水稻土团聚体中氨氧化微生物的分布特征及其与硝化作用的关系

氨氧化微生物在土壤硝化过程和氮循环中起重要作用。但是，目前的研究结果对氨氧化细菌数量和种群多样性与硝化强度的相关性尚存在异议，氨氧化古菌在土壤硝化反应中所起的作用也亟待深入研究。本项目选择长期不同施肥处理的红壤区水稻土，采用荧光定量PCR、PCR-变性梯度凝胶电泳技术、荧光原位杂交技术等分子手段，探索研究土壤团聚体中氨氧化细菌和氨氧化古菌分布特征的方法，明确不同施肥处理对水稻土各粒级团聚体中氨氧化细菌和氨氧化古菌分布的影响，阐明团聚体中氨氧化微生物分布变化与土壤硝化作用动态的关系，为制定科学合理的土壤施肥措施、建构作物高产稳产的土壤生态环境提供理论基础和科学依据。

比较鲜样直筛、干筛和湿筛三种团聚体筛分方式，湿筛能获得不同粒径团聚体且施肥处理间差异较明显，选择湿筛作为团聚体分级方法。施肥尤其是有机无机配施能提高大团聚体比例。0-5cm土层中大团聚体含量高于0-15cm土层，施肥能降低0-5cm土层大团聚体的破坏率。.PCR-DGGE研究全土和团聚体中氨氧化细菌（AOB）和氨氧化古菌（AOA）的群落多样性。全土下各施肥处理间的AOB群落结构相似性较高。各粒级团聚体中AOB群落结构差异较大，同一施肥处理下0.25-1mm粒级与其他粒级差异最大。施肥降低了全土中氨氧化微生物的群落多样性；施NPK降低了大团聚体中AOB和AOA多样性、提高了微团聚体中AOB和AOA的多样性；施有机肥降低了微团聚体中AOA的群落多样性但有助于大团聚体中AOA多样性的保持；有机无机配施有利于提高＞2mm团聚体中AOB多样性和维持各粒级团聚体AOA多样性。总体上，AOA群落结构多样性高于AOB，施肥对AOB群落组成的影响大于AOA，不同粒级团聚体间AOB群落结构差异大于AOA。.采用荧光原位杂交（FISH）分析团聚体中氨氧化微生物的原位分布。＞2 mm粒级团聚体中AOA呈片状分布，数量高于1-2 mm粒级；1-2 mm粒级团聚体中AOA数量高于AOB。.不同施肥处理的团聚体中有机碳和全氮含量均表现为1-2mm粒级最高， 0.053-0.25mm粒级最低，大团聚体中显著高于微团聚体，0-5cm土层高于0-15cm土层。长期施肥尤其是有机无机配施能增加土壤碳氮含量，促进较大粒径团聚体的形成。Biolog分析表明，NPKC处理各粒级团聚体AWCD值和多样性指数均显著高于CK和C处理。同一施肥处理下，除0.053-0.25mm粒级外，AWCD和多样性指数均随粒级减小而下降。.不施肥处理的全土和团聚体中氮组分和硝化强度均显著低于施肥处理。0.053-0.25mm粒级碱解氮、铵态氮和硝化强度显著低于其他粒级。同一施肥处理下，微生物生物量氮含量随团聚体粒级减小而降低。相关性分析表明，团聚体中氨氧化微生物群落多样性与氮组分、硝化强度和微生物群落代谢多样性相关性均不显著，氮素水平可能更多的影响氨氧化微生物的数量而不是群落组成。硝化作用强度与有机碳、全氮、碱解氮、铵态氮和微生物生物量氮显著相关，土壤整体养分和活性氮水平是影响团聚体硝化作用的主要因素。