温度和水分变化对冻土区泥炭地土壤氮循环功能基因丰度的影响

作者：马秀艳; 蒋磊; 宋艳宇^*; 孙丽; 宋长春; 侯爱新; 高晋丽; 杜宇

来源：生态学报, 2021, 41(17): 6707-6717.

• 温度
• 水分
• 氮循环
• 土壤微生物功能基因
• 泥炭地

以大兴安岭多年冻土区泥炭地为研究对象,通过室内模拟增温实验,研究温度升高对不同深度(0—150 cm)土壤氮循环功能基因丰度的影响。同时针对0—20 cm和20—40 cm土壤设置两个水分处理,分别为土壤原始含水量和淹水状态,研究水分变化对表层土壤氮循环功能基因丰度的影响。结果表明温度升高显著提高了活动层(0—60 cm)、过渡层(60—80 cm)、永冻层(80—100 cm)中nifH、nirK基因丰度,温度升高显著提高了活动层(0—40 cm)和过渡层(60—80 cm)中nirS基因丰度。温度升高显著提高了过渡层(60—80 cm)NH+4-N和较深永冻层(140—150 cm)NO-3-N的含量,但降低了过渡层(60—80 cm)NO-3-N和较深永冻层(120—150 cm)NH+4-N的含量,相关性分析表明,NH+4-N含量与nifH和nirS基因丰度呈显著正相关,NO-3-N含量与nirK基因丰度呈显著正相关,说明温度升高能够通过改变微生物丰度促进过渡层固氮作用和反硝化作用。在增温条件下,淹水处理使表层土壤nirS和nirK基因丰度及NH+4-N含量降低,但提高了NO-3-N含量,说明淹水造成了过度还原的条件使反硝化底物浓度降低,降低反硝化微生物活性进而抑制了土壤反硝化作用。该结果对于明确未来气候变化影响下冻土区泥炭地土壤氮循环过程具有重要意义。

• 单位
  中国科学院东北地理与农业生态研究所