理,研究堆肥过程中温度、GI值、水分含量、pH值和水溶性总氮、水溶性有机氮、水溶性无机氮、水溶性铵态氮和硝态氮的变化。结果表明,橡胶籽油枯单独堆肥的腐熟进程缓慢,在本试验结束时没有达到堆肥腐熟;橡胶籽油枯堆肥过程中添加锯末能够促进橡胶籽油枯腐熟。橡胶籽油枯堆肥过程中水溶性总氮、有机氮和无机氮的含量都是呈现先上升后下降的趋势,水溶性有机氮的占水溶性总氮的比例减少,水溶性无机氮占水溶性总氮的比例增加,且堆肥腐熟后,水溶性无机氮以硝态氮为主。橡胶籽油枯单独堆肥处理的水溶性总氮、有机氮和无机氮的含量分别为6 819.5、4 983.0 mg·kg-1和1 836.8 mg·kg-1,水溶性的无机氮和有机氮占水溶性总氮的29.9%和70.1%,水溶性NH+4-N含量为水溶性无机氮含量的87.1%,橡胶籽油枯+锯末堆肥水溶性总氮、有机氮和无机氮的含量分别为3 136.0、1 863.4 mg·kg-1和1 272.7 mg·kg-1,水溶性的无机氮和有机氮占水溶性总氮的40.5%和59.5%,且水溶性NO-3-N含量为水溶性无机氮含量的81.1%。     

炭基辅料对羊粪好氧堆肥中氮素损失的影响

养殖废弃物(羊粪)的堆肥化处置是现代"草-羊-田"农牧循环生产的重要环节,为探讨羊粪高温好氧堆肥中氮素损失的有效控制技术,研制了一种炭基辅料,与羊粪和稻草混合后进行了34 d的堆肥试验。试验设置2个处理:羊粪与稻草高温好氧堆肥(CK)、CK基础上添加质量比15%的炭基辅料(CA)。监测了堆肥体的温度、NH_3挥发速率、N_2O排放通量、各形态氮素含量等参数变化情况,分析了炭基辅料对羊粪堆肥过程中氮素转化及损失的影响。结果表明,与CK处理相比,添加炭基辅料促进了堆肥后第1～7 d堆肥温度快速上升,对堆肥后第8～34 d的堆温影响较小;堆肥34 d后,CK、CA处理的NH_3挥发累积量分别为368.38、175.63 mg·kg-1,N_2O排放累积量分别为50.38、88.94 mg·kg-1,CA处理的NH_3挥发累积量显著小于CK处理(P0.05),而2个处理之间的N_2O排放累积量差异性不显著(P0.05),羊粪堆肥过程中NH_3挥发是氮素损失的主要途径;CK、CA处理的氮素损失率分别为50.49%、32.63%,添加炭基辅料显著降低了羊粪堆肥体的氮素损失率(P0.05),炭基辅料应用于羊粪有机肥生产,氮素损失率可减少35.37%。     

