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。     

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。     

不同品种水稻土壤氨氧化细菌和氨氧化古菌群落结构组成

本研究通过提取土壤总DNA,利用特异引物进行PCR扩增和变性梯度凝胶电泳(DGGE),研究了不同品种水稻对稻田土壤氨氧化细菌和氨氧化古菌群落结构组成的影响.结果显示:稻田土壤具有丰富的氨氧化细菌和氨氧化古菌,且氨氧化古菌种类更多;不同品种水稻氨氧化细菌群落结构组成差异较大,其中以"天A/Km71"、"闽优1027"和"Km62/1027"3个品种相似性较高,且明显不同于其余3个品种:而氨氧化古菌群落结构组成在不同土层间表现出较大差异,其中以"天A/Km71"和"Km62/1027"的表土与根际土氨氧化古菌群落组成差异最大.研究表明不同水稻品种及土壤层次对氨氧化微生物群落结构组成具有一定影响,证明氨氧化微生物尤其是氨氧化古菌在稻田土壤生态系统中占有重要地位.     

施肥和淹水管理对水稻土氨氧化微生物数量的影响

全程氨氧化细菌(Completeammoniaoxidizers,Comammox)的发现被认为是氮循环研究的重要进展,但复杂土壤中Comammox与氨氧化细菌(Ammonia-oxidizing bacteria, AOB)和氨氧化古菌(Ammonia-oxidizingarchaea,AOA)共存的环境驱动机制尚不清楚。针对紫色水稻土长期定位试验的植稻淹水(夏季植稻施肥并且全年淹水)管理、休耕冬干(不植稻、不施肥,仅在夏季植稻期间淹水,冬季排水落干)管理,研究了施肥和水分管理对水稻土硝化潜势及氨氧化微生物类群丰度的影响。结果表明,植稻淹水土壤的硝化潜势显著高于休耕冬干,分别为25.0 mg·kg~(-1)·d~(-1)、2.11mg·kg~(-1)·d~(-1),相差可达12倍之多。实时荧光定量PCR分析表明,两种管理方式下水稻土中均能检测到Comammox、AOA和AOB,并且其数量均为ComammoxAOAAOB。植稻淹水中Comammox丰度分别为AOA的8.5倍、AOB的77.3倍,而休耕冬干中Comammox丰度分别为AOA的4.1倍、AOB的490.3倍。相比于休耕冬干管理,植稻淹水刺激了Comammox分支A(Clade A)、AOA和AOB的生长,三者增长倍数分别为9、3、42,但Comammox分支B(Clade B)的降幅高达两倍之多。这些结果表明,与休耕冬干管理相比,28年长期植稻淹水,可能导致水稻土氨氧化微生物类群长期处于低O_2胁迫,并选择性促进了Comammox Clade A和AOA的生长,高强度施肥则显著促进了AOB生长,而Comammox Clade A和AOA则具有更广的铵态氮底物适应范围。未来应通过稳定性同位素示踪DNA技术,明确水稻土中数量上占优势的Comammox的功能意义及其与AOA和AOB的相对重要性。     

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。     

长期施用氮肥和磷肥对渭北旱塬土壤中氨氧化古菌多样性的影响

采用基于氨单加氧酶基因的PCR-RFLP和DNA测序技术,以黄土高原旱地黑垆土为材料,研究长期施用氮肥和磷肥对土壤氨氧化古菌多样性的影响。结果显示,不同施肥处理土壤样品得到的氨氧化古菌的OTU数分别为25（种植不施肥,CK）、21（不施肥不种植,LD）、18（单施氮肥,N）、25（单施磷肥,P）和13（氮、磷共施,NP）。氨氧化古菌的多样性指数H′和优势度指数Ds变化趋势基本相同,分别为P〉CK〉LD〉NP〉N和P〉CK〉NP〉LD〉N;种群丰富度和均匀度指数在不同处理间变化较大,分别为CK〉P〉LD〉N〉NP和P〉NP〉LD〉N〉CK。各处理优势氨氧化古菌绝大部分属于Cluster S,少数属于Cluster M,获得的序列全部属于难培养泉古菌门。不同施肥方式的长期定位试验土壤中氨氧化古菌多样性变化较大,而优势氨氧化古菌系统进化定位没有显著变化。     

