稻田土壤不同水分条件下硝化/反硝化作用及其功能微生物的变化特征

摘要：

以湖南桃源县一长期种植水稻的酸性土壤为研究对象,在微宇宙培养条件下设置了4个水分梯度处理,分别为田间持水量(water holding capacity,WHC)的30％、60％、90％和淹水2 cm 深。考察了水分条件变化对硝化和反硝化作用影响,并结合定量 PCR 和限制性末端片段长度多态性(T-RFLP)技术研究了硝化-反硝化微生物的响应特征。结果表明,30％ WHC 处理土壤无明显的硝化和反硝化作用发生,硝化作用主要发生于60％ WHC 和90％ WHC 处理土壤,90％ WHC 处理土壤硝化作用明显强于60％ WHC,并检测到明显的N2 O释放,表明该水分条件可能发生了硝化-反硝化耦合作用。淹水处理土壤氧化还原势Eh 显著低于非淹水处理土壤,无明显的硝化作用发生,但能检测到N2 O释放且释放量小于90％ WHC 处理土壤。除培养初期(7 d)外,反硝化功能基因 nirS 和 nirK,以及氨氧化细菌(AOB)amoA 基因的丰度先随着水分增加而增加,并在淹水处理中小幅下降,三者之间呈明显的正相关关系,且 AOB amoA、 nirS 和 nirK 基因丰度均在90％ WHC 处理中最高,与该处理中硝化和反硝化活性最高相一致。 T-RFLP 结果表明,培养2周后,nirS 基因为代表的反硝化微生物群落组成对水分梯度变化产生明显响应,Eh 和含水率 Cw 是影响其群落组成的主要因子。

关键词：水稻土、水分、N2 O释放、反硝化作用、反硝化微生物

分类号：X172(环境生物学)

资助基金：国家自然科学基金项目41090281,41322007

在线出版日期：2014-12-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：4275-4283