减量施氮对玉米/大豆套作系统中作物氮素吸收及土壤氨氧化与反硝化细菌多样性的影响

【目的】揭示玉米/大豆套作系统下作物根际土壤细菌数量及群落多样性变化特征与土壤总氮含量、作物氮素吸收之间的关系,为禾/豆间(套)作减肥增效生产提供理论和技术支撑。【方法】大田试验于2013—2015年进行,采用两因素裂区设计,主因素为种植模式,设玉米单作(MM)、大豆单作(SS)和玉米/大豆套作(IMS);副因素为玉米、大豆施氮总量,设不施氮(NN:0)、减量施氮(RN:180 kg·hm~(-2))和常量施氮(CN:240 kg·hm~(-2))。在玉米V12期、VT期和R6期,大豆V5期、R2期、R5期和R8期,利用稀释平板法和凯氏定氮法测定各作物根际土壤细菌数量、非根际土壤和植株总氮含量;结合克隆文库和荧光定量PCR技术研究各处理氨氧化细菌(amo A基因)、反硝化细菌(nir S基因)多样性及其基因丰度。【结果】与相应的单作相比,套作玉米(IM)的作物根际土壤细菌数量提高2.6%,套作大豆提高12.9%;套作玉米土壤总氮含量和植株吸氮量分别提高13.39%和2.10%,大豆的分别降低5.81%和3.24%;套作玉米、大豆的amo A基因丰度比单作增加了38.5%、64.8%,nir S基因丰度比单作提高57.77%、126.39%。各施氮水平间,RN的玉米根际土壤细菌数量比NN和CN的分别提高9.6%和9.8%,大豆的分别提高11.7%和11.0%;施氮提高了玉米、大豆植株吸氮量和土壤总氮含量,单作玉米随施氮量的增加而增加,套作玉米及单、套作大豆的均在RN下最高;减量施氮提高了玉米、大豆amoA基因多样性指数和单作玉米nir S基因多样性指数,降低了套作玉米和单套作大豆nirS基因多样性指数。【结论】减量施氮有利于增加玉米/大豆套作系统中作物根际土壤细菌数量,调节氨氧化细菌和反硝化细菌群落结构及多样性,改善土壤氮素转化过程,促进玉米、大豆对氮素的吸收,实现节肥增效。     

堆肥中不同氮素原位固定剂的综合比较研究

为综合比较磷酸+氧化镁(PMO)、过磷酸钙(SP)和磷酸(PA)等3种氮素原位固定剂在堆肥化过程中对氮素损失控制、温室气体排放、堆肥品质以及成本的差异,进而选择合适的氮素原位固定剂,试验以猪粪和玉米秸秆为原料,采用强制通风模式(通风率均为0.25 L·kg~(-1)DW·min-1),在60 L发酵罐中进行模拟堆肥。结果表明,PMO处理能降低55.4%的NH3排放,但对N2O和CH4排放无显著影响;PMO堆肥产品充分腐熟,最终产品的晶体中鸟粪石相对含量达到78.3%。SP处理能降低37.5%的NH3和76.4%的CH4排放,对N2O无显著影响;氮素主要以氨氮形式固定。SP处理的成本最低,计算固定营养元素的价值后可实现利润4.0元·t-1。PA的NH3挥发率最低,仅为初始总氮的12.4%,但因氨氮积累导致堆肥未能彻底腐熟。鸟粪石沉淀技术是控制堆肥化过程中氮素损失的重要技术,在未来的研究中应当寻找磷酸的替代材料,以降低该技术的成本。     

牛粪堆肥中添加石灰氮对堆肥发酵的影响

[目的]为了探讨石灰氮是否适合作为抑菌剂应用于堆肥化处理。[方法]采用静态堆肥系统,借助通风和翻堆等方式进行堆肥试验,测定堆肥过程堆料的物理性质、温度、水分、T-N、NH4+-N/NO3--N和大肠杆菌数量的变化,进一步研究堆肥中添加石灰氮对堆肥发酵的影响。[结果]在堆肥结束时对照大肠杆菌仍有残留,而各处理大肠杆菌迅速达到检出界限以下,但各处理组随着石灰氮添加量的增加堆体堆料氮素损失增多,且堆体达到腐熟所需的时间越长。[结论]在堆肥中添加石灰氮会延长堆肥时间,导致堆料氮素损失增多,但石灰氮作为一种杀菌效果良好的抑菌剂,如何合理地应用于堆肥化处理中有待于进一步研究。     

