检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：赵婧中国农业科学院

学位级别：硕士

全程氨氧化细菌（Complete ammonia oxidizing bacteria,Comammox）自发现以来,其与土壤pH及养分含量的关系及其功能和生态位分化备受关注。红壤作为我国重要的耕地类型之一,其地力低下问题亟待解决。本研究以湖南第四纪红土发育旱地红... 详细信息

全程氨氧化细菌（Complete ammonia oxidizing bacteria,Comammox）自发现以来,其与土壤pH及养分含量的关系及其功能和生态位分化备受关注。红壤作为我国重要的耕地类型之一,其地力低下问题亟待解决。本研究以湖南第四纪红土发育旱地红壤为研究对象,分析了休闲（F）、不施肥（CK）、单施无机肥（NPK）、无机肥配秸秆还田（NPKS）、无机肥配施生石灰（NPKL）、无机肥配施骨粉有机肥（NPKA）和无机肥配施生物有机肥（NPKC）等改良措施下不同土层和改良年限土壤中pH及养分含量的变化;利用微孔板荧光法比较了改良土壤中碳氮磷循环相关酶活性的差异;通过荧光定量PCR和高通量测序的方法探究了红壤改良对Comammox丰度及群落结构的影响;将DNA稳定同位素与硝化抑制剂相结合明确了红壤中Comammox的功能及其对N2O产生的相对重要性。通过上述研究明确影响红壤中Comammox丰度及群落结构的环境因素、Comammox在硝化过程中的贡献及其不同分支的生态位分化。主要结果如下:（1）不同改良措施显著影响土壤养分及酶活性。与CK相比,2020年NPKC处理0～20 cm土层中有机质（SOM）、全氮（TN）、全磷（TP）和有效磷（AP）含量分别提高了73%、29%、61%和1847%,同时该处理也显著增加了参与碳循环α-1,4-葡糖苷酶（αG）、β-1,4-葡糖苷酶（βG）、β-1,4-木糖苷酶（βX）、纤维二糖水解酶（CBH）和参与氮循环β-1,4-N-乙酰基氨基葡萄糖酐酶（NAG）活性。相关性分析表明,SOM与αG、βG、βX、CBH和NAG酶活性显著正相关（P<0.01）,pH与酸性磷酸酶（ACP）活性显著负相关（P<0.01）。改良措施对0～20 cm土层酶活性的影响大于20～40 cm。2019年,NPKA处理0～20 cm土层中CBH酶活性比CK提高了352%,而在20～40 cm土层中CBH酶活性仅比CK提高了2%。此外,不同改良措施土壤中ACP酶活性也呈现出随改良年限增加而增加的趋势。（2）不同改良措施可以显著提升红壤中氨氧化微生物的丰度。其中,氨氧化古菌（AOA）的丰度在NPK和NPKS处理中显著高于其它处理,分别为1.19×10～8和1.11×10～8 copies·g-1且比CK处理分别提高了457.95%和422.36%;氨氧化细菌（AOB）的丰度在NPKL处理中最高,为2.14×10～8 copies·g-1,比CK处理提高了9253.17%;Comammox Clade A的丰度在NPKC处理中最高,为1.09×10～7 copies·g-1,比CK处理提高了768.38%;Comammox Clade B的丰度在NPKA处理中最高,为1.06×10～8 copies·g-1,比CK处理提高了560.70%。这说明施无机肥以及无机肥配秸秆还田可以显著提高红壤中AOA的丰度,添加石灰可以显著提高红壤中AOB的丰度,添加有机肥可以显著提高红壤中Comammox的丰度。此外,系统发育分析表明,F、CK和NPK处理中Comammox Clade B的占比均高于Clade A2,所占比例为61%～84%;而NPKA、NPKL、NPKS和NPKC处理中Comammox Clade A2的占比则高于Clade B,所占比例为51%～93%,推测Comammox Clade B主要在F、CK和NPK中发挥作用,Comammox Clade A2主要在NPKA、NPKL、NPKS和NPKC处理中发挥作用。（3）通过分析红壤中Comammox的功能及其对N2O产生的相对重要性发现,不加铵盐的处理中N2O的含量呈波动状态,但是Comammox Clade A和Clade B的丰度在硝化抑制剂的作用下均显著降低;而添加铵盐后,N2O的含量维持在同一水平,但是乙炔对Comammox Clade A和Clade B丰度的抑制作用减弱,红壤中Comammox Clade A可以同化13C标记的CO2且全部是Clade A2而Clade B不能同化13C标记的CO2,这说明Comammox Clade A和Clade B具有不同的生态位分化且Clade A2代表Comammox在红壤中发挥作用。综上所述,无机肥配施骨粉有机肥和无机肥配施生物有机肥显著提升红壤养分状况,改善土壤酶活性。不同改良措施下红壤中Comammox的丰度及群落结构主要受铵浓度的影响,且Comammox分支中的Clade A2起主要作用。