脱硫废弃物改良宁夏盐渍化土壤对细菌和氨氧化微生物丰度的影响

为探明脱硫废弃物改良盐渍化土壤对微生物群落的影响效果,在2009~2010年,采用田间试验,施用不同量的脱硫废弃物(0、0.74、1.49、2.25、3.00 kg·m-2),研究了脱硫废弃物对盐渍化土壤细菌、氨氧化细菌和氨氧化古菌的影响。试验结果表明:0~20 cm土层,Ca2+和NO-3-N含量随着施用量增加而增加;土壤p H值、电导率值显著下降。实时荧光定量PCR(q PCR)分析结果表明,微生物丰度随着脱硫废弃物的施用发生变化,但这种变化并不与脱硫废弃物的施用量呈线性关系。在0~20 cm土壤层,施脱硫废弃物使得细菌16S rRNA基因拷贝数处理组显著高于对照组。氨氧化古菌与氨氧化细菌基因拷贝数在T2和T4处理高于其它处理。20~40 cm土层各处理间微生物群落没有显著变化,或没有出现规律的变化趋势。因此,脱硫废弃物增加了土壤细菌和氨氧化功能基因丰度,且对上层土壤影响更为显著。本研究中施用脱硫废弃物1.49 kg·m-2(T2)是引起细菌和氨氧化功能基因丰度增加的施用量。     

古水稻土与现代水稻土硝化活性的比较

根据最新的考古发现，中国种植水稻的历史可以追溯到公元前4000多年。据考证，位于长江三角洲的昆山市正仪镇绰墩山古水稻土遗址的地下42～57cm与100～116cm均为古水稻土层，历史耕作时间分别距今约3320a和6280a。硝化细菌在耕作土中的数量及其硝化强度被认为是土壤肥力的指标之一，在土壤氮素循环中起着重要作用，氨氧化细菌在硝化作用过程中将铵氧化为亚硝酸盐，实现亚硝化作用，是硝化过程中必不可少的步骤，同时也是其限速反应。本试验比较研究古水稻土与现代水稻土硝化活性的差别，观察氨氧化细菌沿土壤深度的分布规律，对揭示古水稻土在长期埋藏于土壤深层后的硝化功能演变具有积极的指示意义。     

长期定位施肥对中性紫色土硝化作用及氨氧化微生物的影响

为了研究长期不同施肥措施对中性紫色土氨氧化微生物及其硝化作用的影响,以国家紫色土肥力与肥料效益监测基地的中性紫色土为研究对象,进行土壤氨氧化细菌和氨氧化古菌amo A基因的Real-time PCR分析,比较长期不同定位施肥对土壤氨氧化潜势和硝化强度的影响,并分析不同施肥制度对功能微生物丰度与功能的作用。数据显示,土壤中氨氧化古菌amo A基因拷贝数(Log值6.21～7.14)远大于氨氧化细菌(Log值3.65～5.73),相对于对氨氧化细菌丰度的影响,施肥对土壤氨氧化古菌丰度影响较小。施用氮肥与磷肥都显著提高了土壤氨氧化细菌丰度,1.5NPK+M处理氨氧化细菌丰度最高(Log值5.73),有机无机肥配施可以显著提高土壤氨氧化微生物丰度;而含氯化肥的施用在一定程度上降低了土壤氨氧化细菌丰度与硝化细菌生长,与施用不含氯的肥料处理相比,含氯肥料处理的土壤氨氧化细菌丰度与硝化细菌数分别降低了3.74%和88.12%。研究表明,长期施肥能影响中性紫色土中氨氧化细菌的丰度,有机无机肥配施能够提高土壤的氨氧化潜力与土壤的硝化能力。     

南方典型母质发育稻田土壤氨氧化细菌和古菌群落结构特征

依托中国科学院桃源农业生态试验站水稻土易地置土长期定位试验,以广东英利(YL,发育于玄武岩风化物)、江西鹰潭(YT,发育于第四纪红黏土)和湖南桃源古市(TYG,发育于河流冲积物)3种母质发育稻田土壤为供试土壤,采用常规土壤农化分析方法测得3种土壤的理化性质、硝化速率,并结合实时荧光定量PCR技术和Illumina MiSeq测序技术,分析了土壤氨氧化古菌(AOA)和氨氧化细菌(AOB)种群丰度及群落结构的异同。结果表明：土壤硝化速率除分蘖期外,均表现为：YT>YL>TYG。YL与YT土壤中AOA数量占主导地位,AOA/AOB比值比值分别在0.72 ~ 3.05、0.98 ~ 1.52;TYG土壤中AOB数量占主导地位,AOA/AOB比值在0.21 ~ 0.75。群落组成方面,不同母质土壤间AOA、AOB群落结构差异显著,3种土壤AOA优势菌属各不相同,AOB优势菌属均为Nitrosospira。冗余分析表明,pH和可溶性有机碳是造成AOA、AOB群落结构差异的核心因子。综上,在环境背景均统一的前提下,不同母质发育稻田土壤理化性质之间依旧存在差异,这种差异影响着氨氧化微生物AOA、AOB的丰度以及群落结构。     

冬种绿肥对水稻土硝化作用的影响

冬闲田种植绿肥是传统的水稻土培肥增产措施,但绿肥-水稻种植系统中,不同绿肥种类对硝化作用的影响规律及调控机制尚不明确.采用盆栽试验,研究了冬种紫云英、油菜、黑麦草对土壤性状及硝化作用的影响,并通过特异性细菌抑制剂(卡那霉素和大观霉素)研究了氨氧化细菌(AOB)和氨氧化古菌(AOA)对硝化作用的相对贡献.结果表明,冬种三...     

