添加生物炭改善菜地土壤氨氧化细菌群落并提高净硝化率

作者：王先芳; 任天志^*; 智燕彩; 张贵龙; 李洁^*; 王知文

来源：植物营养与肥料学报, 2020, 26(03): 502-510.

• 生物炭
• 土壤
• 氨氧化微生物
• 硝化作用

[目的]氨氧化过程是硝化作用的限速步骤,对氮循环有着重要影响。本研究通过分析生物炭输入下土壤氨氧化微生物群落的变化,揭示其影响土壤硝化作用的生物学机制。[方法]以华北潮土区设施菜地土壤为对象,设置生物炭梯度(C0、C0.5、C1.5、C4.0)土壤培养试验,结合PCR和T-RFLP等分析技术,观测生物炭输入下土壤氨氧化细菌群落变化动态,解析生物炭、土壤硝化作用与氨氧化细菌群落之间的关系。[结果]添加生物炭明显改变了土壤氨氧化微生物群落结构及氮素硝化过程。与未添加生物炭处理相比,生物炭添加处理培养前期土壤氨氧化细菌群落Shannon、Evenness指数分别升高5.4%～18.8%、26.2%～33.8%,后期Shannon指数降低20.7%～34.2%。生物炭输入对AOA群落没有明显影响,AOB群落256、58 bp代表物种丰度分别增加61.4%～56.0%、60.6%～78.6%,488 bp代表物种丰度降低22.8%～26.9%。21 bp代表物种丰度前期增加后期降低,与491 bp代表物种丰度变化相反。添加生物炭土壤AOBamoA基因丰度增加48.9%～53.2%。土壤NO3--N含量提高1.7%～25.6%,NH4+-N含量下降13.4%～31.1%,土壤净硝化速率提高21.8%～70.2%。[结论]生物炭的输入可以改善以AOB为主的土壤氨氧化微生物群落结构,提高amoA酶活性,但是对氨氧化古菌微生物群落结构未产生明显影响。因此,生物炭提高土壤净硝化速率的作用与其对土壤氨氧化细菌群落和组成的影响密切相关。

• 单位
  东北农业大学