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土壤熏蒸对土壤氮循环及其功能微生物的影响研究进展

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农药学学报 2021年第6期23卷 1063-1072页

作者：王晴张大琪方文生李园王秋霞颜冬冬曹坳程中国农业科学院植物保护研究所北京100193 现代农业产业技术体系北京市创新团队北京100193

土壤熏蒸凭借高效、广谱等优点已被广泛应用,但正因为其具有广谱性,熏蒸剂在杀死土壤中有害生物的同时,也影响着驱动土壤中各种元素循环、转化的非靶标微生物。土壤氮循环是连接大气、土壤和水体的重要枢纽,而与氮循环有关的关键过程主... 详细信息

土壤熏蒸凭借高效、广谱等优点已被广泛应用,但正因为其具有广谱性,熏蒸剂在杀死土壤中有害生物的同时,也影响着驱动土壤中各种元素循环、转化的非靶标微生物。土壤氮循环是连接大气、土壤和水体的重要枢纽,而与氮循环有关的关键过程主要由微生物所驱动,因此,土壤熏蒸势必会影响氮循环中的物质转化。已有研究表明,熏蒸剂可显著改变一些与土壤氮循环相关的功能基因及功能微生物的种类及丰度,其中一些熏蒸剂在进行熏蒸处理后,短期内均能提高土壤中氮的矿化速率,增加土壤中的氮素累积矿化量,而固氮、硝化和反硝化过程均受到抑制,可提高对氮素的利用率。本文就常用的几种熏蒸剂在进行土壤熏蒸后,对土壤中氮循环中的固氮、矿化、硝化和反硝化等反应中的各个关键过程和功能微生物产生的影响进行综述,可为研究土壤熏蒸的环境风险提供依据。

关键词：土壤熏蒸土传病害氮循环功能微生物

城市化进程对氮循环格局及动态的影响研究进展

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地理科学进展 2015年第6期34卷 726-738页

作者：高群余成中国科学院流域地理学重点实验室中国科学院南京地理与湖泊研究所南京210008 中国科学院大学北京100049

氮循环是全球生物地球化学循环的重要组成部分,随着城市化进程的不断加快,高强度的人类活动和城市景观格局的改变不仅影响了氮的循环过程,而且加重了氮污染的程度,对城市生态环境造成了严重的影响。城市尺度的氮循环研究不仅是全球关注... 详细信息

氮循环是全球生物地球化学循环的重要组成部分,随着城市化进程的不断加快,高强度的人类活动和城市景观格局的改变不仅影响了氮的循环过程,而且加重了氮污染的程度,对城市生态环境造成了严重的影响。城市尺度的氮循环研究不仅是全球关注的氮研究热点,而且也是城市生态学和城市地理学研究的前沿。本文基于城市生态系统的氮循环特征,综述了城市化进程对城市氮污染物来源、沉降、输移和累积影响研究的国内外大量研究成果,介绍了卫星遥感、稳定同位素、物质流模型等分析方法在城市氮循环研究中的应用,针对未来几十年活性氮增加可能带来的不利影响,提出对活性氮的减缓策略,以有效抑制活性氮对环境的影响。未来城市氮循环研究需要开展长期系统监测、深化城市氮循环机理研究、创新研究范式和研究方法,并将研究成果与城市规划和城市发展研究相结合,提升城市氮管理能力。

关键词：城市雾霾氮循环氮收支城市生态系统城市化

渤海水环境中浮游细菌和颗粒附着细菌群落组成及其氮循环功能预测分析

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微生物学通报 2024年

作者：赵丹婷崔正国李秋芬单秀娟曲克明周易洲孙波迟赛赛王洋吴超天津农学院水产学院天津市水产生态及养殖重点实验室中国水产科学研究院黄海水产研究所海水养殖生物育种与可持续产出全国重点实验室崂山实验室海洋渔业科学与食物产出过程功能实验室

【背景】浮游细菌（free-living bacteria， FLB）和颗粒附着细菌（particle-attached bacteria， PAB）是海洋中两类不同生活方式的细菌。因其生态位的不同，两者在群落结构上存在较大差异，可能会导致其介导的氮循环存在显著差异，但... 详细信息

