微生物驱动的硝化作用是氮循环的关键过程。土壤氨氧化作用是硝化作用的第一步,也是硝化作用的限速步骤,施氮是影响土壤氨氧化微生物的重要因素。因此,明确不同氮肥种类(尿素、硫酸铵和硝酸钾)对土壤氨氧化微生物群落与硝化势的影响,可...微生物驱动的硝化作用是氮循环的关键过程。土壤氨氧化作用是硝化作用的第一步,也是硝化作用的限速步骤,施氮是影响土壤氨氧化微生物的重要因素。因此,明确不同氮肥种类(尿素、硫酸铵和硝酸钾)对土壤氨氧化微生物群落与硝化势的影响,可以为缓解农田氮素流失和改善氮素循环提供参考。本研究以钙质紫色土为研究对象,采用盆栽试验,设置不施氮肥(CK)、施尿素(UR)、施硫酸铵(AS)和施硝酸钾(PN) 4个处理。通过测定不同类型氮肥处理下土壤化学性质、硝化势、土壤氨氧化细菌(AOB)和氨氧化古菌(AOA)的群落结构及α多样性,明确不同类型氮肥对土壤氨氧化作用的影响。结果表明,与CK处理相比,AS和UR处理下土壤pH分别显著降低2.52和0.32个单位(P<0.05),AS和UR处理下土壤全氮和铵态氮(NH_(4)^(+)-N)含量分别显著提升53.6%~83.0%和1 359.5%~1 740.4%(P<0.05);3种施氮处理下土壤碱解氮和硝态氮(NO_(3)^(-)-N)含量分别显著增加164.9%~233.1%和434.6%~1 485.3%(P<0.05);AS处理土壤速效磷含量显著降低33.7%(P<0.05);AS和UR处理下土壤碳氮比(C/N)分别显著降低40.0%和20.0%(P<0.05);各处理间土壤有机碳(SOC)含量无显著差异;AS处理土壤硝化势显著降低42.0%(P<0.05),UR和PN处理土壤硝化势分别显著提升292.0%和62.6%(P<0.05)。与CK处理相比,AS和UR处理下AOA amo A基因丰度分别显著提高84.1%和44.4%(P<0.05),AS处理AOB amo A基因丰度显著降低44.0%(P<0.05),UR处理显著提高1 821.3%(P<0.05)。冗余分析显示:土壤pH和NH_(4)^(+)-N含量为AOA群落结构的主要影响因子,C/N、土壤有机碳(SOC)和碱解氮为AOB群落结构的主要影响因子(P<0.05)。逐步回归分析显示:NH_(4)^(+)-N和碱解氮为AOA amo A基因丰度的主要影响因子(P<0.001),速效磷和碱解氮为AOB amo A基因丰度的主要影响因子(P<0.001)。偏最小二乘法分析显示:AOB amo A基因丰度、SOC、速效磷、碱解氮和pH对土壤硝化势具有显著影响(P<0.05)。综上,施用硫酸铵会显著降低土壤硝化势,而施用尿素会增加土壤硝化势,且AOB群落为钙质紫色土中氨氧化作用的主要驱动者,施用硫酸铵主要通过增加碱解氮含量,降低速效磷含量和AOB amo A基因丰度,降低硝化势;而施用尿素主要通过增加碱解氮含量和AOB amo A基因丰度,最终增加硝化势。展开更多
文摘微生物驱动的硝化作用是氮循环的关键过程。土壤氨氧化作用是硝化作用的第一步,也是硝化作用的限速步骤,施氮是影响土壤氨氧化微生物的重要因素。因此,明确不同氮肥种类(尿素、硫酸铵和硝酸钾)对土壤氨氧化微生物群落与硝化势的影响,可以为缓解农田氮素流失和改善氮素循环提供参考。本研究以钙质紫色土为研究对象,采用盆栽试验,设置不施氮肥(CK)、施尿素(UR)、施硫酸铵(AS)和施硝酸钾(PN) 4个处理。通过测定不同类型氮肥处理下土壤化学性质、硝化势、土壤氨氧化细菌(AOB)和氨氧化古菌(AOA)的群落结构及α多样性,明确不同类型氮肥对土壤氨氧化作用的影响。结果表明,与CK处理相比,AS和UR处理下土壤pH分别显著降低2.52和0.32个单位(P<0.05),AS和UR处理下土壤全氮和铵态氮(NH_(4)^(+)-N)含量分别显著提升53.6%~83.0%和1 359.5%~1 740.4%(P<0.05);3种施氮处理下土壤碱解氮和硝态氮(NO_(3)^(-)-N)含量分别显著增加164.9%~233.1%和434.6%~1 485.3%(P<0.05);AS处理土壤速效磷含量显著降低33.7%(P<0.05);AS和UR处理下土壤碳氮比(C/N)分别显著降低40.0%和20.0%(P<0.05);各处理间土壤有机碳(SOC)含量无显著差异;AS处理土壤硝化势显著降低42.0%(P<0.05),UR和PN处理土壤硝化势分别显著提升292.0%和62.6%(P<0.05)。与CK处理相比,AS和UR处理下AOA amo A基因丰度分别显著提高84.1%和44.4%(P<0.05),AS处理AOB amo A基因丰度显著降低44.0%(P<0.05),UR处理显著提高1 821.3%(P<0.05)。冗余分析显示:土壤pH和NH_(4)^(+)-N含量为AOA群落结构的主要影响因子,C/N、土壤有机碳(SOC)和碱解氮为AOB群落结构的主要影响因子(P<0.05)。逐步回归分析显示:NH_(4)^(+)-N和碱解氮为AOA amo A基因丰度的主要影响因子(P<0.001),速效磷和碱解氮为AOB amo A基因丰度的主要影响因子(P<0.001)。偏最小二乘法分析显示:AOB amo A基因丰度、SOC、速效磷、碱解氮和pH对土壤硝化势具有显著影响(P<0.05)。综上,施用硫酸铵会显著降低土壤硝化势,而施用尿素会增加土壤硝化势,且AOB群落为钙质紫色土中氨氧化作用的主要驱动者,施用硫酸铵主要通过增加碱解氮含量,降低速效磷含量和AOB amo A基因丰度,降低硝化势;而施用尿素主要通过增加碱解氮含量和AOB amo A基因丰度,最终增加硝化势。
