水氮耦合对设施农田土壤自养和异养硝化作用的影响

来源：中国土壤与肥料杂志2023年第11期北京时间：

作者：曹万德，崔嘉华，李娜，何雪莲，张玉玲，邹洪涛，张玉龙，虞娜

单位：(沈阳农业大学土地与环境学院，土肥资源高效利用国家工程研究中心，农业农村部东北耕地保育重点实验室，辽宁 沈阳 110866)

摘要：水氮措施影响设施土壤氮素的转化及硝化微生物活性，但水氮耦合对设施土壤自养和异养硝化作用差异的影响尚不明确。以连续8年设施水氮耦合田间定位试验土壤为研究对象，控制不同土壤田间持水量(WHC)(40%WHC、60%WHC和80% WHC)进行室内微宇宙培养试验，通过添加乙炔抑制剂抑制自养硝化途径，研究水氮耦合对设施土壤自养和异养硝化速率及参与自养硝化的氨氧化微生物的影响，分析氨氧化微生物氨氧化古细菌(AOA)和氨氧化细菌(AOB)对自养硝化作用的贡献。结果表明，水氮耦合下，不同硝化途径NH4+-N、NO3--N含量以及参与自养硝化的AOA amoA和AOB amoA基因拷贝数均有显著差异。无乙炔培养7 d后，NO3--N含量显著增加，而NH4+-N含量显著降低，AOA amoA和AOB amoA的基因丰度显著增加。添加乙炔后，NO3--N、NH4+-N含量基本保持恒定，AOA amoA和AOB amoA基因丰度显著减少。水氮耦合显著影响自养和异养硝化速率，冗余分析(RDA)表明，NH4+-N含量、AOB amoA、NO3--N-C2H2、AOA amoA可分别解释自养和异养硝化速率变异的68.9%、34.9%、32.8%和24.4%。设施土壤存在自养硝化和异养硝化两种途径，60%～80%WHC各施氮处理均以自养硝化为主，占总硝化速率的65%～86%；仅40%WHC下，氮纯养分量300和525 kg·hm-2处理以异养硝化为主，占总硝化速率的61%～77%。AOB和AOA共同驱动自养硝化，且AOB贡献更大。

关键词：设施土壤;水氮耦合;自养硝化;异养硝化;氨氧化微生物

基金资助：基金项目:辽宁省重点研发计划项目(2020JH2/10200018)；国家自然科学基金项目(41401322)。