稻田土壤不同水分条件下硝化/反硝化作用及其功能微生物的变化特征

以湖南桃源县一长期种植水稻的酸性土壤为研究对象，在微宇宙培养条件下设置了4个水分梯度处理，分别为田间持水量（water holding capacity，WHC）的30%、60%、90%和淹水2 cm深. 考察了水分条件变化对硝化和反硝化作用影响，并结合定量PCR和限制性末端片段长度多态性（T-RFLP）技术研究了硝化-反硝化微生物的响应特征. 结果表明，30%WHC处理土壤无明显的硝化和反硝化作用发生，硝化作用主要发生于60%WHC和90%WHC处理土壤，90%WHC处理土壤硝化作用明显强于60%WHC，并检测到明显的N2O释放，表明该水分条件可能发生了硝化-反硝化耦合作用. 淹水处理土壤氧化还原势Eh显著低于非淹水处理土壤，无明显的硝化作用发生，但能检测到N2O释放且释放量小于90%WHC处理土壤. 除培养初期（7 d）外，反硝化功能基因nirS和nirK，以及氨氧化细菌（AOB）amoA基因的丰度先随着水分增加而增加，并在淹水处理中小幅下降，三者之间呈明显的正相关关系，且AOB amoA、nirS和nirK基因丰度均在90%WHC处理中最高，与该处理中硝化和反硝化活性最高相一致. T-RFLP结果表明，培养2周后，nirS基因为代表的反硝化微生物群落组成对水分梯度变化产生明显响应，Eh和含水率Cw是影响其群落组成的主要因子