长期不同施肥对黄泥土水稳性团聚体颗粒态有机碳的影响

研究了长期不同施肥处理(化肥与秸秆配施、化肥与猪粪配施、单施化肥和不施肥)下太湖地区黄泥土耕层水稳性团聚体颗粒态有机碳含量的变化。结果表明,供试土壤水稳性团聚体组成以>2mm和2~0.25mm粒径为主,施肥下>2mm水稳性团聚体显著增加,并伴随2~0.25mm水稳性团聚体明显减少。颗粒态有机碳主要存在于>2mm水稳性大团聚体中,并随着水稳性团聚体粒径的减小而明显减少。>2mm水稳性大团聚体中的POC对施肥的响应较为敏感,以化肥与秸秆配施下该粒径水稳性团聚体中POC的积累效果最为明显。而化肥与猪粪配施则显著增加了2~0.25mm和0.25~0.053mm水稳性团聚体中的POC含量。土壤不同层次水稳性团聚体中POC的来源不同,在0~5 cm表层可能主要来源于作物根茬生物量,而在5~15 cm土层则可能跟施入的外源有机物有关。     

辽河平原地区长期施肥水稻土氮素矿化及其模拟的研究

采用长期淹水密闭——间歇淋洗培养方法和分析手段,研究了辽河平原地区连续16年长期不同施肥(不施氮肥、氮肥、氮肥+有机肥、氮肥+有机肥+放萍)水稻土氮素的矿化过程。结果表明长期不同施肥水稻土氮矿化量为N15.61～103.57mgkg-1,为全N的1.25%～5.66%;氮肥+有机肥处理土壤氮矿化量最高,占全氮比率最大,而氮肥处理土壤氮矿化量最低,占全氮的比率最小;氮矿化量与全氮、有机质、C/N之间呈显著相关关系(P<0.05)。选择有效积温式(EATM);一级反应式(One-pool模型);带常数项的一级反应式(Special模型),对实验数据进行拟合。非线性拟合结果表明Special模型明显优于One-pool模型和有效积温式(EATM)。分析表明Special模型能更为准确地描述长期不同施肥措施下水稻土有机氮素的矿化。     

长期施肥稻田土壤团聚体内氧化铁分布特征及其与有机碳的关系

通过对长期施化肥及化肥与紫云英、稻草、猪粪配施处理下红壤稻田各粒级团聚体内氧化铁分布特征的研究,探讨不同施肥方式下各粒级团聚体内氧化铁形态与有机碳含量的关系.结果表明,长期施化肥及化肥与紫云英、稻草、猪粪配施增加了土壤中无定形铁Fe.含量(增幅达10.5％ ～ 58.5％),降低了土壤中游离铁Fed的含量(降幅为0.4％～ 13.8％),土壤中氧化铁的活度Feo/Fed提高了19％ ～ 76％.各粒级团聚体内Feo含量表现为:250～53μm＞(53 μm)＞2 000～250 μm,Fed含量表现为:250～53 μm ＞2 000～ 250 μm＞ (53 μm),Feo/Fed表现为:(＜53 μm)＞250～ 53 μm＞2 000～ 250μm.全土和各粒级团聚体内Fe.含量及其Feo/Fed与其相应的有机碳含量均呈显著正相关(P＜0.05,相关系数分别为:r=0.953 ～ 0.779和r=0.991～ 0.823),而Fed含量与其相应的有机碳含量呈显著负相关(P＜0.05,r=-0.964～-0.651).有机物料的投入能活化氧化铁,有机质投入量最大的化肥配施猪粪处理Fe.含量及Fe./Fed显著提高.     