关键词：红壤改良酶活性全程氨氧化细菌硝化功能生态位分化

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亚硝酸盐氧化细菌研究进展与展望

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农业资源与环境学报 2025年第1期42卷 11-21页

作者：胡露星蒋先军西南大学资源环境学院重庆400715

亚硝酸盐氧化细菌(Nitrite Oxidizing Bacteria,NOB)是全球氮循环过程中的关键微生物,主要功能是将亚硝酸盐氧化为硝酸盐。近十年来基于现代分子生态技术的发展,NOB的研究取得了很大的进展,主要包括:NOB的碳氮代谢途径及多样性远远超过... 详细信息

亚硝酸盐氧化细菌(Nitrite Oxidizing Bacteria,NOB)是全球氮循环过程中的关键微生物,主要功能是将亚硝酸盐氧化为硝酸盐。近十年来基于现代分子生态技术的发展,NOB的研究取得了很大的进展,主要包括:NOB的碳氮代谢途径及多样性远远超过以往的认知,如NOB不仅可以氧化亚硝酸盐,也可以氧化尿素、氨以及氰酸盐获取能量;丰富了NOB与环境因素的响应及生态位分化特征的研究,其中Nitrospira更偏好于低氧的贫营养环境,中温的富营养环境更有利于Nitrobacter的生存;对NOB Nitrospira与全程氨氧化细菌(Complete Ammonia Oxidizer,comammox Nitrospira)之间的联系与差异进行了初步探索,二者虽然同属于Nitrospira谱系并且都具备亚硝酸盐氧化能力,但comammox Nitrospira对亚硝酸盐的亲和力较低而对氨具有较高的亲和力,主要分布在低氨的寡营养生境,而NOB Nitrospira对亚硝酸盐有较高亲和力,主要分布在低亚硝酸盐环境。本文基于上述最新研究进展进行了介绍与总结,并对该领域今后的研究进行了展望:在今后的研究中土壤环境或许可以成为NOB研究的新切入点;迫切需要探究缩短NOB分离和培养的方法并结合分子生态技术揭示NOB代谢多样性的实际依据以及NOB在碳氮循环中的真正贡献;探究NOB在代谢和生物化学方面的新机制,为揭示和预测NOB在环境中的响应提供理论支持。

关键词：亚硝酸盐氧化细菌亚硝酸盐氧化代谢多样性全程氨氧化细菌土壤

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酸化改良对柑橘园土壤活性硝化微生物群落结构的影响

酸化改良对柑橘园土壤活性硝化微生物群落结构的影响

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作者：潘靖华中农业大学

学位级别：硕士

柑橘作为世界第一大类水果,长期以来种植模式单一且过量施用化肥,造成柑橘园土壤酸化和生态功能退化,严重影响柑橘产业健康发展。硝化作用是加速土壤酸化的重要原因,调节着植物养分、硝态氮淋溶和温室气体排放,硝化微生物是硝化作用的... 详细信息

