氮磷添加对草甸草原土壤氮磷转化功能基因丰度的影响

Responses of soil nitrogen and phosphorus transformation functional genes abundances to nitrogen and/or phosphorus additions in a meadow steppe

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摘要氮添加是提高退化草地生产力的主要养分管理措施,而过量的氮输入会导致土壤酸化、增加硝酸盐淋溶损失和温室气体排放.旨在明确草原割草利用下土壤氮、磷转化功能基因丰度对氮磷添加的响应规律,为定向调控打草场土壤氮、磷转化过程,提高养分利用效率,减少温室气体N2 O排放提供科学依据.2018—2020年在呼伦贝尔草甸草原打草场设置了5个施氮水平(0、1.55、4.65、13.95、27.9 g N m-2 a-1)和3个磷水平(0、5.24、10.48 g P m-2 a-1),裂区试验设计,在植物不同生长时期测定土壤氨氧化(amoA-AOA和amoA-AOB)、反硝化(narG、nirK、nirS和nosZ)和磷转化(phoD)基因丰度.结果表明,土壤氮转化基因丰度受到氮、磷添加的调控,而氮、磷添加对土壤磷转化功能基因丰度无显著影响(P>0.05).氮添加可提高amoA-AOB基因丰度,增加氨氧化细菌调控土壤总硝化速率的相对重要性,因此能增加硝酸盐淋溶损失潜势.高氮处理下添加磷可降低amoA-AOB基因丰度,降低硝酸盐淋溶损失潜势.反硝化基因nirK和nosZ的丰度受植物生长季节的影响,氮添加仅对8月份nirK和nosZ基因丰度有显著的促进作用,增加气态氮损失潜势.土壤氮的过量输入可在一定程度促进土壤氨氧化和反硝化进程,增加硝酸盐淋溶和气态氮损失的风险.磷添加可能会在一定程度上降低土壤硝酸盐淋溶损失的风险,对提高氮的利用效率具有重要作用.