长期施肥红壤稻田有机碳演变规律及影响因素

利用1981年起设置的水稻土长期施肥定位试验,分析了CK(不施肥)、N(单施氮肥)、NPK(氮磷钾配施)、NPK2(2倍氮磷钾配施)和NPKM(有机无机肥配施)等施肥措施下土壤有机碳的演变规律及其与作物产量和土壤养分(全氮、碱解氮、全磷、速效磷、全钾和速效钾)的相关性.结果表明:试验30年后,各个处理的土壤有机碳含量均有上升,其中CK、N、NPK、NPK2和NPKM的土壤有机碳在试验30年分别比试验前增加18.95％、17.72％、23.36％、16.92％和32.68％.与CK处理相比,NPK、NPK2和NPKM处理的土壤有机碳平均提高了4.09％、4.03％和25.68％.土壤有机碳含量与水稻产量呈显著相关(P＜0.001),相关系数r为0.410,这说明土壤有机碳含量的增加可以促进水稻增产.土壤有机碳与土壤养分中的碱解氮、速效磷和全磷含量均表现出极显著相关(P＜0.001),相关系数r分别为0.452、0.559和0.487,但是与钾含量相关不显著.这表明:有机无机肥配施可以持续快速提高红壤性水稻土的有机碳含量,同时在有机无机肥配施过程中应适当增施钾肥,从而促进土壤肥力平衡和维持作物高产稳产,实现农业可持续性.     

海水稻根际效应对滨海盐碱地土壤氨氧化微生物的影响

滨海盐碱地的特殊环境严重限制了土壤氮素转化和利用。微生物介导的水稻根际氨氧化过程是盐碱稻田土壤氮循环的关键过程,但限于研究盲点和技术不足,海水稻根际效应对滨海盐碱地土壤氨氧化微生物群落结构的影响仍少有报道。据此,本研究以“海稻86”为研究对象,分别设置低盐浓度(2 g·kg^–1)和高盐浓度(6 g·kg–1)两组处理进行盆栽试验。结果显示：种植海水稻70 d后,高盐和低盐处理根际土壤的pH分别下降了0.82和0.70个单位,土壤有机质(SOM)含量下降了6.41和4.46 g·kg^–1,腐殖质(HU)含量提高了5.76和4.45 g·kg^–1,全氮(TN)含量减少0.46和0.37 g·kg^–1,表明海水稻可通过降低盐碱地土壤pH,加速有机质分解转化,提高土壤氮循环速率。水稻根际作用可显著提高土壤微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)和微生物呼吸强度,并在种植第55天达到最高,在高盐处理中分别达到850.0 mg·kg^–1、72.2 mg·kg^–1     

不同施肥水稻土可溶性有机氮组分差异及影响因素

可溶性有机氮(Soluble Organic Nitrogen,SON)在研究土壤供氮能力方面至关重要,而目前关于水田生态系统SON组成及其影响因素尚不清楚。运用红外光谱和氨基酸自动分析仪研究了长期(33年)不同施肥处理对水稻土SON含量、组分的影响及其主控因子。结果表明:单施化肥、化肥+牛粪、化肥+稻草处理土壤SON较不施肥处理提高23.49%、58.70%和106.30%,游离氨基酸氮提高32.27%、84.42%和95.21%,可溶性蛋白氮提高20.83%、70.00%和95.83%;不同施肥处理土壤游离氨基酸组成均以中性氨基酸占优势;土壤可溶性氮官能团组成均具有酰胺类化合物的红外特征吸收峰;RDA结果表明,土壤SON含量和组成差异明显,CK和NPK处理主要受土壤容重影响,而NPKM和NPKS则主要受有机质、全氮、微生物量氮、蛋白酶和谷氨酰胺酶影响。因此,SON含量和组分变化与施肥处理密切相关,长期添加有机肥能够显著增加土壤SON及其组分的含量,提高土壤供氮潜力。     

Long-term fertilization effects on active ammonia oxidizers in an acidic upland soil in China

The effects of long-term fertilization of acidic soils on ammonia-oxidizing archaea (AOA) and bacteria (AOB) communities and its ecological implications remain poorly understood. We chose an acidic upland soil site under long-term (27-year) fertilization to investigate ammonia oxidizer communities under four different regimes: mineral N fertilizer (N), mineral NPK fertilizer (NPK), organic manure (OM) and an unfertilized control (CK). Soil net nitrification rates were significantly higher in OM soils than in CK, N or NPK soils. Quantitative analysis of the distribution of amoA genes by DNA-based stable isotope probing revealed that AOA dominate in CK, N and NPK soils, while AOB dominate in OM soils. Denaturing gradient gel electrophoresis and clone library analyses of amoA genes revealed that Group 1.1a-associated AOA (also referred to as Nitrosotalea) were the most dominant active AOA population (>92%), while Nitrosospira Cluster 3 and Cluster 9 were predominant among active AOB communities. The functional diversity of active ammonia oxidizers in acidic soils is affected by long-term fertilization practices, and the responses of active ammonia oxidizers to mineral fertilizer and organic manure are clearly different. Our results provide strong evidence that AOA are more highly adapted to growth at low pH and low substrate availability than AOB, and they suggest that the niche differentiation and metabolic diversity of ammonia oxidizers in acidic soils are more complex than previously thought.