柑橘作为世界第一大类水果,长期以来种植模式单一且过量施用化肥,造成柑橘园土壤酸化和生态功能退化,严重影响柑橘产业健康发展。硝化作用是加速土壤酸化的重要原因,调节着植物养分、硝态氮淋溶和温室气体排放,硝化微生物是硝化作用的主要驱动者。在果园生态系统中,集约化种植对硝化微生物群落结构的影响少有报道,集约化土壤改良是否能够恢复土壤中硝化微生物群落尚不清楚。因此,本研究以湖北省秭归县集约化种植5年（5Y）和40年（40Y）柑橘园土壤为研究对象,研究采用石灰和生物炭改良40年柑橘园土壤,通过功能基因测序和13C标记的核酸探针技术（DNA-SIP）,研究酸化改良对集约化果园土壤中活性硝化微生物群落特征的影响,为集约化柑橘园土壤酸化改良和养分循环提供理论依据。主要研究结论如下: （1）集约化种植导致柑橘园土壤持续酸化,硝化微生物丰度、多样性下降,土壤硝化作用受到限制。种植5年和40年的柑橘园土壤pH分别为6.54和4.02,铵态氮、硝态氮和pH显著影响硝化微生物群落结构。与种植5年的柑橘园土壤相比,40年柑橘园土壤氨氧化潜势和硝化微生物amo A基因丰度下降,AOB和comammox的α多样性、OTU数目显著降低。（2）酸化改良显著改变集约化种植土壤中硝化微生物群落结构。石灰和生物炭改良第56天时,种植40年柑橘园土壤pH分别提高1.16和1.22,铵态氮浓度下降,石灰改良土壤硝态氮浓度上升119.53%,生物炭改良土壤硝态氮浓度下降32.79%。与未改良40年柑橘园土壤相比,改良后土壤中AOB和comammox clade A amo A基因丰度显著增加,Comammoxα多样性增加。改良后土壤硝化微生物群落结构逐渐向种植5年柑橘园土壤演替。（3）酸化改良增加集约化种植土壤中活性硝化微生物物种组成。DNA-SIP结果表明,属于Group 1.1b的AOA和属于Nitrosospira cluster 3的AOB共同主导种植5年的柑橘园土壤氨氧化过程,而属于clade A.2的comammox主导种植40年的柑橘园土壤氨氧化过程。经石灰和生物炭改良后,土壤pH提高,底物氨浓度增加,种植40年的柑橘园土壤中参与氨氧化过程的活性硝化微生物增加。属于Nitrosospira cluster 3的AOB和属于clade A.2的comammox共同主导石灰改良的40年柑橘园土壤氨氧化过程;属于Group 1.1b的AOA、属于Nitrosospira cluster 3的AOB和属于clade A.2的comammox共同主导生物炭改良的40年柑橘园土壤氨氧化过程。综上所述,集约化种植导致柑橘园土壤酸化,硝化作用减弱,而石灰和生物炭改良可促进老龄果园土壤硝化微生物丰度、多样性和活性逐渐向低龄果园土壤演替,其中生物炭改良后土壤硝态氮淋失风险更低、效果更为稳定。

关键词：集约化种植柑橘土壤改良硝化过程 DNA-SIP 全程氨氧化细菌

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宏基因组技术研究泥岩母质发育的三种不同pH紫色土硝化微生物群落演变规律

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微生物学报 2021年第7期61卷 1933-1944页

作者：王智慧蒋先军西南大学资源环境学院重庆400715

【目的】揭示典型农田旱地紫色土硝化微生物的群落组成及其对pH的响应规律。【方法】针对同一母质发育但pH差异显著的3种紫色土,利用宏基因组技术深度测序研究土壤中硝化微生物丰度和群落,包括氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea,AO... 详细信息

