高粱分泌生物硝化抑制劑的機(jī)制及其對(duì)土壤氨氧化微生物的影響.pdf

1、硝化作用是形成農(nóng)田氮素?fù)p失的主要過(guò)程，硝化作用不但降低了氮肥利用率，同時(shí)硝酸鹽大量淋失也會(huì)污染地表和地下水，并且后續(xù)的反硝化作用還會(huì)產(chǎn)生溫室氣體N2O，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的負(fù)面影響。為了提高氮肥利用率，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，降低硝化作用是一種必然趨勢(shì)。生物硝化抑制劑(BNI)是指由植物本身根系分泌的、對(duì)土壤亞硝化細(xì)菌活性具有抑制作用的物質(zhì)。在農(nóng)作物中發(fā)現(xiàn)高粱是具有分泌BNI的能力，因此本實(shí)驗(yàn)首先對(duì)高粱分泌BNI的機(jī)制進(jìn)行了研究，針對(duì)不同銨/硝

2、營(yíng)養(yǎng)下高粱根系分泌BNIs活性差異，發(fā)現(xiàn)了根系細(xì)胞膜質(zhì)子泵活性是決定BNI分泌的調(diào)控因子。在此基礎(chǔ)上，以玉米作為對(duì)照，通過(guò)高粱單作和玉米高粱間作的盆栽試驗(yàn)和大田試驗(yàn)，提取土壤DNA，建立氨氧化細(xì)菌(AOB)和氨氧化古菌(AOA)的amoA基因文庫(kù)，研究了種植高粱后根系分泌的BNI對(duì)土壤AOA和AOB豐度和多樣性的影響。主要結(jié)果如下:
　　1.水培試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，NH4+-N營(yíng)養(yǎng)促進(jìn)高粱根系BNIs的釋放和H+-ATPase活性的提高。相

3、比NO3--N營(yíng)養(yǎng)，NH4+-N營(yíng)養(yǎng)導(dǎo)致根際酸化是刺激H+-ATPase活性升高、促進(jìn)高粱分泌BNI的重要原因。由于氮素形態(tài)影響了根系細(xì)胞膜質(zhì)子泵活性，高粱根系H+-ATPase的活性變化和根系分泌BNI活性的變化是一致的。細(xì)胞膜H+-ATPase活性是調(diào)控BNI分泌的直接原因。
　　2.盆栽試驗(yàn)土壤各個(gè)處理中的AOB豐度高低為:玉米NH4+（玉米單作施NH4+處理）＞間作NH4+（玉米高粱間作施NH4+）＞NH4+（施氮肥空白處

4、理）＞高粱NH4+(高粱單作施NH4+)＞CK(不施氮肥空白處理);AOA豐度結(jié)果表明:間作NH4+＞玉米NH4+＞NH4+＞高粱NH4+＞CK;大田試驗(yàn)土壤中AOB豐度和AOA豐度都是玉米單作處理高于高粱單作。
　　3.盆栽試驗(yàn)土壤DNA克隆文庫(kù)中得到AOB-amoA基因主要OTU序列和不可培養(yǎng)氨氧化細(xì)菌或不可培養(yǎng)細(xì)菌親緣關(guān)系很近，可能被劃分為亞硝化螺菌屬（Nitrosospira）、亞硝化葉菌屬（Nitrosolobus）。A

5、OA-amoA基因主要OTU序列與不可培養(yǎng)的氨氧化古菌和不可培養(yǎng)的古菌獲得序列相似性很高，可能來(lái)自于土壤或沉積物環(huán)境。AOB多樣性大小順序?yàn)?施氮肥空白處理(NH4+)＞不施氮肥空白處理CK＞間作NH4+＞玉米加硝化抑制劑NP＞玉米NH4+＞高粱NH4+，AOA多樣性大小順序?yàn)镹H4+＞CK＞高粱NH4+＞玉米NH4+NP＞玉米NH4+＞間作NH4+。
　　4.大田試驗(yàn)中AOB-amoA基因的主要OTU序列和不可培養(yǎng)的氨氧化細(xì)菌或