近地層臭氧濃度升高對稻麥輪作農(nóng)田土壤氮素循環(huán)及其相關(guān)功能微生物的影響.pdf

1、依托位于江蘇省揚州市小紀(jì)鎮(zhèn)的中國稻麥輪作臭氧FACE(Free-air ozoneconcentration enrichment,開放式空氣臭氧濃度增高)試驗平臺(32°35’5”N,119°42’0”E),研究了近地層臭氧濃度升高(當(dāng)前空氣臭氧濃度的1.5倍)對稻麥輪作農(nóng)田中稻麥不同生育時期植株氮吸收量、土壤氮素含量與脲酶活性、土壤固氮微生物、氨氧化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌數(shù)量、土壤硝化強(qiáng)度和反硝化強(qiáng)度以及固氮微生物群落結(jié)構(gòu)的影響。主要結(jié)果

2、如下:
　　 1、臭氧濃度升高條件下,單株小麥(Triticum aestivum L.)氮吸收量升高,土壤全氮與礦質(zhì)氮含量下降,在小麥成熟期土壤全氮與銨態(tài)氮含量分別比對照顯著下降9％和71％(p<0.05),硝態(tài)氮含量平均下降36％；土壤脲酶活性增強(qiáng),在拔節(jié)期、抽穗期和灌漿期均顯著高于對照(p<0.05)；土壤氨氧化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌數(shù)量也趨于升高,在小麥成熟期均顯著高于對照(p<0.05)。盡管單個氨氧化細(xì)菌的硝化活性趨于下降

3、,但土壤整體硝化強(qiáng)度仍趨于升高；同時由于單個反硝化細(xì)菌的反硝化活性顯著下降(p<0.05),土壤整體反硝化強(qiáng)度無明顯變化。結(jié)果表明,臭氧濃度升高促進(jìn)了小麥對土壤氮素的吸收,麥季土壤氮素含量降低,進(jìn)而加速了麥季土壤中的氮素轉(zhuǎn)化,其中脲酶活性升高,氨氧化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌的數(shù)量增加,但它們的生理代謝活性趨于下降。
　　 2、臭氧濃度升高條件下,單株水稻(Oryza sativa L.)的氮吸收量趨于升高,而土壤全氮含量趨于下降、脲酶活

4、性趨于增強(qiáng),在成熟期土壤全氮與對照相比平均下降9％,土壤脲酶活性與對照相比平均升高13％。在水稻整個生長季節(jié),土壤氨氧化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌的數(shù)量均呈現(xiàn)出先增多后減少的趨勢,且均在開花期達(dá)到峰值,但土壤氨氧化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌的數(shù)量與對照相比趨于升高；在水稻成熟期,土壤中單個氨氧化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌的活性均趨于下降,土壤硝化強(qiáng)度和反硝化強(qiáng)度與對照相比也平均下降17％和24％。結(jié)果表明,近地層臭氧濃度升高條件下,稻季土壤氮素轉(zhuǎn)化因為水稻氮素吸收增

5、強(qiáng)而加快,稻季土壤氨氧化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌的數(shù)量均趨于增多,但它們的生理代謝活性均趨于下降。
　　 3、臭氧濃度升高條件下,稻麥輪作農(nóng)田土壤中的固氮微生物數(shù)量趨于下降,通過實時熒光定量PCR分析,稻季土壤中固氮微生物數(shù)量在返青期和開花期分別比對照減少26％和7％；麥季土壤中固氮微生物數(shù)量也在分蘗期和抽穗期分別比對照減少7％和7％。通過PCR-DGGE分析,臭氧濃度升高條件下稻麥輪作農(nóng)田土壤中的固氮微生物類群發(fā)生變化,種類數(shù)量減少。