【背景】浮游细菌（free-living bacteria， FLB）和颗粒附着细菌（particle-attached bacteria， PAB）是海洋中两类不同生活方式的细菌。因其生态位的不同，两者在群落结构上存在较大差异，可能会导致其介导的氮循环存在显著差异，但目前海洋中对不同生活方式的细菌在氮循环功能上的差异研究仍然有限。【目的】拟开展渤海水环境中FLB与PAB群落组成的研究，并对比分析其介导的氮循环相关功能基因的差异。【方法】用分级过滤获得渤海不同水层的FLB和PAB样品，通过高通量测序和荧光定量PCR技术，分析这两类细菌的物种组成及其介导的氮循环功能差异。【结果】FLB群落以α-变形菌纲（Alphaproteobacteria）为主，而PAB群落以γ-变形菌纲（Gammaproteobacteria）和黄杆菌纲（Flavobacteria）等为主。功能预测显示，FLB和PAB群落的氮循环功能在表层和底层均以硝酸盐还原和好氧氨氧化作用为主，但两者在具体功能中的差异较大：硝酸盐还原作用在FLB群落中富集，硝化和反硝化作用在PAB群落中富集。根据功能预测结果，选择差异显著的功能基因进行qPCR定量分析。定量分析与功能预测结果表现出一致性，PAB群落中的氮循环功能基因丰度显著高于FLB群落，且底层基因丰度的差异性相较于表层更明显。FLB群落中的功能基因与NO3-和NH4+之间具有显著相关性，PAB群落中的功能基因则与深度和α-多样性呈显著性关联。【结论】相对于FLB群落，PAB群落在渤海氮循环中可能发挥了更为重要的作用。本文为海洋微生物介导的氮循环机制研究提供了新的见解。

关键词：渤海浮游细菌附着细菌氮循环功能基因

微塑料对沉积物及其上覆水体氮循环的影响研究

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海洋环境科学 2024年第2期43卷 262-272页

作者：陈雪婷张兴洲刘诗伟陈阳军冯志华江苏海洋大学江苏省海洋生物资源与环境重点实验室江苏连云港222005 江苏海洋大学江苏省海洋生物产业技术联合创新中心江苏连云港222005 江苏海洋大学自然资源部滨海盐沼湿地生态与资源重点实验室江苏连云港222005

海洋氮循环是海洋元素循环的重要组成部分,由不同材质类型的微生物所驱动,对评估海洋生态系统的结构和功能具有重要的意义。鉴于微塑料对海洋生态环境的胁迫,有必要厘清微塑料的存在对氮转化过程的影响,以提升对当代及未来海洋氮循环的... 详细信息

海洋氮循环是海洋元素循环的重要组成部分,由不同材质类型的微生物所驱动,对评估海洋生态系统的结构和功能具有重要的意义。鉴于微塑料对海洋生态环境的胁迫,有必要厘清微塑料的存在对氮转化过程的影响,以提升对当代及未来海洋氮循环的理解。据此,本研究设置不同浓度(0.5%和0.05%)、不同粒径(500目、150目和16目)和不同材质类型(PA、PE、PVC、PP、PS)的微塑料暴露实验,评估微塑料的存在是否对海洋沉积物及周边水体氮转化过程存在影响。结果表明,微塑料的存在会改变氧化还原环境,继而对微生物所驱动的氮循环过程产生影响。另外,研究发现,微塑料的材质类型、浓度和粒径分别会对氮循环过程产生不同的影响,意味着微塑料的不同性质会改变海洋沉积物及周边水体的氮循环过程。微塑料会通过影响沉积物中微生物的组成和活性进而影响上覆水中氮素分布,对水体氮循环构成挑战。后续的研究需要深入探究微塑料影响下上覆水中氮循环的同位素动力学,以提升对氮循环的理解。

关键词：微塑料氮循环沉积物亚硝酸盐硝酸盐

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全球气候变化对自然土壤碳、氮循环的影响

地理科学 1998年第5期18卷 463-471页

作者：张金屯山西大学黄土高原研究所

大气中的温室气体浓度在不断升高，近年来增加速度加快，预计２０３０年ＣＯ２浓度将加倍，这将引起全球气候变化，即地球表面温度升高，全球平均降水增加，但变化幅度区域差异显著。气候变化对土壤系统产生重要影响，土壤碳库和碳流将... 详细信息

