铵氮和硝化抑制剂对农田土壤中完全氨氧化菌的影响

来源 :华北电力大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiaoxin_vb
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氮肥在农业生产中被广泛应用,且3,4-二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)和双氰胺(DCD)作为硝化抑制剂(NIs)常被用于减少土壤中氮肥的流失,而氨氧化作用作为土壤氮循环的重要环节,是调控农田氮肥施用问题并提高利用效率的关键过程。然而在农田土壤中,可利用的铵氮浓度是否对新发现的完全氨氧化菌(CAOB)及传统的氨氧化细菌(AOB)、古菌(AOA)的生长有不同的影响还不清楚。本研究利用土壤微生态培养系统,考察了在铵态氮浓度分别为0、5、50、200和500 μg NH 4+-N g-1 soil条件下的氨氧化微生物生长状况。实时定量PCR分析表明,AOB在200和500μg NH4+-N g-1 soil两种高铵氮浓度下均有显著增长,而CAOB仅在未添加铵氮和5 μg NH4+-N g-1 soil低铵氮浓度下显著增长,表明其更适应于低营养环境,这与AOA生态位特征相似,但比AOA具有更宽的铵氮浓度耐受能力。系统发育关系和皮尔逊相关性分析表明,CAOB中clade B分支比clade A分支对硝化过程做了更大的贡献。通过添加尿素(300μg g-1 soil)和不同浓度的硝化抑制剂DMPP(0,1.5,3.0,7.5,15 μg g-1 soil)或者 DCD(0,4,10,20,40 μg g-1 soil)的微宇宙培养,探究了 DMPP和DCD对农田土壤中氨氧化微生物的丰度和群落多样性的影响,以及对硝化过程的抑制效果。在添加20μg g-1 soil DCD时,抑制剂对硝化作用的抑制效果最好。另外,DMPP和DCD的使用均显著抑制了 AOB和CAOB的生长,然而对AOA的生长没有影响。系统发育分析表明,在添加尿素和7.5μg g-1 soil DMPP或40μg g-1 soil DCD培养时,CAOB的菌群结构发生明显变化。本研究阐释了铵氮浓度对氨氧化微生物生态位分化的重要影响,揭示了 CAOB对抑制剂的不同响应,对改善农田土壤氮素利用具有重要的理论和现实意义。
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