赵伟烨 王智慧 曹彦强 刘天琳 罗红燕 朱 波 蒋先军†

（1 西南大学资源环境学院，重庆 400715）

（2 中国科学院成都山地灾害与环境研究所，成都 610041）

氮（N）素是地球所有生物所必需的营养元素［1］。农业生产过程中大量氮肥的投入虽然增加了作物的产量，但也引起了水体污染及温室气体排放等环境问题［2］。硝化作用作为农田生态系统氮素损失的主要途径之一，是氨经过亚硝酸盐最终转化为硝酸盐的氧化过程，由氨氧化和亚硝酸氧化两步组成，分别由氨氧化细菌（Ammoniao x i d i z i n g b a c t e r i a,A O B）、氨氧化古菌（Ammonia-oxidizing archaea, AOA）和亚硝酸盐氧化细菌 （Nitrite-oxidizing bacteria, NOB）驱动完成［3］。由于氨氧化是硝化作用的限速步骤［4］，同时NOB相比于AOB和AOA更难在实验室环境中生长［5］，因此多年来人们研究的方向主要集中在氨氧化微生物上，对AOB和AOA在生态系统中的分布［6-8］、在土壤硝化作用中 的相对贡献［9］、影响因子［10-11］以及不同氮源下氨氧化微生物的群落组成变化［12］等进行了大量深入研究。NOB利用亚硝酸盐氧化酶将亚硝酸盐氧化为硝酸盐，亚硝酸盐是其唯一氮源［13］。亚硝酸盐作为硝化作用的中间产物，能够通过氨氧化细菌和亚硝酸盐氧化细菌之间的紧密配合立刻转化为硝酸盐［14］，然而，有时氨氧化细菌和亚硝酸盐氧化细菌不同的生长速率会打破这种合作机制导致亚硝酸盐的累积［15］。研究发现［16］，温度、pH、溶解氧等因子对NOB活性具有显著影响，也会导致亚硝酸盐的累积。最近，科学家们报道了一种单步硝化螺菌属细菌能够执行全程硝化（complete nitrification）过程［17-18］，即先前被人们认知的仅仅能够催化亚硝酸盐氧化的亚硝酸盐氧化细菌。……