發(fā)布時間：2021-03-05 21:45

　　土壤中氧化亞氮（N₂O）的釋放量占全球N₂O釋放總量的60%.其中,稻田土壤是N₂O最主要的釋放源.反硝化過程是稻田土壤N₂O生成的主要微生物過程之一.本研究選取廣東韶關稻田垂向土壤（0～100 cm）為研究對象,通過乙炔抑制劑法測定了N₂O產(chǎn)生潛勢和反硝化潛勢,并利用針對特異性功能基因的實時熒光定量和高通量測序技術分別分析反硝化功能基因豐度和反硝化微生物群落結構.結果顯示:0～10 cm深度的土壤樣品N₂O產(chǎn)生潛勢最高,可達（0.020±0.0035）μg·g^-1·h^-1.反硝化功能基因中,nirK基因的豐度峰值(（1.51±0.0015）×10⁸ copies·g^-1)出現(xiàn)在0～10 cm深度,而nosZ和nirS基因的豐度峰值(（4.29±0.0015）×10⁷ copies·g^-1和（8.86±0.0010）×10

【文章來源】：環(huán)境科學學報. 2020,40(03)北大核心

【文章頁數(shù)】：11 頁

【部分圖文】：

稻田土壤樣品N2O產(chǎn)生潛勢和反硝化潛勢(a)及稻田土壤樣品反硝化功能基因nosZ、nirS和nirK的豐度(b)

通過序列比對分析做出相應反硝化功能基因的相對豐度圖,如圖2所示.按門水平劃分各樣點中nosZ、nirS和nirK型反硝化細菌以變形菌門(Proteobacteria)占據(jù)著主導地位.按屬水平分類;nosZ型反硝化細菌在G1和G8樣點中慢生根瘤菌(Bradyrhizobium)占比最高分別為24.65%和23.03%,G2、G3和G5樣點中Dongia菌屬占比最高分別達到30.09%、35.05%和19.54%.G10樣點中Ferrovibrio菌屬占比最高為59.54%.當深度的增加慢生根瘤菌(Bradyrhizobium)在樣點的占比率整體降低,而Ferrovibrio菌屬的占比率卻逐漸增加.nirS型反硝化細菌在G1樣點中慢生根瘤菌(Bradyrhizobium)占比最高為22.81%,G2和G3樣點中固氮螺菌屬(Azospira)占比最高分別達到13.04%、16.82%,而在深層G5、G8和G10樣點中未分類菌屬(unclassified)占比最高分別為35.75%、19.63%和36.68%.隨著深度的增加未分類菌屬(unclassified)的占比率也整體隨之增加.同時羅河桿菌屬(Rhodanobacter)的占比率整體降低.nirK型反硝化細菌在垂向各樣點均是慢生根瘤菌(Bradyrhizobium)占比最高(55.64%、44.88%、38.41%、38.36%、45.05%、41.77%).nirK型反硝化細菌中的慢生根瘤菌(Bradyrhizobium)、中慢生根瘤菌屬(Mesorhizobium)、紅游動菌屬(Rhodoplanes)等屬于根瘤菌目(Rhizobiales).在OTUs水平計算稻田垂向土壤樣品的Bray-Curtis差異度矩陣,利用 Qiime軟件做主坐標軸圖3(Principal Coordinate Axis Analysis,PCoA).兩軸總的解釋度為48.31%、36.9%和40.79%的nosZ、nirS和nirK 型反硝化細菌,解釋數(shù)值較低.表明樣本之間的遺傳親緣度不高,nosZ、nirS和nirK型反硝化細菌群落依然顯示出較大差異,這說明深度并不是影響稻田垂向nosZ、nirS和nirK型反硝化細菌群落結構的重要因素.通過圖中結果發(fā)現(xiàn),nosZ型反硝化細菌在G1、G2和G3樣點中聚在一起,G5和G10聚在一起.nirS型反硝化細菌在各點分散度較高,而nirK型反硝化細菌G2和G8聚集一起,nirK和nirS型反硝化細菌G1點與其它樣點分離程度較高.以上結果表明在G1～G3和G5、G10上nosZ型反硝化細菌分別具有相似的菌群結構,nirS型反硝化細菌的菌群結構在各點都有所不同,nirK型反硝化細菌在G2和G8有著相似的菌群結構.表層土壤影響了nirS和nirK型反硝化細菌菌群結構.

在OTUs水平計算稻田垂向土壤樣品的Bray-Curtis差異度矩陣,利用 Qiime軟件做主坐標軸圖3(Principal Coordinate Axis Analysis,PCoA).兩軸總的解釋度為48.31%、36.9%和40.79%的nosZ、nirS和nirK 型反硝化細菌,解釋數(shù)值較低.表明樣本之間的遺傳親緣度不高,nosZ、nirS和nirK型反硝化細菌群落依然顯示出較大差異,這說明深度并不是影響稻田垂向nosZ、nirS和nirK型反硝化細菌群落結構的重要因素.通過圖中結果發(fā)現(xiàn),nosZ型反硝化細菌在G1、G2和G3樣點中聚在一起,G5和G10聚在一起.nirS型反硝化細菌在各點分散度較高,而nirK型反硝化細菌G2和G8聚集一起,nirK和nirS型反硝化細菌G1點與其它樣點分離程度較高.以上結果表明在G1～G3和G5、G10上nosZ型反硝化細菌分別具有相似的菌群結構,nirS型反硝化細菌的菌群結構在各點都有所不同,nirK型反硝化細菌在G2和G8有著相似的菌群結構.表層土壤影響了nirS和nirK型反硝化細菌菌群結構.圖4 稻田土壤樣品nirS與nirK型反硝化細菌分子生態(tài)網(wǎng)絡分析

【參考文獻】：
期刊論文
[1]農(nóng)田土壤N2O產(chǎn)生的關鍵微生物過程及減排措施[J]. 朱永官,王曉輝,楊小茹,徐會娟,賈炎.  環(huán)境科學. 2014(02)
[2]不同水旱輪作體系稻田土壤剖面N2O的分布特征[J]. 劉平麗,張嘯林,熊正琴,黃太慶,丁敏,王金陽.  應用生態(tài)學報. 2011(09)



本文編號：3065916