长期施肥对土nir S型反硝化细菌的影响及其与N_(2)O排放的关系

摘要

土壤反硝化作用是土壤N_(2)O产生的重要过程,亚硝酸盐还原酶(NIR)催化的亚硝态氮(NO_(2))还原为一氧化氮(NO)是反硝化作用的关键环节,研究长期施肥对反硝化微生物的影响及其与N_(2)O排放的关系对于全面理解土壤反硝化过程具有重要意义。基于28年的旱作雨养长期施肥试验,通过常规监测、定量PCR和高通量测序等探讨了长期不同施肥(不施肥CK、偏施肥的单施氮肥N和氮钾配施NK、以及氮磷钾平衡施肥NPK)下土N_(2)O排放和nir S反硝化细菌群落特征及两者之间的关系。结果表明:长期化肥施用(N,NK和NPK)均显著提高了N_(2)O累积排放量,其中平衡施肥(NPK)最高。长期化肥施用对nir S基因丰度和nir S型反硝化细菌的α-多样性无显著影响,但长期平衡施用化肥提高了uncultured_bacterium_2303和Rhodanobacter_sp._D206a的相对丰度,降低了unclassified_k_norank_d_Bacteria和unclassified_p_Proteobacteria的相对丰度,从而改变了nir S型反硝化细菌的群落结构组成。雨养旱作条件下,土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、有效磷(AP)和pH等土壤性质是土nir S型反硝化细菌群落结构组成变化的主要影响因素。土nir S型反硝化细菌群落结构组成对土壤N_(2)O排放具有显著影响,而nir S基因丰度和nir S型反硝化细菌多样性并没有显著影响。