两种添加剂对牛粪秸秆堆肥化中氮素损失的控制效果探讨

新鲜牛粪和玉米秸秆以鲜重2.8:1的比例,分别添加5.5%的果园土壤和炉渣,在强制通风静态垛堆肥反应器中进行了堆肥化试验.在堆制的49 d里,根据堆温变化分7次采样分析堆肥中各种氮素、有机碳含量和其他性质.结果表明:对照、添加土壤和加炉渣处理在堆制期间堆肥空间氨气浓度的峰值分别为6 070.58、5 125.18、4 127.08 mg·m-3(25℃值);堆制49 d后,堆肥中铵氮的浓度分别减少了83.0%、81.4%和63.5%;硝态氮的浓度分别增加了200%、110%和410%;有机氮的浓度分别增加了61.0%、82.4%和84.2%:总氮浓度分别增加了28.8%、38.8%和54.4%;堆肥后期部分硝态氮淋失.加土和炉渣可以降低堆肥高温期水溶性氨氮的浓度,减少氨气的排放,有利于后期硝态氮和有机氮的形成,从而降低堆肥中氮素的损失.果园土壤的加入可以提高堆肥温度,而炉渣的加入使堆温降低,高温期缩短;pH和电导率(EC)在堆制过程中都呈下降趋势,堆制结束时,各处理的粪大肠菌值均大于0.111,达到堆肥卫生学标准;堆肥的C/N比在10～11之间、EC值小于3 mS·cm-1、pH值在6～9之间,堆肥基本稳定,但GI值均小于80%,植物毒性没有完全消失.添加果园土壤有利于种子发芽和根系生长.     

氯化铁和过磷酸钙控制堆肥氮素损失的效果研究

堆肥过程中的氮素损失及其控制正引起国内外越来越多学者的关注.本文利用氯化铁、过磷酸钙及其混合物按不同比例添加到堆肥原始物料中,进行高温好氧堆肥化控制氮素损失研究.结果表明,添加固定剂的堆肥处理,其铵态氮、硝态氮含量都有不同程度的增加,堆肥产品总氮含量也显著提高,氮素固定效果较好,并且随着固定剂添加量的增加,氮素同定率升高,最高达85%,降低了堆肥化过程中的氮素损失,说明这3种固定剂适合作为堆肥过程中的氮素损失固定剂;通过对比混合添加和单独添加的固氮效果,结果发现在本试验条件下,氯化铁和过磷酸钙混合添加的固氮效果与单独添加的相比要略差.     

不同通风速率对堆肥腐熟度和含氮气体排放的影响

NH3和N2O等含氮气体的排放不仅对堆肥腐熟度和堆肥产品的品质产生影响,同时也与环境污染有直接关系.以鸡粪、秸秆和干草皮为堆肥原料,采用好氧堆肥的方法,探讨了不同通风速率对堆肥腐熟度及NH3和N2O等含氮气体排放变化的影响.结果表明,通风速率为0.01、0.1、0.2 m3·min-1·m-1的处理高温期持续时间分别为0、11、7 d;0.1 m3·min-1·m-3的堆肥积温为16 176.4℃·h,在各处理中为最高;到堆肥结束时,各处理的全碳降解率分别为9.87%、24.94%、19.01%,总氮增加率分别为19.67%、32.00%、12.14%,其中处理A2的有机质降解及总氮增加效果最好.对堆肥产物腐熟度的测试结果表明,除通风速率为0.01 m3·min-1·m-3不能达到堆肥腐熟外,其他两个处理均达到了要求.氨气累积释放量与通气速率有关,通气速率越大,越有利于氨气的挥发.低的通气量可能会促成N2O的生成,到堆肥结束时,3个处理的N2O平均排放率分别为6.2、2.37、1.5 mg·kg-1·d-1.     

原料含水率对筒仓式反应器堆肥氮素转化的影响

为研究原料含水率对工程规模筒仓式反应器堆肥过程中氮素转化的影响,提高堆肥产品中有效氮养分含量,以污泥和稻糠为主要原料,设置堆肥起始物料含水率(质量比)为57%、60%、63%和66%,分析堆肥过程中温度与种子发芽指数等基础指标和不同形态的氮素指标变化。结果表明:原料含水率为60%~63%时,堆肥物料在反应器内升温较快,堆体温度可达60 ℃以上且在不同物料深度分布较均匀,种子发芽指数达到80%以上。随着原料含水率的增加,总氮和硝态氮含量先增加后减少,铵态氮含量逐渐下降,有机态氮和酰胺及氰氨态氮含量逐渐增加。原料含水率为63%时总氮养分含量最高(14.20 g/kg),原料含水率为60%时有效态氮养分含量最高(9.53 g/kg)。综上,筒仓式反应器堆肥过程中原料含水率为60%~63%时有利于提高堆肥物料中氮养分含量。     

