施氮对水稻土N2O释放和反硝化微生物种群的影响

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:huangqianqian
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稻田在全世界分布广泛,我国是主要的水稻产区,占全球水稻种植面积的28%。稻田土壤大部分时间以厌氧环境为主,有利于反硝化作用的进行。反硝化作用造成农田土壤氮肥损失,并将氮素转化成产生N2O和N2释放到大气中,其中N2O是造成温室效应的重要气体。反硝化微生物对土壤氮素循环起着重要的推动和调节作用,但是其对反硝化作用的驱动机理仍不太清楚。本试验以紫潮泥和红黄泥两种水稻土为研究对象,通过室内培养试验,利用微生物分子生物学技术等方法系统研究施氮(NO3-)对土壤N2O释放和narG型、nosZ型土壤反硝化微生物种群(包括基因丰度和群落结构)的影响。主要研究结果如下:   施氮后两种水稻土的N2O释放显著提高,NO3--N的浓度是影响N2O释放主要因素之一。两种土壤不施氮对照3个时期(24h、48h、72h)的N2O释放一直很低;红黄泥施氮处理的N2O释放经历了上升期(24h)、高峰期(48h)和下降期(72h)三个时期;紫潮泥施氮处理的N2O释放在24h经历了上升期后,48h和72h的N2O释放没有显著差别。   施氮使紫潮泥反硝化基因(narG、nosZ)丰度发生显著变化,施氮处理的3个时期的narG基因的丰度均明显高于不施氮对照,施氮处理48h的nosZ基因丰度显著高于不施氮对照,24h和72h没有差别;施氮对红黄泥的基因丰度没有影响。通过双变量相关分析发现,除了紫潮泥nar基因外,反硝化基因丰度与N2O释放之间没有显著相关性。   NO3-与含narG和nosZ型基因的反硝化细菌的群落组成均有显著相关性。施氮对紫潮泥和红黄泥反硝化基因(narG、nosZ)多样性产生显著影响;通过双变量相关分析发现,两种水稻土反硝化基因的多样性指数与N2O释放之间没有显著相关性。   研究结果为深入探讨氮素对水稻土反硝化作用及氮素循环利用机理提供有力的依据,为进一步研究亚热带地区水稻土反硝化功能菌提供了重要的理论依据。
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