论文部分内容阅读
施用氮肥是提高蔬菜产量的主要措施之一，但随着施氮量的增加，不可避免的会导致氮肥利用率降低和环境污染等问题。而硝化抑制剂和脲酶抑制剂的添加，可以提高蔬菜地中氮肥的利用效率，减少环境污染。这两种抑制剂对氨氧化细菌(AOB)和氨氧化古菌(AOA)的影响是否随土壤pH变化而改变，以及不同pH梯度下AOA、AOB和亚硝酸氧化细菌(NOB)对硝化作用的相对贡献及其机制尚未清楚。 在本研究中，将菜地土壤pH设为4个梯度(3.97、4.82、6.07、7.04)，运用实时-定量PCR、末端限制性片段长度多态性(T-RFLP)、稳定同位素核酸探针技术(DNA-SIP)和克隆文库技术来测定硝化抑制剂和脲酶抑制剂对硝化活性、氨氧化微生物丰度和多样性的影响，同时通过构建微宇宙系统，探讨氨氧化微生物对硝化作用的贡献，取得的主要结论有: (1)硝化抑制剂和脲酶抑制剂在pH梯度下培养试验(四个处理:对照、尿素、尿素加2-氯-6-三氯甲基吡啶(NP)、尿素加N-丁基硫代磷酰三胺(NBPT))。AOA amoA基因丰度显著高于AOB amoA基因丰度，并与净硝化速率呈正相关，表明AOA是酸性土壤中硝化过程的关键驱动者。土壤pH与AOA amoA基因丰度呈负相关，而与AOB amoA基因丰度无显著性差异。T-RFLP结果表明，土壤pH值显著影响AOA和AOB群落结构。硝化抑制剂NP明显降低了净硝化速率和细菌amoA基因丰度，但对古菌amoA基因丰度影响不显著。NBPT仅在土壤培养初期滞后了尿素的水解并保持低NH4+-N水平，但对氨氧化微生物丰度和群落结构无显著影响。以上结果表明，土壤pH值对AOA和AOB丰度和群落结构的影响显著高于尿素、NP和NBPT的影响。 (2)pH梯度下DNA-SIP微宇宙培养试验（两个处理:12C-CO2和13C-CO2）。通过DNA-SIP和克隆技术发现不同pH土壤改变了AOA和AOB对自养硝化作用的相对贡献以及土壤“活跃的”氨氧化微生物群落。不同pH土壤中AOA均利用了13C底物，当pH为3.97-6.07时，硝化过程的主导者为AOA，并且“活跃的”AOA类群是Nitrososphaera类群。当pH为7.04时，AOB也利用了13C底物，AOA和AOB共同主导硝化作用，“活跃的”AOA和AOB类群分别为Nitrososphaera类群和Nitrosospira类群。Nitrospira16S rRNA、Nitrospira nxrB和Nitrobacter nxrA基因丰度很明显受到土壤pH的影响，但是在对NOB三个功能基因DNA-SIP的研究中并未发现Nitrospira和Nitrobacter的生长，可能是NOB中其他的微生物群体参与了亚硝酸氧化过程。