畜禽粪便堆肥过程中碳氮损失及温室气体排放综述

堆肥是畜禽粪便资源化利用的重要技术,但堆肥过程中碳氮损失会降低产品的农用价值并造成温室气体排放。堆肥过程中的污染气体排放受多种因素影响,本文综述了堆肥原料类型、辅料类型、初始C/N、含水率和通风速率对畜禽粪便堆肥过程碳氮损失和温室气体（CH₄、NH₃、N₂O）排放的影响。结果发现：48.7%的C和27.7%的N在堆肥过程中损失,其中CH₄-C损失平均占初始总碳的0.5%,NH₃-N和N₂O-N损失分别占初始总氮的18.9%和1.1%。不同种类粪便堆肥碳氮损失差异明显,猪粪和鸡粪堆肥的温室气体排放量高于牛粪和羊粪。选择富含C的辅料与畜禽粪便联合堆肥均可促进有机物降解,其中以稻草或锯末为辅料时的温室气体排放量较低。初始C/N对堆肥过程N损失影响较大,总氮、NH₃和N₂O的损失均随C/N的增加而降低,其中C/N为20~25时最适宜N素保留。初始含水率显著影响CH₄和N₂O的排放,其排放量随含水率的增加呈显著上升趋势,以含水率为60%~65%最为适宜。通风速率（以堆肥干基计）为0.1~0.2 L·kg^-1·min^-1时,CH₄排放和总碳损失较低;通风速率为0.1~0.3 L·kg^-1·min^-1时,N₂O、NH₃和总氮损失较低。因此,为降低畜禽粪便堆肥过程碳氮损失和温室气体排放量,建议采用的工艺参数为：通风速率0.1~0.3 L·kg^-1·min^-1、含水率60%~65%、C/N为20~25。     

好氧堆肥中通风工艺与参数研究进展

通风是影响好氧堆肥过程中温度变化、微生物活性、气体成分、水分去除和产品质量的重要参数,文章总结了好氧堆肥中通风工艺与参数研究进展。主要结论如下:好氧堆肥有三种通风方式,即自然通风、被动通风和强制通风,其中强制通风在堆肥科学研究和堆肥工程中应用较多。定时开-关周期循环控制、氧含量反馈控制和最大氧消耗率反馈控制是好氧堆肥中典型的三种通风控制方式,定时开-关周期循环控制和氧含量反馈控制方式被认为是在工厂化堆肥中应用的标准控制方式,最大氧消耗率反馈控制是一种新型的控制方式,控制效果较好,但在实际工程中尚未被应用。堆肥通风速率因原料和堆肥形式不同而不同,研究结果认为通风速率为0.2~0.6 L·min~(-1)·kg~(-1)有机物质具有较好的应用效果。搅拌是一种特殊的堆肥通风方式,在搅拌过程中,通过分子扩散和能量梯度驱动空气质量运动,从而为堆体供给足够的氧气,这一方式在槽式和反应器堆肥中应用较多。实际堆肥工程中,条垛式堆肥一般采取翻堆结合自然通风工艺,槽式堆肥采取分段强制通风工艺,反应器堆肥一般采取间歇式通风工艺;条垛式和槽式堆肥建议翻堆频率为1 d 1次,槽式和反应器堆肥建议通风速率为0.05~0.2 m3·min~(-1)·m~(-3)有机物质。     

