土壤微生物作为碳氮循环过程的主要驱动者与作物生产和生态环境安全关系密切.目前,仅有少数基于单一氮循环过程的研究报道了功能基因的空间分布特征,缺乏关于氮循环关键过程微生物分布特征的耦联分析.本研究采用实时荧光定量PCR技术,对东北黑土农田土壤氮循环关键过程的固氮、氨氧化和反硝化过程功能基因丰度特征及对土壤因子的响应进行关联分析.结果表明,在低pH(4.5～5.0)土壤中,不同氮循环基因丰度均显著低于其他pH土壤样本.种植大豆的土壤nifH基因丰度显著高于种植玉米的土壤样本(分别高于60％和83％).氨氧化古菌(AOA)amoA基因丰度显著高于氨氧化细菌(AOB)amoA基因丰度,AOA amoA与AOB amoA基因丰度的比值为3.1至91.0.氮循环功能基因丰度与土壤pH和土壤全碳(TC)之间存在显著的正相关关系(P<0.01).非度量多维尺度分析(NMDS)结果显示主要表征黑土区氮循环基因组成的NMDS1与土壤pH和TC显著正相关.方差分解分析和随机森林分析结果显示土壤pH和TC是氮循环微生物基因丰度空间分布的最主要驱动因子.本研究发现除了土壤因子外,地理距离对农田土壤氮循环关键过程微生物分布也产生重要影响,为认识土壤微生物参与的农田生态系统的生物地球化学循环过程提供理论基础.

氮循环;功能基因;地理分布;实时荧光定量PCR

张淼;刘俊杰;刘株秀;顾海东;李禄军;金剑;刘晓冰;王光华

中国科学院东北地理与农业生态研究所,黑土农业生态重点实验室,哈尔滨 150081;中国科学院大学,北京 100049

土壤学报

[1]张淼;刘俊杰;刘株秀;顾海东;李禄军;金剑;刘晓冰;王光华-.黑土区农田土壤氮循环关键过程微生物基因丰度的分布特征)[J].土壤学报,2022(05):1258-1269

NMDS1

黑土区,农田土壤,土壤氮循环,关键过程,生物基,土壤微生物,碳氮循环,循环过程,作物生产,生态环境安全,全关,空间分布特征,微生物分布,耦联,东北黑土,黑土农田,固氮,反硝化过程,功能基因丰度,土壤因子,氮循环基因,土壤样本,大豆,nifH,氨氧化古菌,AOA,amoA,氨氧化细菌,AOB,循环功能,土壤全碳,非度量多维尺度分析,方差分解,分解分析,林分,度空间,驱动因子,地理距离,生物参与,农田生态系统,生物地球化学循环,地理分布

0.26087