郑 洁,程梦华,栾 璐,孔培君,孙 波,蒋瑀霁,*

1 土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所), 南京 210008 2 中国科学院大学, 北京 100049 3 南京师范大学生命科学学院, 南京 210023

根际微生物作为土壤生物群落中最活跃且具有决定性影响的组分之一,在土壤-植物生态系统中参与了土壤有机质等养分循环和能量流动。揭示植物—根际微生物根际对话过程及其调控机制,对促进植物生长发育和生产力的提高至关重要[1—2]。氮是陆地生态系统中控制植物生长的关键限制营养元素,根际土壤微生物驱动着土壤—植物系统中氮素循环过程,将氮素转化为可被植物吸收的形态,满足植物的氮素需求。硝化作用是土壤氮素形态转化的关键步骤之一,我国农田生态系统硝化活性较高,以自养硝化作用为主[3—4]。作为自养硝化过程的氨氧化过程是第一和限速步骤,主要由含氨单加氧酶基因(amoA)的氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea, AOA)和氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria, AOB)共同驱动,在有氧环境下将氨氧化为亚硝酸盐[5]。近年来,全程氨氧化微生物(Comammox)的发现使人们对氮循环有了全新的认识,但是深入研究发现Comammox大都来自铵贫瘠的生境,而在高底物浓度的农田土壤硝化过程中典型的氨氧化微生物(AOA和AOB)扮演的角色并不能被Comammox所取代[6—7]。农田生态系统中,环境因子(pH、NH4浓度等)和农田管理措施(种植方式、施肥管理等)决定着土壤中氨氧化微生物的生态位分异,影响群落的丰度和硝化潜势[8]。研究表明低pH和低NH4浓度条件下,AOA在氨氧化过程中发挥着主导作用,而AOB则倾向于主导中性和碱性土壤,以及高NH4浓度环境的氨氧化过程[9—10,11]。……