外源菌剂对猪粪堆肥质量及四环素类抗生素降解的影响

为了探讨不同外源菌剂组合对猪粪秸秆堆肥质量及猪粪中四环素类抗生素的降解影响,以猪粪为原料,秸秆为调理剂,分别设置了不加菌剂处理(CK)、添加白腐真菌处理(F)以及同时添加白腐真菌、氨化和硝化菌剂(FAN)三个处理,在自制的长方体翻转式好氧堆肥反应器中进行了猪粪秸秆的堆肥化模拟试验。通过定期采样,分析了堆肥的基本物理性质、氮素形态和其中有机碳(OC)、全磷(TP)、全钾(TK)和四环素(TC)与土霉素(OTC)含量的变化。结果显示:菌剂添加处理(F和FAN)对堆肥腐熟(种子发芽率)影响不大,但促进了堆肥中有机碳降解及全磷和全钾的增加,单一白腐真菌处理下的铵态氮的损失最小(0.24 g·kg~(-1));四环素和土霉素的浓度随堆肥时间显著下降,经过42 d两种抗生素降解率达90%以上(OTC、TC浓度5 mg·kg~(-1));白腐真菌起到加速堆肥中四环素降解的作用。     

添加麦秸对鸡粪堆肥过程中氮素减排及细菌群落的影响

好氧堆肥是实现鸡粪资源化利用最主要的技术手段,然而在堆肥过程中氮素损失较为严重,既降低肥效又引起严重的污染。本文以纯鸡粪堆肥为对照,利用麦秸将鸡粪堆肥的C/N调节至15,分析了堆肥过程材料中理化性质、氮素转化和微生物群落变化,探讨了减少堆肥氮素损失的技术与机理。结果显示,加入麦秸后堆肥高温持续时间达到23 d,比对照延长了9 d,pH较对照组明显降低,氮素损失降低了39.67%。硝态氮含量达到281.99 mg·kg^-1,比对照增加了68.75%。微生物群落趋于稳定,具有硝化功能的细菌o__Staphylococcales、o__Brachybacterium、f__Staphylococcaceae、g__Staphylococcus、g__Salinicoccus相对丰度比对照分别增加了88.45%、96.39%、88.45%、96.08%、79.20%,有利于堆体氮素保留和转化。试验结果表明,加入麦秸秆之后影响了鸡粪堆肥的细菌群落结构,增加了具有硝化功能的细菌丰度,从而减少了堆体氮素的损失。     

外源菌剂对茄子秸秆原位堆肥微生物群落结构影响及其相关性分析

为明确添加外源微生物菌剂对设施蔬菜秸秆参与原位堆肥的影响，以茄子秸秆为堆肥原料，通过设置添加A微生物菌剂300 kg·hm^-2（a1），不添加微生物菌剂（ct），添加B微生物菌剂300（b1）、600（b2）、900 kg·hm^-2（b3）5组处理，进行30 d蔬菜大棚原位堆肥试验，测定堆肥理化指标，并通过16S rDNA高通量测序技术分析堆肥过程细菌群落结构。结果表明：添加微生物菌剂能够提高堆肥温度峰值，提高堆肥期间pH下降和电导率上升的速率，显著提高全磷含量（P<0.05），加快堆肥腐熟。堆肥后全氮含量比堆肥前提高，a1、ct、b1、b2处理的全氮含量分别上升了10.8%、11.6%、33.0%、18.5%，b3处理堆肥前后全氮含量无变化。堆肥结束时，处理a1、ct、b1、b2和b3的全磷含量分别为2.0%、2.0%、2.1%、2.2%和2.1%，b2处理显著高于其他处理（P<0.05）。添加微生物菌剂没有改变堆肥土壤优势菌群的门类，但显著改变了优质菌群的相对丰度，以及优势菌属的种类和相对丰度（P<0.05）。冗余分析结果表明全氮含量与厚壁菌门（Firmicutes）相对丰度相关性较强，全磷含量、电导率与放线菌门（Actinobacteria）相对丰度相关性较强。相关性分析结果表明电导率、含水量和全磷含量是对耕层堆肥微生物优势菌群影响最显著的三个因素。研究表明，添加微生物菌剂有利于提高微生物群落多样性，对堆肥腐熟度和土壤养分的提升具有显著的促进作用。     