【目的】揭示典型农田旱地紫色土硝化微生物的群落组成及其对pH的响应规律。【方法】针对同一母质发育但pH差异显著的3种紫色土,利用宏基因组技术深度测序研究土壤中硝化微生物丰度和群落,包括氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea,AOA),氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria,AOB),亚硝酸盐氧化细菌(nitrite-oxidizing bacteria,NOB)和全程氨氧化细菌(complete ammonia oxidizer,Comammox)。【结果】土壤中硝化微生物的丰度占总微生物的2.130%-6.082%。3种紫色土中AOA、AOB和NOB的相对丰度有显著差异:酸性紫色土中AOA的相对丰度显著大于碱性紫色土,而AOB则相反;NOB的相对丰度在中性紫色土中最高。所有土样中均发现了1种全程氨氧化细菌Candidatus Nitrospira inopinata(***),其在中性紫色土中相对丰度最高,占总微生物的0.203%。3种不同pH紫色土中AOA均以Nitrososphaera为主,NOB均以Nitrospira为主;酸性紫色土中AOB以Nitroscoccus为主,而中性和石灰性紫色土中则以Nitrosospira为主。Pearson相关性分析发现,土壤pH和铵态氮是影响硝化微生物丰度最大的两个因子。【结论】Comammox存在于3种不同pH紫色土中,且偏好中性环境;AOA、AOB和NOB群落结构和相对丰度都存在显著差异,结合相关性分析发现土壤pH和铵态氮是导致差异最重要的两个因子。

关键词：氨氧化细菌氨氧化古菌亚硝酸盐氧化细菌全程氨氧化细菌氮循环

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弱酸低氧活性污泥中的硝化作用、N2O转化与全程硝化细菌

弱酸低氧活性污泥中的硝化作用、N2O转化与全程硝化细菌

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作者：李德庸暨南大学

学位级别：硕士

在污水硝化反应器中,为了实现良好的硝化作用,需要维持充足的溶解氧（dissolved oxygen,DO）和适宜的碱度条件,为此消耗了大量曝气能耗,而对碱度不足的废水（如粪尿污水处理）还需消耗大量药剂提高p H。如果将硝化反应器中DO从传统的≥2... 详细信息

在污水硝化反应器中,为了实现良好的硝化作用,需要维持充足的溶解氧（dissolved oxygen,DO）和适宜的碱度条件,为此消耗了大量曝气能耗,而对碱度不足的废水（如粪尿污水处理）还需消耗大量药剂提高p H。如果将硝化反应器中DO从传统的≥2 mg/L降低到≤0.5 mg/L,可节省30%左右的曝气能耗。然而,低氧或低p H在影响硝化反应动力学的同时,也会影响强温室气体N2O的排放。全程氨氧化细菌（complete ammonia oxidizer,comammox）,既能氧化氨氮,又能氧化亚硝酸盐,且氨亲和力强,同时不具有产生N2O的基因。