磷差异性调控水稻根际nirK/nirS型反硝化菌组成与丰度

磷作为一种重要的生命元素，对反硝化微生物的活性和功能有重要影响.反硝化功能基因nirK和nirS是编码亚硝酸还原酶的两种同工酶基因，但是，磷对具有同种功能的nirK和nirS型反硝化菌的调控是否存在差异尚不十分清楚.本文采集严重缺磷红壤性水稻土设置水稻盆栽试验，通过外源添加磷肥设置对照（CK，P：0 mg·kg-1），低磷（P1，P：15 mg·kg-1），高磷（P2，P：30 mg·kg-1）这3个磷添加水平，研究不同磷水平对水稻亚硝酸还原酶基因的组成与丰度的调控作用.结果表明，在长期缺磷土壤上施用磷肥对含亚硝酸还原酶基因nirK和nirS的细菌种群的调控作用有明显差异.不管是根际还是非根际土，含nirS的微生物种群均对施磷水平表现敏感，尤其是高磷（P2）水平，施磷可导致nirS丰度提高2~3倍，同时显著改变nirS型反硝化微生物的组成结构.相比之下，施磷后含nirK基因的微生物组成结构和丰度变异较小.与非根际土壤相比，高磷水平条件下根际土中nirS的基因拷贝数和群落结构均发生了显著变化，缺磷和低磷条件下水稻生长只引起根际土nirS种群组成结构发生显著变化，但其丰度与非根际无显著差异.但不同磷水平条件下nirK的基因丰度和组成结构在根际和非根际土之间几乎无显著变化.综上所述，在严重缺磷水稻土中加施磷肥会显著提高水稻根际和非根际土中nirK和nirS型反硝化菌数量，并改变其种群组成结构，且nirS比nirK型种群响应更敏感.不同磷水平条件下的水稻根系生长均显著改变了根际土壤中nirK和nirS种群组成结构，但除了在高磷水平条件下显著增加了nirS丰度外，对nirK和nirS丰度均影响较小.研究结果可为进一步深入探究施肥对土壤反硝化过程的影响提供理论依据