响应面法优化藻菌共生体系深度处理畜禽养殖废水工艺研究

为优化微藻-细菌共生体系对畜禽养殖废水中碳氮磷去除的参数条件,利用响应面分析法(Response surface methodology,RSM)中的Box-Behnken中心组合设计(BBC),以接种比例、曝气量以及初始氨氮浓度为试验变量,以污染物去除率为响应值开展试验。响应面分析结果表明,对于COD去除的最佳条件为:活性污泥与微藻接种比例为6.0(m/m)、曝气量2.0 L·min~(-1)、初始氨氮浓度750 mg·L~(-1),此时COD去除率达92%以上。对于总氮(Total nitrogen,TN)的去除,当接种比例5.0(m/m)、曝气量1.5 L·min~(-1)、初始氨氮浓度750 mg·L~(-1)时,其去除率可达最大值(53%)。而对于磷酸盐的去除,当接种比例6.0(m/m)、曝气量1.5 L·min~(-1)、初始氨氮浓度600 mg·L~(-1)时,试验前96 h内便可达到100%的去除率。进一步对生物量检测发现,初始条件分别为曝气量1.5 L·min~(-1)、初始氨氮浓度900 mg·L~(-1)、接种比例4.0(m/m)或曝气量1.0 L·min~(-1)、初始氨氮浓度750 mg·L~(-1)、接种比例4.0(m/m)时,微藻生物量产量最高,可达到1.63～1.64 g·L~(-1)。研究表明,通过响应面法可以优化藻菌共生体系对畜禽养殖废水的处理工艺。对于不同的目标污染物,具有不同的最优参数组合。综合考虑各因素对各目标污染物去除效果的影响,可以选择废水处理工艺最优参数组合。通过回收在废水处理过程中生长的藻菌共生体用于后续生物质利用,可实现良好的经济价值,提高该工艺在污水深度处理中的应用前景。     

鸡粪好氧堆肥过程氨气与温室气体排放特征及协同减排机制

为研究畜禽粪便好氧堆肥过程氨气(NH₃)与温室气体的排放特征及协同减排机制,以鸡粪与蘑菇渣为原料,设置9组不同条件的好氧堆肥正交实验,并进行为期45 d的跟踪监测,了解好氧堆肥过程基本理化参数变化,分析NH₃和温室气体的排放规律及最佳减排条件,探究微生物群落与环境因子、气体排放通量之间的相关性。结果表明:含水率与碳氮比(C/N)变化影响整个堆肥进程,经45 d堆肥后,大多数处理组的堆肥均已经完全腐熟,且添加一定比例的椰壳生物炭与钙镁磷肥可以提高堆肥腐熟度。NH₃和4种温室气体(CH₄、N₂O、CO、CO₂)在堆肥前期(1~22 d)排放通量较高,人工翻堆会增加气体排放通量。NH₃和温室气体排放的影响因子和最佳减排条件各不相同,存在"此消彼长"的关系。对NH₃、CH₄、N₂O排放影响较大的因子是椰壳生物炭占比、钙镁磷肥占比和通风速率,有利于这3种气体协同减排的条件为含水率60%、椰壳生物炭0或5%、钙镁磷肥0或5%或10%、通风速率0.12 L·min^-1·kg^-1,其中含水率60%、椰壳生物炭占比5%、通风速率0.12 L·min^-1·kg^-1是NH₃和CH₄协同减排的最佳条件。整个堆肥过程中,门水平与属水平的微生物群落相对丰度均发生明显变化,C/N和温度是微生物群落变化的主要驱动因素;堆肥前期(22 d前),门水平的优势菌为Firmicutes、Actinobacteria、Bacteroidetes和Proteobacteria,其中Firmicutes对NH₃与温室气体的排放具有显著影响。研究表明,鸡粪好氧堆肥过程中影响NH₃和温室气体排放的因子很多,通风条件下进行调理剂种类及配比优选有望实现NH₃、CH₄和N₂O的协同排放。     

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1.45×10⁶~7.78×10⁶基因拷贝数·g^-1(以干土计)和1.10×10⁶~5.70×10⁶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。