Comammox特殊的功能特征,有可能适应于弱酸低氧的不利环境,提高不利条件下的硝化效率和调控N2O释放。在“碳中和”的政策背景下,污水处理厂同样面临“碳减排”甚至是“碳中和”的压力,本论文通过研究学界前两年新发现的comammox细菌在弱酸低氧条件下的行为特征,为污水处理厂减少能耗,药耗使用提供理论基础。本研究,运行了一个高氧酸性（DO>2 mg/L;p H=6.3-6.8）和一个低氧酸性（DO<0.5 mg/L;p H=6.3-6.8）的污水硝化生物反应器,处理模拟生活废水,研究了低DO浓度和低p H条件下硝化反应与N2O排放特征;利用分子生物学方法和高通量测序的等分子生物学手段,分析了不同工况下comammox及其他硝化细菌丰度和菌群结构,探索了comammox对硝化反应器在弱酸低氧下硝化作用和N2O释放的影响。本研究得出以下主要结论:（1）在进水NH4+-N浓度为48 mg/L的情况下,高氧酸性反应器出水NH4+-N、NO2--N和NO3--N分别为0.06±0.09 mg/L、0.04±0.02 mg/L和44.2±2.3 mg/L;低氧酸性反应器出水NH4+-N,NO2--N,NO3--N分别为0.64±0.86 mg/L、0.44±0.46 mg/L和42.8±2.8 mg/L,说明在弱酸性甚至低氧酸性条件下仍可实现良好的硝化效率。（2）高氧酸性反应器和低氧酸性反应器的N2O转化率分别是0.15±0.08%和0.12±0.08%,低于一般好氧硝化过程中N2O的转化率,说明长期弱酸性运行不会导致强温室气体N2O的大量排放。通过测量N2O的SP值,我们还发现了两个反应器中硝化细菌反硝化对N2O的贡献率不超过30%,低于同类型工艺的参考值,这可能是长期弱酸性硝化系统中N2O排放量低的原因之一。进一步分析表明,N2O的转化率与反应器中的DO和NO2--N浓度均无显著性相关,说明了硝化菌反硝化不是N2O的主要产生路径。与高氧条件对比,长期低氧运行的N2O转化率还有轻微降低（p=0.171）,说明低氧弱酸的硝化反应具有节能减排的优势。（3）基于实时荧光定量PCR,我们发现在长期的运行后comammox在与传统AOB的竞争中还取得了显著的优势,高氧条件中下comammox与传统AOB的比值为6.6,而低氧条件则更有利于comammox与传统AOB的竞争,两者的比值为17.1,表明comammox能适应弱酸性和弱酸低氧的环境。基于扩增子测序和宏基因组测序,我们还发现了Candidatus Nitrospira nitrosa类comammox更适应低DO条件,而Nitrospira ***-bin1类comammox更适应高DO条件。（4）利用PTIO作为comammox的选择性抑制剂,我们发现comammox具有较强的耐酸性氨氧化功能,可以在p H=4.3的环境中实现高效的氨氧化。通过对稳定运行酸性硝化反应器c DNA的高通量测序,我们进一步确认了comammox在酸性条件下的活性。这些结果表明,comammox是弱酸和弱酸低氧反应器中硝化作用的重要贡献者。

