荒漠草原土壤氨氧化细菌群落结构对氮添加和枯落物输入的响应

作     者：张雅琪 庞丹波 陈林 曹萌豪 何文强 李学斌 ZHANG Ya-Qi;PANG Dan-Bo;CHEN Lin;CAO Meng-Hao;HE Wen-Qiang;LI Xue-Bin

作者机构：宁夏大学西北退化生态系统恢复与重建教育部重点实验室宁夏大学西北土地退化与生态恢复国家重点实验室培育基地银川750021 宁夏大学生态环境学院银川750021 

出 版 物：《植物生态学报》 (Chinese Journal of Plant Ecology)

年 卷 期：2023年第47卷第5期

页      面：699-712页

核心收录：

学科分类：07[理学] 0713[理学-生态学] 

基　　金：国家自然科学基金(31960359) 宁夏重点研发计划(2021BEG02005) 第三批宁夏青年科技人才托举工程(TJGC2018068)。 

主　　题：氨氧化细菌 荒漠草原 多样性 氮添加 枯落物输入 微生物生态学 

摘      要：为了解荒漠草原表层土壤氨氧化细菌(AOB)对枯落物输入及氮添加的响应,该研究以宁夏回族自治区盐池县荒漠草原为实验平台,选择4种常见植物——苦豆子(Sophora alopecuroides)、猪毛蒿(Artemisia scoparia)、短花针茅(Stipa breviflora)和沙芦草(Agropyron mongolicum)的枯落物设置枯落物输入处理,设置对照(0 g·m^(-2)·a^(-1))、氮添加(9.2 g·m^(-2)·a^(-1))2个处理,运用荧光定量PCR、高通量测序等分子生物学技术,探究了荒漠草原0-5 cm表层土壤AOB对氮添加和不同枯落物输入的响应。研究结果显示,在氮添加和枯落物输入条件下,荒漠草原土壤表层AOB共有3门4纲6目7科8属17种。实验所测AOB群落物种主要来源于β-变形菌纲(beta-Proteobacteria)中的亚硝基单胞菌属(Nitrosomonas)和亚硝基螺旋菌属(Nitrosospira),且以亚硝基单胞菌属为优势种群。与对照相比,氮添加显著降低了AOB-氨单加氧酶(amoA)基因拷贝数,表明施氮会抑制荒漠草原表层土壤中的硝化作用。在不同种类的枯落物输入下,AOB-amoA基因丰度的响应具有差异性,枯落物输入能够在一定程度上缓解氮添加对土壤AOB-amo A基因丰度的抑制,但总体上不会改变其变化趋势。冗余分析结果表明土壤有机碳、全磷、硝态氮和铵态氮含量是影响AOB-amoA基因丰度的主要土壤理化因子。研究结果表明,氮添加能够显著降低荒漠草原土壤表层AOB-amo A的基因丰度,该结果有助于丰富和拓展未来干旱半干旱荒漠草原地区氮沉降变化对土壤表层氮循环功能基因丰度的影响和机制的认识。