





中国农业科学 ›› 2026, Vol. 59 ›› Issue (13): 2878-2893.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2026.13.010
贾会丽1,2,3(
), 朱熠辰1,2,3(
), 陈思学1,2,3, 刘妙1,2,3, 董宽虎1,2,3, 赵祥1,2,3, 石永红1,2
收稿日期:2025-08-18
接受日期:2025-12-10
出版日期:2026-07-01
发布日期:2026-07-01
联系方式:
贾会丽,E-mail:jiahuilisxau@126.com。朱熠辰,E-mail:zhuyichen233@163.com。朱熠辰和贾会丽为同等贡献作者
基金资助:
JIA HuiLi1,2,3(
), ZHU YiChen1,2,3(
), CHEN SiXue1,2,3, LIU Miao1,2,3, DONG KuanHu1,2,3, ZHAO Xiang1,2,3, SHI YongHong1,2
Received:2025-08-18
Accepted:2025-12-10
Published:2026-07-01
Online:2026-07-01
摘要:
【目的】探究不同水平氮添加对晋北赖草草地土壤微生物群落结构、多样性和参与氮循环功能基因的影响,明晰氮沉降背景下草地生态系统氮循环过程,深入揭示其内在变化规律,为草地养分平衡调控与生态管护提供理论支撑。【方法】依托右玉黄土高原草地生态系统国家定位观测研究站2017年建立的不同水平氮添加试验平台,设置N0、N1、N2、N4、N8、N16、N24和N32共8个处理,对应施氮量分别为0、1、2、4、8、16、24和32 g N·m-2·a-1,利用宏基因组技术,对不同水平氮添加下土壤微生物进行了研究。【结果】(1)氮添加显著影响土壤细菌和真菌的群落结构,增加了细菌群落中酸杆菌门和热脱硫杆菌门的相对丰度,降低了硝化螺旋菌门的相对丰度;增加了真菌群落中子囊菌门的相对丰度,降低了毛霉门和担子菌门的相对丰度。(2)氮添加显著影响细菌群落的丰富度,对多样性无显著影响;对真菌群落的丰富度和多样性无显著影响。(3)不同水平氮添加富集的微生物差异类群不同。(4)氮添加显著增加了硝化基因amoABC和hao的相对丰度;N4处理显著增加了反硝化基因nirK和nirS相对丰度,N1、N24处理显著增加了norBC相对丰度;N16—N32处理显著增加异化硝酸盐还原基因nirBD和nrfAH的相对丰度,而N1、N2、N4、N16和N24处理则显著降低napAB和narGHI相对丰度;N32处理显著增加固氮基因nifDKH和vnfDKGH相对丰度。(5)随着氮添加水平的增加,土壤含水量(SWC)、pH显著下降,全碳(TC)、全氮(TN)呈现出先升高后降低的趋势,微生物量碳(MBC)、微生物量氮(MBN)也是先升高后降低。这些土壤因子的改变显著影响了细菌群落结构组成,其中SWC是最显著的影响因素。(6)异化硝酸盐还原为铵过程基因与SWC和pH呈显著负相关,同化硝酸盐还原为铵过程基因与MBC和MBN呈极显著正相关,固氮过程基因与SWC呈显著正相关,硝化过程基因与SWC呈显著负相关,与NO3--N呈显著正相关。【结论】氮添加显著影响土壤微生物群落结构,通过影响SWC和pH显著影响硝化过程、异化硝酸盐还原为铵过程、固氮过程和反硝化过程的基因相对丰度,从而改变了土壤氮循环过程。土壤微生物在养分循环中起着关键作用。
贾会丽, 朱熠辰, 陈思学, 刘妙, 董宽虎, 赵祥, 石永红. 氮添加对晋北赖草草地土壤微生物的影响[J]. 中国农业科学, 2026, 59(13): 2878-2893.
JIA HuiLi, ZHU YiChen, CHEN SiXue, LIU Miao, DONG KuanHu, ZHAO Xiang, SHI YongHong. Effect of Nitrogen Addition on Soil Microorganisms in Leymus secalinus Grassland in Northern Shanxi[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2026, 59(13): 2878-2893.
表1
不同氮添加水平下土壤理化性质(平均值±标准差)"
| 处理Treatment | pH | SWC (%) | TN | TC | C/N |
|---|---|---|---|---|---|
| N0 | 9.71±0.05a | 18.75±0.60a | 0.1±0.02c | 1.54±0.04d | 15.28±2.79ab |
| N1 | 9.54±0.02ab | 16.78±0.69c | 0.12±0.01c | 2.11±0.06bc | 17.54±1.13a |
| N2 | 9.41±0.03ab | 17.69±0.81b | 0.20±0.02a | 2.47±0.08ab | 12.29±0.83bc |
| N4 | 9.10±0.04b | 17.44±0.44b | 0.18±0.04a | 2.62±0.05a | 14.60±2.85b |
| N8 | 9.11±0.01b | 18.87±0.87a | 0.17±0.03ab | 1.97±0.04c | 11.55±1.68c |
| N16 | 8.75±0.04bc | 13.22±0.22e | 0.18±0.01a | 2.26±0.04b | 12.41±0.46bc |
| N24 | 8.42±0.02bc | 14.26±0.26d | 0.13±0.03bc | 1.74±0.05cd | 13.47±2.74bc |
| N32 | 8.39±0.01c | 13.04±0.51e | 0.10±0.01c | 1.49±0.05d | 14.57±0.94b |
| TP (g·kg-1) | NH4+-N (mg·kg-1) | NO3--N (mg·kg-1) | MBC (mg·kg-1) | MBN (mg·kg-1) | |
| N0 | 0.55±0.03a | 90.44±4.23b | 7.15±4.03e | 115.04±4.92cd | 16.21±1.02e |
| N1 | 0.49±0.01a | 87.07±2.31cd | 21.72±1.72d | 119.92±2.81d | 30.81±2.17d |
| N2 | 0.48±0.01a | 80.73±3.22c | 50.87±2.12b | 230.36±5.35b | 37.53±0.82c |
| N4 | 0.53±0.02a | 102.17±5.17bc | 44.01±1.27c | 174.77±3.22c | 45.42±2.40b |
| N8 | 0.55±0.02a | 133.75±5.24a | 21.63±1.53d | 412.08±9.94a | 69.98±2.98a |
| N16 | 0.50±0.03a | 131.62±1.42a | 29.15±0.85cd | 98.37±2.36de | 19.04±1.33e |
| N24 | 0.55±0.02a | 99.64±3.63bc | 55.41±1.19b | 86.35±1.34e | 6.87±0.86f |
| N32 | 0.54±0.04a | 112.57±4.43b | 127.98±4.91a | 153.27±3.27cd | 18.46±1.43e |
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