关键词：硝化反应低溶解氧低pH 氧化亚氮全程氨氧化细菌

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澜沧江梯级深大水库沉积物与悬浮物中comammox Nitrospira生物多样性和丰度研究

澜沧江梯级深大水库沉积物与悬浮物中comammox Nitrospira生物多...

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作者：张家晖华中农业大学

学位级别：硕士

水库是一种可对江河造成巨大影响的人工构筑物,它在满足防洪、水力发电、供水等需求的同时,也通过营养物沉积或气体释放强化了河流内营养物质的转化和去除,所以水库在氮循环等营养物质循环中发挥的作用越来越受到重视。硝化过程作为氮... 详细信息

水库是一种可对江河造成巨大影响的人工构筑物,它在满足防洪、水力发电、供水等需求的同时,也通过营养物沉积或气体释放强化了河流内营养物质的转化和去除,所以水库在氮循环等营养物质循环中发挥的作用越来越受到重视。硝化过程作为氮循环的一个重要的部分,在很长时间中被认为必须分为两个步骤完成:氨氮（NH4+-N）首先被氧化为亚硝酸盐氮（NO2--N）,然后亚硝酸盐氮再被氧化为硝酸盐氮（NH3--N）,而2015年发现的全程氨氧化菌（complete ammonia oxidizer,comammox）可以独立完成全部的硝化过程,这不仅改变了经典的两步硝化理论,还改变了人们对硝化过程中的微生物生态关系的传统认知。本研究选取澜沧江小湾、漫湾、糯扎渡3个梯级水库为研究区域,采取沉积物和不同水层体样品测试环境指标。通过高通量测序技术分析3个水库中全程氨氧化菌的多样性,采用实时荧光定量PCR技术测定沉积物样品中全程氨氧化菌分支A（comammox Nitrospira clade A）、全程氨氧化菌分支B（comammox Nitrospira clade B）、氨氧化细菌（ammonia-oxidizing bacteria,AOB）、氨氧化古菌（ammonia-oxidizing archaea,AOA）的amo A基因的丰度,进而揭示澜沧江深大水库悬浮物和沉积物中全程氨氧化菌与其他典型氨氧化菌的生态关系,为梯级水库水质维护提供科学依据。研究得到以下主要结果:（1）本研究证实全程氨氧化菌广泛存在于澜沧江梯级深大水库沉积物与水体悬浮物中,水库沉积物与水体悬浮物中的全程氨氧化菌都是以属于Candidatus Nitrospira inopinata的分支A.1和与Nitrospira ***-bin4亲缘关系较近的分支A.2为优势种群。（2）澜沧江梯级深大水库沉积物的氨氮含量主导了沉积物中典型氨氧化菌和全程氨氧化菌间的生态位分化,而水体p H和温度在调控水体悬浮物中全程氨氧化菌和典型氨氧化菌的生态位分化中起主要作用。（3）澜沧江梯级深大水库的沉积物与水体悬浮物中全程氨氧化菌的amo A基因丰度均高于氨氧化古菌和氨氧化细菌的amo A基因丰度。漫湾水库沉积物中的全程氨氧化菌分支A的amo A基因丰度显著高于糯扎渡水库,而小湾水库悬浮物中全程氨氧化菌群落丰富度显著高于漫湾和糯扎渡水库。（4）澜沧江梯级深大水库沉积物中的全程氨氧化菌amo A基因丰度与沉积物碳氮比呈显著正相关关系,而与沉积物NH4+-N和TN含量呈显著负相关关系。水体悬浮物中的全程氨氧化菌的amo A基因丰度则与水体p H、溶解氧（DO）、电导率（Cond）和碱度呈显著正相关关系,与水体温度、硝氮（NO3--N）浓度以及悬浮物总有机碳（TOC）含量呈显著负相关关系。

关键词：全程氨氧化细菌悬浮微生物沉积物梯级水库深大水库澜沧江

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土地利用方式对紫色土全程及半程氨氧化微生物的影响

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西南大学学报(自然科学版) 2025年第4期47卷 70-79页

作者：石秀丽马瑞蒋先军西南大学园艺园林学院重庆400715 西南大学资源环境学院重庆400715

探讨土地利用方式对紫色土全程氨氧化细菌(complete ammonia oxidizer,Comammox)、半程氨氧化微生物中氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea,AOA)和氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria,AOB)的影响。在重庆紫色土区域采集林地、旱地及水田土壤,测定土壤硝化势和亚硝酸盐氧化势,分析土壤硝化活性;采用定量PCR技术分析Comammox、AOA及AOB的丰度,通过克隆测序技术分析Comammox两个分支clade A和clade B的群落组成并构建系统发育树。结果表明:Comammox与半程氨氧化微生物AOA、AOB类似,广泛分布于不同土地利用方式的紫色土中。不同土地利用方式的紫色土氨氧化微生物丰度存在差异,AOA amoA基因的丰度在林地中达到最大值,为8.26×10^(7)拷贝数/g,比旱地高出1个数量级;而AOB则更适应水田土壤环境,其丰度达到1.38×10^(7)拷贝数/g,分别是林地和旱地的38.4倍和3.4倍。全程氨氧化细菌的两个分支分别在林地和水田中达到最大丰度值,其中clade A在林地中的丰度达到1.85×10^(8)拷贝数/g,clade B在水田中的丰度达到1.48×10^(7)拷贝数/g。在紫色土中,全程氨氧化细菌归属于Nitrospira inopinata。Pearson相关性分析结果表明:AOB与土壤硝化势呈极显著正相关(p<0.01),clade A与硝化势呈显著负相关(p<0.05),clade B与亚硝酸盐氧化势呈显著正相关(p<0.05),说明AOB和全程氨氧化细菌可能是紫色土硝化作用的主要推动者。综合表明:土地利用方式是影响紫色土全程氨氧化细菌及半程氨氧化微生物生态位分化的重要因子。

关键词：土地利用方式紫色土硝化作用全程氨氧化细菌生态位分化

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祁连山不同海拔森林土壤氨氧化菌群多样性及其氨氧化作用研究

