Effects of nitrogen addition on nitrogen transformation and related functional gene abundance in Pinus sylvestris var. mongolica plantation
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万方数据
维普
土壤氮(N)的有效性是影响土壤微生物群落结构以及土壤氮循环的重要因子.为探索N添加对樟子松人工林氮素转化及N功能基因(NFGs)表达的影响及其作用机制,该文以塞罕坝千层板林场的樟子松人工林为研究对象,进行了2年的氮添加处理,设置4个不同氮添加水平0、1、5、10 g N·m-2·a-1,分别记作N0、N1、N5、N10,采用功能基因微阵GeoChip 5.0系统及室内土壤培养法,探讨了土壤NFGs对氮添加的反应及其对氮转化过程的影响.结果表明:(1)与N0相比,中低N添加处理(N1、N5)促进了氨化(ureC、nirA、nrfA)、硝化(amoA)和反硝化(norB)相关基因的相对丰度,高N处理(N10)则抑制了所有NFGs的表达.(2)相关分析表明,N1、N5的促进作用与土壤有机碳(SOC)、硝态氮(NO3--N)和微生物生物量碳(MBC)显著相关,N10处理显著降低了所有氮转化过程NFGs的相对丰度,这种负面影响与溶解性有机碳(DOC)、MBC含量的减少有关.(3)与氮转化基因丰度规律趋势相似,N1和N5处理显著增加了净N硝化、净N矿化以及N2O的排放速率,但N10促进作用不明显,表明氮添加对氮转化的促进作用存在阈值.(4)多元回归分析进一步表明,amoA-AOB和MBC是影响净N硝化的关键因素,ureC、nirK和MBC是影响净氮矿化的关键因素,narG、nirS是影响N2 O排放的关键因素.综上,N添加可提高促进樟子松人工林的氮转化及提高部分特定酶功能基因的相对丰度,但氮添加水平存在阈值,当施用10 g N·m-2·a-1时,氮转化受到抑制,添加5 g N·m-2·a-1是促进樟子松人工林土壤N转化的较佳水平.
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