土壤氮循環微生物過程的分子生態學研究進展

作者：侯海軍,秦紅靈,陳春蘭,魏文學

摘要：固氮作用、硝化作用和反硝化作用是土壤微生物參與氮素循環的三個重要方面。自分子生態學方法應用于土壤學后,土壤微生物作用于氮素循環過程的機理研究取得了若干重要進展。包括：1）利用固氮菌的nifH基因作為分子標記研究有機質、氮素與固氮微生物之間的關系,發現固氮微生物的豐度和群落結構與土壤有機質含量呈正相關。然而,固氮微生物的豐度和群落結構與土壤速效N含量呈負相關,施用氮肥會抑制固氮微生物的生長,施氮土壤固氮微生物數量減少,多樣性降低。2）以氨氧化微生物功能基因為探針,揭示了土壤pH與氨氧化微生物分布關系密切,堿性土壤中氨氧化細菌是硝化作用主要參與者,而酸性土壤中氨氧化古菌是硝化作用的主導者。土壤中N素的含量也影響氨氧化微生物的數量和群落結構,施入氮肥后氨氧化微生物的數量和活性增加。3）利用反硝化功能基因為分子標記研究土壤因子對反硝化細菌群落的影響,闡明了土壤可溶性有機碳、pH和土壤水分是影響反硝化細菌數量和群落結構的重要因子,并且發現土壤反硝化細菌與土壤反硝化能力和氧化亞氮釋放之間存在著一定的聯系,但這種聯系在不同研究對象中存在差異,需要進一步確認。目前,利用分子生物學技術解析土壤氮素循環微生物生態功能取得了重要的進展,但還需進一步深入。今后,將采用包括同位素在內的示蹤技術與分子生物學方法相結合共同分析氮循環不同代謝過程微生物種群間的相互關系以及氧化亞氮產生與硝化和反硝化微生物之間的關系。

發文機構：中國科學院亞熱帶農業生態研究所亞熱帶農業生態過程重點實驗室 中國科學院桃源農業生態試驗站

關鍵詞：氮循環固氮作用硝化作用反硝化作用分子生態學功能基因nitrogen cyclenitrogen fixationnitrificationdenitrificationmolecular Ecologyfunctional gene

分類號： Q938.1[生物學—微生物學]