祁连山不同海拔森林土壤氨氧化菌群多样性及其氨氧化作用研究

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作者：何天娇兰州大学

学位级别：硕士

氨氧化作用是硝化作用的限速步骤,主要由氨氧化古菌（AOA）、氨氧化细菌（AOB）和全程氨氧化菌（comammox）驱动。这些微生物在生态系统氮循环、生物多样性的维持和生态功能的稳定中发挥着重要作用。山地环境由于温度、降水及太阳辐射... 详细信息

氨氧化作用是硝化作用的限速步骤,主要由氨氧化古菌（AOA）、氨氧化细菌（AOB）和全程氨氧化菌（comammox）驱动。这些微生物在生态系统氮循环、生物多样性的维持和生态功能的稳定中发挥着重要作用。山地环境由于温度、降水及太阳辐射等条件的差异,形成了不同的垂直气候带,并使得生物分布在海拔梯度上呈现明显的垂直带谱特征。虽然土壤中氨氧化微生物也受植被类型和温度的影响,但其在不同海拔梯度上的分布模式及其关键影响因子尚不清楚,不同海拔梯度的氨氧化微生物菌群及其功能对温度变化的响应有待进一步研究。本研究以祁连山中段排露沟流域内不同海拔（2540 m、2717 m、2956 m、3110m和3300 m）的森林土壤为研究材料,利用q PCR和高通量测序技术,结合不同海拔森林土壤的氨氧化潜势、氨氧化动力学以及理化性质,研究不同海拔森林土壤中氨氧化微生物的活性、丰度、多样性和群落结构的差异以及主要驱动因子。同时通过微宇宙培养实验,研究各海拔森林土壤在短期升温处理后氨氧化速率以及氨氧化微生物丰度的变化,并结合q PCR结果估算短期升温处理过程中氨氧化微生物的稳定性。研究结果为氨氧化微生物的海拔分布及其对环境变化的响应提供数据支撑,为环境监测及生态修复提供科学依据。主要结果如下:（1）各海拔土壤氨氧化速率存在差异,海拔2717 m和3110 m土壤的氨氧化速率显著低于其他海拔。（2）乙炔添加实验表明,各海拔土壤中自养氨氧化作用占主导地位。辛炔和PTIO添加实验表明,AOA主导着各海拔土壤中的氨氧化过程。（3）各海拔土壤中AOA amo A基因丰度均显著高于AOB amo A基因丰度。AOA的丰度主要受海拔高度、土壤水分和NH4+-N的影响,AOB的丰度主要受土壤NH4+-N和NO3--N的影响。（4）AOA和AOB的优势类群分别为GroupⅠ.1b和Nitrosospira。土壤p H、水分和有机碳含量是影响各海拔土壤中AOA和AOB群落多样性及组成的主要环境因子。（5）Comammox Nitrospira的丰度及多样性显著高于AOA和AOB。各海拔土壤中comammox Nitrospira以Clade B为主。土壤p H、水分和有机碳含量是影响comammox Nitrospira丰度、多样性及其群落结构的主要环境因子。（6）短期升温处理显著增强了各海拔土壤的氨氧化速率。AOA和AOB丰度的比值在低海拔土壤中随温度的升高逐渐增大,而在高海拔土壤中逐渐减小。Comammox Nitrospira的丰度在低海拔土壤中随着温度升高先减后增,而在高海拔土壤中逐渐降低,但是变化不显著。（7）低海拔和高海拔土壤中氨氧化微生物对升温的响应不同。25℃条件下,comammox Nitrospira在各海拔的稳定性均强于AOA和AOB,低海拔AOB的稳定性相对较高,而高海拔AOA的稳定性高于AOB。

关键词：祁连山海拔氨氧化古菌氨氧化细菌全程氨氧化细菌

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不同类型稻田中全程氨氧化微生物的分异特征

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江苏农业学报 2020年第3期36卷 584-590页

作者：张洁宋怡轩张鑫磊张耀鸿南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心/江苏省农业气象重点实验室江苏南京210044 中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室江苏南京210008 山西省气候中心山西太原030006

