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氨氧化微生物对土壤氮循环的贡献及其影响因素论文氨氧化微生物对土壤氮循环的贡献及其影响因素论文硝化作用在土壤氮转化过程中是一个非常重要的步骤，它关系到外源铵态氮和矿化释放的氮在土壤氮循环中的转化以及土壤氮的损失。所涉及的过程关联着土壤的酸化、水体的富营养化以及温室气体N2O的排放等环境问题[1].因此，硝化作用一直是氮转化过程中一个备受关注的环节。氨氧化作用是硝化作用的第一步反应，也是限速步骤[2],其主要驱动者是氨氧化细菌（Ammonia-oxidizingbacteria,AOB）和氨氧化古菌（Ammonia-oxidizingarchaea,AOA），因此对它们的研究引起了广泛的关注。1系统发育地位。1.1氨氧化细菌。氨氧化细菌普遍存在于土壤、地表水和沉积物中，还被发现在建筑沙石、苏打以及南极冰层等一些极端的生态环境中也有存在。Woese等[3]基于16SrRNA结果比对发现，两类在系统发育上明显不同的类别组成了氨氧化细菌：一类是属于变形菌门（Proteobacteria），包含海洋硝化球菌（Nitroso-coccusoceanus）的γ-亚纲；另一类也是属于变形菌门，包含活动硝化球菌（Nitrosococcusmobilis）的β亚纲。变形菌门的β亚纲又包含3个分支：其一是Nitrosococcusmobilis;其二是欧洲亚硝化单胞菌（Nitrosomonaseuropaea）；其三是亚硝化螺旋菌（Nitrosospira）、亚硝化叶菌（Nitrosovibrio）和亚硝化弧菌（Nitrosolobus）。Head等[4]在基于16SrRNA的核苷酸序列对AOB的系统发育树开展同源性比较时，将亚硝化弧菌、亚硝化螺旋菌亚和硝化叶菌都归类到亚硝化螺旋菌属。分子系统发生学分析表明，陆地生态系统中的优势种群Nitrosospira和Nitrosomonas可以分成9个不同的系统发生簇（cluster）。1.2氨氧化古菌。在系统发育与进化方面，AOA形成了一类完全独立于AOB的进化分支。基于16SrRNA基因系统发育分析表明，聚类在泉古菌的不同AOA分支其生态来源也不同：聚类于Group1.1a的AOA来源于海洋、大部分水体和沉积物；聚类于Group1.1b的AOA来源于土壤及其它陆地环境。基于amoA基因，在系统发育树上嗜高温AOA独立于海洋和土壤分支。基于16SrRNA基因和AOA的amoA基因的系统发育分析结果显示，二者能很好地重合。除此之外，Group1.1c类群也被发现，并认为它们可能也参与了氨氧化过程，但目前还没有找到相应的amoA序列[5].2氨氧化微生物对土壤氮循环的相对贡献。研究表明，虽然地球环境中存在大量的氨氧化古菌和氨氧化古菌的amoA基因，但并不说明该基因一定会在驱动氨氧化过程中发挥作用[6].2.1氨氧化细菌在碱性土壤中的主导作用。在中性和碱性土壤中，施肥尤其是高量氮肥的施入，显着改变了AOB的群落组成，并且数量也有增加，但对AOA却没有显着影响。暗示AOB在这些土壤中更加“活跃”.Shen等[7]对河南封丘长期定位试验站中碱性潮土（pH=8.3~8.7）的研究中发现，不同施肥处理下AOB的数量均显着低于AOA,但不同施肥处理仅导致AOB群落结构发生了变化，对AOA的群落组成并没有产生明显的影响，而且只有AOB的丰度与与土壤硝化潜势呈显着正相关。推测在这些碱性潮土中主要是AOB对土壤硝化作用产生贡献。同样地，在对新西兰高氮草地土壤的研究中，Di等[8]也发现施氮肥增加了AOB的丰度和土壤的硝化强度，这种增加可被硝化抑制剂DCD明显抑制，对AOA却没有明显的影响。利用DNA-SIP技术，Xia等[9]研究发现在河南封丘碱性潮土中，只有AOB参与了氨氧化过程和13CO2的固定，AOB在该土壤硝化作用中发挥了主导作用。JiaandConrad[10]在对德国中性农田土壤进行研究时仅发现AOB能够同化CO2,推测AOA可能并没有参与土壤的硝化过程，或者因AOA只是利用了极少量的13CO2而没能分离到足够量的标记DNA,认为AOB是该土壤硝化作用的主要贡献者。同样，Jiang等[11]发现在碱性水稻土壤（pH=8.0）中硝化作用的主导者也是AOB（NitrosospiraCluster3）。Wang等[12]在对江西玉米地长期定位施肥土壤进行DNA-SIP研究时发现，不施肥对照、施N肥和NPK肥的土壤pH值为酸性，AOA在同化CO2的过程中占据了主导地位；而长期施有机肥的土壤pH值接近中性，主要是AOB参与了CO2的同化。2.2氨氧化古菌在酸性土壤中的主导作用。He等[13]通过对湖南祁阳旱地肥力及肥料效应长期定位试验点红壤的研究中发现，土壤pH值（pH=3.7~5.8）因长期施用氮肥而显着降低，在8个不同施肥