马瑞萍,戴相林,刘国一,谢永春,高小丽,高 雪

氮是构成生命体(如蛋白质和核酸)必不可少的元素,也是陆地生态系统中限制植物生长和初级生产的关键营养元素[1]。自Berthelot发现微生物能够固定大气中的氮素以弥补土壤氮损失以来,人们对生物固氮的研究已经超过了130年[2]。生物固氮是陆地生态系统中“新”氮的重要来源,主要通过共生固氮和自生固氮两种途径发生[3]。相对于共生固氮,自生固氮虽然速率低,但时空分布广泛,在缺乏固氮植物或氮匮乏的土壤生态系统中,自生固氮量约为每年0～60 kg(N)·hm-2,被认为是氮素输入的重要来源[3-6]。因此,自生固氮作为一种环境友好型和可持续性的氮素供应方式,可替代部分无机氮肥,为解决集约化农业生产中过量施氮导致的能源消耗和生态环境污染问题提供了替代方案。

固氮微生物是执行生物固氮的主要成员。系统发育和代谢途径(自养型、异养型、无机化能营养型、光合异养型和产甲烷型)的高度多样性[3,7],使固氮微生物在陆地及水生生态系统均有广泛分布[8],且易受作物类型、土壤理化性质、时空分布和气候因子等多重因素的影响[9]。施肥是实现作物高产和维持土壤肥力的重要农艺措施。但前人研究表明,固氮微生物丰度、多样性、活性和群落组成对不同施肥模式的响应并不完全一致。如施用化肥,尤其是氮肥会降低固氮微生物丰度、多样性和活性[10-11],而施用有机肥则通常呈相反趋势[12]。这可能是由于外源有机物的添加为固氮微生物的生长提供了碳源和能源,进而刺激了微生物的固氮作用[13]。……