选用微碱性氮贫瘠的上海市崇明岛稻田和微酸性氮丰富的南京市稻田剖面(0~50 cm),比较研究稻田土壤中氨氧化微生物类群丰度的差异及其环境驱动机制,评价其与氨氧化潜力的内在关系。结果表明,崇明稻田的净硝化速率为12.82~22.30 mg/(kg... 详细信息

选用微碱性氮贫瘠的上海市崇明岛稻田和微酸性氮丰富的南京市稻田剖面(0~50 cm),比较研究稻田土壤中氨氧化微生物类群丰度的差异及其环境驱动机制,评价其与氨氧化潜力的内在关系。结果表明,崇明稻田的净硝化速率为12.82~22.30 mg/(kg·d),明显高于南京稻田[4.26~7.46 mg/(kg·d)]。崇明稻田土壤剖面的Comammox amoA基因总拷贝数(Clade A与Clade B之和)均值为1 g 8.8×106拷贝,是南京稻田的2.4倍,且Clade A与Clade B的比值范围为2.5~12.7,证实了Comammox存在于2种不同类型的稻田土壤中。崇明稻田和南京稻田剖面的氨氧化细菌(AOB)的amoA基因拷贝数均值分别为1 g 3.75×108拷贝和1.23×108拷贝,氨氧化古菌(AOA)的amoA基因拷贝数均值分别为1 g 2.05×107拷贝和0.35×107拷贝,这2种菌群基因拷贝数均在10.1~20.0 cm土层达到最高。回归分析发现,2个稻田中氨氧化细菌(AOB)对氨氧化潜力的贡献率达到90%~94%,而Comammox仅为3%左右,表明氨氧化细菌(AOB)在氨氧化过程中发挥主要作用。

关键词：稻田全程氨氧化细菌氨氧化细菌氨氧化古菌氨氧化潜力

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围垦对崇明东滩湿地全程氨氧化微生物的影响

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土壤 2020年第6期52卷 1196-1202页

作者：宋怡轩金锐张鑫磊张洁贾仲君张耀鸿南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心/江苏省农业气象重点实验室南京210044 土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所) 南京210008

全程氨氧化细菌(complete ammonia oxidizers,Comammox)的发现根本改变了学术界对硝化过程的认识,但其地理分异规律及对氮转化过程的贡献仍不清楚。本研究选择长江口崇明东滩不同围垦年限(0、27、51、86 a)稻田表层耕作土壤,采用好氧培... 详细信息

全程氨氧化细菌(complete ammonia oxidizers,Comammox)的发现根本改变了学术界对硝化过程的认识,但其地理分异规律及对氮转化过程的贡献仍不清楚。本研究选择长江口崇明东滩不同围垦年限(0、27、51、86 a)稻田表层耕作土壤,采用好氧培养试验测定土壤硝化潜力;通过标靶功能基因amoA实时荧光定量硝化微生物的数量变异特征,包括全程氨氧化细菌(Comammox)、氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria,AOB)和氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea,AOA)。结果表明,与围垦0 a的自然滩涂湿地相比,围垦27、51、86 a的水稻土净硝化速率从N 2.24 mg/(kg·d)分别增加至N 19.3、11.6和11.4 mg/(kg·d),增幅高达5.1倍~8.7倍。AOA的丰度与围垦年限显著正相关。自然滩涂湿地中AOA和AOB的数量分别为0.34×107 copies/g和1.14×107 copies/g,围垦86 a后增幅最高可达27.9倍。自然滩涂湿地中Comammox Clade A和Clade B的amoA基因拷贝数高于围垦稻田土壤,且Comammox Clade A随着围垦年限增加其丰度显著增加。统计分析发现,AOB与土壤硝化速率显著正相关,可能在围垦水稻土氨氧化过程中发挥了重要作用;而Comammox Clade A和Clade B与土壤总有机碳(TOC)、铵含量(NH4+)呈显著负相关关系,可能更适应于营养贫瘠的滩涂自然湿地土壤。

关键词：围垦全程氨氧化细菌氨氧化

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