陈 竹,郭岩彬,孟凡乔,邵小明,刘宝驹,吴文良,*

1 中国农业大学资源与环境学院, 北京 100000 2 贵州大学农学院, 贵阳 550000

硝化作用介导铵态氮向硝态氮转化的过程, 它不仅影响氮对植物的有效性, 还与面源污染和 温室气体排放有关[1]。氨氧化是硝化作用的限速步骤, 也是评估土壤氮循环的重要指标[2]。氨氧化古菌 (ammonia-oxidizing archaea, AOA) 、氨氧化细菌 (ammonia-oxidizing bacteria, AOB)[2- 4]和新近发现的全程氨氧化微生物 (complete ammonia oxidizer, Comammox)[5]是氨氧化的主要参与者。AOA是强酸性土壤中氨氧化作用的主要驱动者[6], 但AOA最高仅能耐受20 mM的铵, 这远低于多数AOB适宜的铵浓度 (50—1000 mmol/L[7]), 因此在高氮或碱性土壤中, 氨氧化过程多由AOB主导[8-9]。

长期定位施肥会对氨氧化微生物的活性、群落丰度和结构产生深刻影响[10]。大量研究表明,中性和碱性土壤上施用氮肥只改变AOB的群落组成和丰度,酸性土壤上则影响AOA[11- 14]。但杨亚东等[15]和罗培宇等[16]对水稻土和东北棕壤研究结果表明,施用氮肥后AOA和AOB的群落丰度和多样性都显著升高。这表明淹水、低温和干旱等极端环境下可能产生独特的氨氧化微生物种群,它们对施肥的响应有待进一步研究。

干旱半干旱生态系统占全球陆地面积的 41%, 全球约有 38% 的人口居住于此[17], 发展和可持续的矛盾在这一地区非常突出。目前, 对干旱半干旱地区农田土壤氨氧化微生物影响的报道较少。本研究以内蒙古农牧业科学院旱作实验站的长期定位实验为基础, 利用实时荧光定量PCR、末端限制性片段长度多态性(Terminal Restriction Fragment Length Polymorphism, T-RFLP) 和克隆文库分析：1) 长期施用化肥、有机肥对干旱半干旱地区农田土壤AOB 和 AOA 群落数量、结构以及活性的影响；……