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作物茬口对黑土农田土壤反硝化细菌数量及群落结构的影响

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[目的]反硝化作用导致农田土壤氮素损失和温室气体N20的排放.研究不同作物茬口对土壤反硝化细菌群落结构的影响,旨在揭示作物茬口影响N2O排放的相关机制.[方法]定位试验位于黑龙江省海伦市前进乡光荣村(47°23′N,126°51′E),种植方式包括玉米连作(CC)、大豆连作(SS)以及玉米-大豆轮作,每年一季.取样时,轮作体系玉米已倒茬三次、大豆两次.采集CC、SS以及轮作体系中的大豆茬口(SSC)和玉米茬口(CSC)的表层土壤(0-15 cm)样品,利用实时定量PCR(qPCR)和高通量测序技术,分析土壤中的nirS和nirK型反硝化细菌丰度和群落组成.[结果]在4个作物茬口土壤中,CC处理的反硝化速率最高,玉米-大豆轮作体系中SSC和CSC处理的反硝化速率显著高于SS处理.轮作体系两个茬口 SSC和CSC处理的nirS和nirK型反硝化细菌基因丰度多显著高于SS处理,而与CC处理多差异不显著.PCoA结果显示,SSC和CSC处理的nirS型反硝化细菌群落间差异显著,而CC和SS处理的nirK型反硝化细菌群落间存在显著差异.RDA分析结果表明,NO3--N和C/N分别是nirS和nirK型反硝化细菌群落分异的最主要驱动因子.SEM分析结果显示,nirS型反硝化细菌群落与反硝化速率呈显著正相关(R2=0.92),而nirS和nirK型基因丰度与土壤反硝化速率无显著相关关系.[结论]作物茬口显著影响黑土农田土壤反硝化细菌群落和丰度组成.反硝化细菌群落组成而非反硝化细菌丰度是反硝化速率变化的决定性因素,nirS型反硝化细菌对土壤反硝化作用贡献更大.
Effects of crop stubbles in different cropping systems on the number and community structure of denitrifying bacteria in black soil farmland

王璐、刘俊杰、刘株秀、顾海东、张兴义、王光华、刘晓冰

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东北农业大学资源与环境学院,黑龙江哈尔滨150030

中国科学院东北地理与农业生态研究所/黑土区农业生态重点实验室,黑龙江哈尔滨150081

nirS型基因 nirK型基因 大豆茬 玉米茬 反硝化速率

黑土地保护与利用科技创新工程专项ANSO世界黑土联合会项目国家自然科学基金

XDA28070302ANSO-PA-2020-1242177105

2022

10.11674/zwyf.2022038

植物营养与肥料学报
中国植物营养与肥料学会

植物营养与肥料学报

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子：2.331
ISSN：1008-505X
年,卷(期)：2022.28(10)
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