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降水短期增减对藓结皮微生物组氮循环功能的影响
1
作者
李靖宇
曹梓渝
+4 位作者
李佳佳
刘建利
王颖
张蓉
魏淑花
《生态学报》
北大核心
2025年第9期4417-4430,共14页
生物土壤结皮在中国西北干旱半干旱地区生态系统氮循环过程中发挥着至关重要的作用。气候模型预测西北地区未来将会经历降水模式的显著变化,而氮循环对这些变化特别敏感。然而,降水量的增加或减少会对生物土壤结皮氮循环过程产生哪些影...
生物土壤结皮在中国西北干旱半干旱地区生态系统氮循环过程中发挥着至关重要的作用。气候模型预测西北地区未来将会经历降水模式的显著变化,而氮循环对这些变化特别敏感。然而,降水量的增加或减少会对生物土壤结皮氮循环过程产生哪些影响仍然不是很清楚。在宁夏荒漠草原生态修复野外定位观测研究区内,采用单因素完全随机试验设置降水量增减观测样地,借助宏基因组测序方法,对自然降水(CK)、减水50%(DW)、增水50%(AW)这3种处理条件下参与氮循环的微生物群落结构以及功能基因多样性对降水量变化的响应机制进行了分析。结果表明,藓结皮土壤参与氮循环的微生物群落结构组成主要包括细菌域的放线菌门(Actinomycetota)和假单胞菌门(Pseudomonadota)以及属于古菌域的亚硝化球菌门(Nitrososphaerota)。NMDS分析结果表明,不同降水条件下藓结皮土壤中参与氮循环的微生物类群存在显著差异,与氮循环相关的功能基因多样性也存在显著差异。narB基因的相对多度在AW条件下显著高于CK和DW,nasB基因的相对多度在AW条件下显著高于DW,nrfA基因的相对多度在DW条件下显著低于CK,pmoB/amoB基因的相对多度不论在DW还是AW条件下均显著高于CK。PERMANOVA分析结果表明,不同降水处理以及土壤有机质(SOM)可以分别解释参与氮循环微生物属水平组成差异的20.25%和14.12%以及参与氮循环功能基因多样性组成差异的26.23%和19.33%。藓结皮土壤微生物参与氮循环的过程中,受到降水量的显著影响,在未来降水量增加的背景下,藓结皮土壤中的化学性质能够保持动态平衡,同化性硝酸盐还原过程会增强。未来出现降水量减少的趋势,可能会导致藓结皮土壤中NH_(4)^(+)-N含量的增加,同时会限制异化性硝酸盐还原过程。无论减水还是增水条件下,都会促进氨氧化过程的增强。藓结皮微生物组响应降水量变化的过程中,其功能基因多样性的差异表明了微生物在氮循环功能方面的适应性调整。
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关键词
藓结皮
氮循环
降水
土壤化学性质
宏基因组
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职称材料
题名
降水短期增减对藓结皮微生物组氮循环功能的影响
1
作者
李靖宇
曹梓渝
李佳佳
刘建利
王颖
张蓉
魏淑花
机构
北方民族大学
生物科学与工程学院
宁夏农林科学院植物
保护
研究所
北方民族大学
宁夏特殊生境微生物资源开发与利用
重点
实验室
北方民族大学国家民委黄河流域农牧交错区生态保护重点实验室
出处
《生态学报》
北大核心
2025年第9期4417-4430,共14页
基金
宁夏农业高质量发展和生态保护科技创新示范课题(NGSB-2021-14-05)
宁夏农林科学院科技平台建设提升项目(NKYP-22-06)
国家自然科学基金(32160306)。
文摘
生物土壤结皮在中国西北干旱半干旱地区生态系统氮循环过程中发挥着至关重要的作用。气候模型预测西北地区未来将会经历降水模式的显著变化,而氮循环对这些变化特别敏感。然而,降水量的增加或减少会对生物土壤结皮氮循环过程产生哪些影响仍然不是很清楚。在宁夏荒漠草原生态修复野外定位观测研究区内,采用单因素完全随机试验设置降水量增减观测样地,借助宏基因组测序方法,对自然降水(CK)、减水50%(DW)、增水50%(AW)这3种处理条件下参与氮循环的微生物群落结构以及功能基因多样性对降水量变化的响应机制进行了分析。结果表明,藓结皮土壤参与氮循环的微生物群落结构组成主要包括细菌域的放线菌门(Actinomycetota)和假单胞菌门(Pseudomonadota)以及属于古菌域的亚硝化球菌门(Nitrososphaerota)。NMDS分析结果表明,不同降水条件下藓结皮土壤中参与氮循环的微生物类群存在显著差异,与氮循环相关的功能基因多样性也存在显著差异。narB基因的相对多度在AW条件下显著高于CK和DW,nasB基因的相对多度在AW条件下显著高于DW,nrfA基因的相对多度在DW条件下显著低于CK,pmoB/amoB基因的相对多度不论在DW还是AW条件下均显著高于CK。PERMANOVA分析结果表明,不同降水处理以及土壤有机质(SOM)可以分别解释参与氮循环微生物属水平组成差异的20.25%和14.12%以及参与氮循环功能基因多样性组成差异的26.23%和19.33%。藓结皮土壤微生物参与氮循环的过程中,受到降水量的显著影响,在未来降水量增加的背景下,藓结皮土壤中的化学性质能够保持动态平衡,同化性硝酸盐还原过程会增强。未来出现降水量减少的趋势,可能会导致藓结皮土壤中NH_(4)^(+)-N含量的增加,同时会限制异化性硝酸盐还原过程。无论减水还是增水条件下,都会促进氨氧化过程的增强。藓结皮微生物组响应降水量变化的过程中,其功能基因多样性的差异表明了微生物在氮循环功能方面的适应性调整。
关键词
藓结皮
氮循环
降水
土壤化学性质
宏基因组
Keywords
mossy biocrust
N cycle
precipitation
soil chemical properties
metagenomics
分类号
S154.3 [农业科学—土壤学]
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题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
降水短期增减对藓结皮微生物组氮循环功能的影响
李靖宇
曹梓渝
李佳佳
刘建利
王颖
张蓉
魏淑花
《生态学报》
北大核心
2025
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