大气中的温室气体浓度在不断升高，近年来增加速度加快，预计２０３０年ＣＯ２浓度将加倍，这将引起全球气候变化，即地球表面温度升高，全球平均降水增加，但变化幅度区域差异显著。气候变化对土壤系统产生重要影响，土壤碳库和碳流将发生显著变化；土壤释放ＣＯ２和ＣＨ４的量明显增加；有机质分解加快；土壤Ｎ流失加快；土壤生物多样性会受影响。

关键词：全球气候变化土壤温室气体碳循环氮循环

^15N自然丰度法在陆地生态系统氮循环研究中的应用

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植物生态学报 2012年第4期36卷 346-352页

作者：姚凡云朱彪杜恩在北京大学城市与环境学院生态学系北京大学地表过程分析与模拟教育部重点实验室北京100871 北京大学深圳研究生院城市设计与规划学院深圳518055 康奈尔大学园艺系纽约14853

随着氮沉降的不断增加以及人们对全球变化问题的日益关注,稳定同位素技术在全球变化研究中得到广泛的应用。因为植物和土壤的氮同位素组成记录了氮循环影响因子的综合作用,并且具有测量简单以及不受取样时间和空间限制的优点,所以氮同... 详细信息

随着氮沉降的不断增加以及人们对全球变化问题的日益关注,稳定同位素技术在全球变化研究中得到广泛的应用。因为植物和土壤的氮同位素组成记录了氮循环影响因子的综合作用,并且具有测量简单以及不受取样时间和空间限制的优点,所以氮同位素自然丰度法被用于氮循环的研究中。该文从氮循环过程中植物和土壤的氮分馏入手,总结国内外相关文献,阐述了植物和土壤氮自然丰度在预测生态系统氮饱和和氮循环长期变化趋势中的应用;总结了利用树轮δ15N法研究氮循环过程中应该注意的事项以及目前尚未解决的问题。

关键词：氮循环植物土壤 δ15N

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土壤氮循环微生物过程的分子生态学研究进展

农业现代化研究 2014年第5期35卷 588-594页

作者：侯海军秦红灵陈春兰魏文学中国科学院亚热带农业生态研究所亚热带农业生态过程重点实验室湖南长沙410125 中国科学院桃源农业生态试验站湖南桃源410125

固氮作用、硝化作用和反硝化作用是土壤微生物参与氮素循环的三个重要方面。自分子生态学方法应用于土壤学后,土壤微生物作用于氮素循环过程的机理研究取得了若干重要进展。包括:1)利用固氮菌的nifH基因作为分子标记研究有机质、氮素与... 详细信息

固氮作用、硝化作用和反硝化作用是土壤微生物参与氮素循环的三个重要方面。自分子生态学方法应用于土壤学后,土壤微生物作用于氮素循环过程的机理研究取得了若干重要进展。包括:1)利用固氮菌的nifH基因作为分子标记研究有机质、氮素与固氮微生物之间的关系,发现固氮微生物的丰度和群落结构与土壤有机质含量呈正相关。然而,固氮微生物的丰度和群落结构与土壤速效N含量呈负相关,施用氮肥会抑制固氮微生物的生长,施氮土壤固氮微生物数量减少,多样性降低。2)以氨氧化微生物功能基因为探针,揭示了土壤pH与氨氧化微生物分布关系密切,碱性土壤中氨氧化细菌是硝化作用主要参与者,而酸性土壤中氨氧化古菌是硝化作用的主导者。土壤中N素的含量也影响氨氧化微生物的数量和群落结构,施入氮肥后氨氧化微生物的数量和活性增加。3)利用反硝化功能基因为分子标记研究土壤因子对反硝化细菌群落的影响,阐明了土壤可溶性有机碳、pH和土壤水分是影响反硝化细菌数量和群落结构的重要因子,并且发现土壤反硝化细菌与土壤反硝化能力和氧化亚氮释放之间存在着一定的联系,但这种联系在不同研究对象中存在差异,需要进一步确认。目前,利用分子生物学技术解析土壤氮素循环微生物生态功能取得了重要的进展,但还需进一步深入。今后,将采用包括同位素在内的示踪技术与分子生物学方法相结合共同分析氮循环不同代谢过程微生物种群间的相互关系以及氧化亚氮产生与硝化和反硝化微生物之间的关系。

关键词：氮循环固氮作用硝化作用反硝化作用分子生态学功能基因

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河流沉积物氮循环主要微生物的生态特征

微生物学通报 2015年第6期42卷 1141-1150页

作者：鲍林林陈永娟王晓燕首都师范大学资源环境与旅游学院北京100048 首都师范大学首都圈水环境研究中心北京100048

微生物驱动的氮循环过程是全球生物地球化学循环的重要组成部分,由于人类活动的影响,氮循环负荷加剧,氮素的生态平衡和微生物的功能特征也相应地受到干扰。河流生态系统是陆地与海洋联系的纽带,因人类活动过量活性氮的输入导致水体富营... 详细信息

微生物驱动的氮循环过程是全球生物地球化学循环的重要组成部分,由于人类活动的影响,氮循环负荷加剧,氮素的生态平衡和微生物的功能特征也相应地受到干扰。河流生态系统是陆地与海洋联系的纽带,因人类活动过量活性氮的输入导致水体富营养化,明显影响着河流的生态功能以及河口沿岸海洋生态系统的平衡。富含微生物的沉积物对氮素的转化和去除起着至关重要的作用。本文主要介绍河流沉积物氮循环主要功能微生物,包括氨氧化细菌、氨氧化古菌、亚硝酸盐氧化菌、反硝化细菌和厌氧氨氧化细菌的群落特征和生态功能,总结氮相关营养盐、溶氧和季节变化等环境因子,以及河道控制管理措施和污水处理厂扰动等条件下氮循环过程主要功能类群的生态特征和响应关系。指出还需深入全面地研究河流沉积物生态系统氮循环过程的驱动机制和微生物的贡献效率,加强城市河流沉积物微生物功能作用的研究及河道生物修复技术的开发。

关键词：沉积物功能微生物氮循环群落特征

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抗生素对土壤氮循环影响的Meta分析

农业资源与环境学报 2024年

作者：杨克明余彬彬 CHEN Zhongzhi 戴媛媛扬州大学环境科学与工程学院阿尔伯塔研究委员会天津市水产研究所

抗生素能够影响土壤微生物群落结构和功能多样性从而影响微生物介导的氮循环过程，改变土壤环境中各种氮素形态和脲酶活性，进而影响土壤氮循环。为了量化分析土壤中抗生素对土壤氮循环的影响，本研究从中国知网和Web of Science收集了2... 详细信息

抗生素能够影响土壤微生物群落结构和功能多样性从而影响微生物介导的氮循环过程，改变土壤环境中各种氮素形态和脲酶活性，进而影响土壤氮循环。为了量化分析土壤中抗生素对土壤氮循环的影响，本研究从中国知网和Web of Science收集了2002年1月—2024年3月共62篇相关文献，从中提取相关数据用R语言进行Meta分析，综合不同时空甚至结论相悖的研究结果，得出更一般、普遍的研究结论，揭示抗生素对土壤氮素循环的影响机理。结果表明：四环素类（Tetracyclines， TCs）、磺胺类（Sulfonamides， SAs）和喹诺酮类（Quinolones， QNs）三类抗生素会抑制土壤脲酶活性、amoA-AOA和amoA-AOB，增加土壤NH3挥发，降低氨氧化速率，减缓土壤氮素循环。TCs降低了土壤NH4+-N、NO2--N和NO3--N含量，然而SAs和QNs提高土壤NH4+-N含量，降低了土壤NO2--N和NO3--N含量。基于以上研究，三类抗生素总体抑制氨化作用、硝化作用和反硝化作用中的各类指标；但SAs促进NH4+-N、NH3、nirK、nirS和nosZ；QNs促进NH4+-N和N2O，这与抗生素的类型及抗生素类型影响的相关微生物有关。

关键词：抗生素土壤氮循环功能基因