• 关键词：硝酸盐异化还原成铵  稻田垂向土壤  群落结构  功能基因nrfA

• 基金项目：国家自然科学基金（No.41671471，41322012，91851204）；广东省"珠江人才计划"本土创新科研团队项目（No.2017BT01Z176）；国家长江生态环境保护修复联合研究中心项目（No.2019-LHYJ-01-0103）；中国科学院生态环境研究中心长江保护专项项目（No.RCEES-CJBH-2019-03）；中国科学院前沿科学重点研究计划（No.QYZDJ-SSW-DQC013）；中国科学院生态环境研究中心生态环境卓越创新项目（No.RCEES-EE1-2019-02）：环境模拟与污染控制国家重点联合实验室专项资金（中国科学院生态环境研究中心）（No.18Z02ESPCR）；中国科学院青年创新促进会项目

• 周利
• 青岛理工大学环境与市政工程学院, 青岛 266033

• 宋以萍
• 1. 青岛理工大学环境与市政工程学院, 青岛 266033;2. 中国科学院生态环境研究中心饮用水科学与技术重点实验室, 北京 100085

• 周杰民
• 中国科学院生态环境研究中心饮用水科学与技术重点实验室, 北京 100085

• 王晓敏
• 中国科学院生态环境研究中心饮用水科学与技术重点实验室, 北京 100085

• 刘时光
• 中国科学院生态环境研究中心饮用水科学与技术重点实验室, 北京 100085

• 皮艳霞
• 中国科学院生态环境研究中心饮用水科学与技术重点实验室, 北京 100085

• 祝贵兵
• 中国科学院生态环境研究中心饮用水科学与技术重点实验室, 北京 100085

• 摘要：硝酸盐异化还原成铵（Dissimilatory nitrate reduction to ammonium，DNRA）过程，可将土壤中的NO₃^-/NO₂^-还原成NH₄⁺-N以被作物吸收利用，有助于土壤中氮素的保存.选择位于广东韶关市和吉林安图县的两块稻田为研究对象，通过分子生物学方法和高通量测序技术，深入探究了两种稻田土壤（0~1 m）中DNRA细菌丰度和群落结构的垂向分布特性.结果显示：两种稻田土壤中DNRA细菌更多的存在于表层土壤（0~20 cm）中，丰度最低值均出现在深层土壤（90~100 cm）中，且表层样品群落结构的多样性大于深层样品；两个稻田样品间的群落结构体现出明显的空间异质性，安图稻田样品DNRA细菌的丰度和群落结构多样性均大于韶关稻田样品；其中，相对丰度较高的Anaeromyxobacter（28.67%）、Caldimicrobium（19.49%）、Nitrospira（10.90%）和Chthoniobacter（9.15%）是两个稻田中DNRA细菌群落组成中的关键菌属.相关性分析表明，总硫（TS）、有机质（TOM）、含水率（MC）、碳氮比（C/N）与DNRA细菌丰度之间均有显著正相关性（p<0.01，n=20），偏碱性、有机质丰富、氮源缺乏、碳源丰富且C/N较高的环境及适宜的含水率是稻田垂向生态系统中DNRA细菌适宜的生存环境.

• Abstract：Dissimilatory nitrate reduction to ammonium (DNRA) reduces NO₃^-/NO₂^- to NH₄⁺-N for crop uptake and utilization, which contributes to the preservation of nitrogen in the soil. In this study, two paddy fields in Shaoguan City of Guangdong Province and Antu County of Jilin Province were selected as the research objects. The molecular biology methods and high-throughput sequencing techniques were used to explore the vertical distribution of DNRA bacterial abundance and community structure in two paddy soils (0~1 m). The results show that more DNRA bacteria existed in surface soil (0~20 cm) and the lowest abundances were found in deep soil (90~100 cm), the diversity of community structure in surface soil samples was greater than that in deep soil samples. The microbial community structure between the two paddy field samples show obvious spatial heterogeneity. The abundance and diversity of DNRA bacteria in Antu paddy soil samples were higher than those in Shaoguan paddy soil; Anaeromyxobacter (28.67%), Caldimicrobium (19.49%), Nitrospira (10.90%) and Chehoniobacter (9.15%) with relatively high abundance were the key bacterial genera in DNRA bacterial community composition in the two paddy fields. The correlation analysis results show that there are significant positive correlations between TS (Total sulfur), TOM (Total organic matter), MC (Moisture content), C/N and bacterial abundance of DNRA (p<0.01, n=20). In summary, the alkaline environment, rich organic matter, lack of nitrogen, rich carbon and high C/N ratio, and suitable water content are the suitable living environment for DNRA bacteria in vertical ecosystem of paddy field.

• Key words：dissimilatory nitrate reduction to ammonium(DNRA)  vertical soil in paddy soils  community structure  nrfA functional gene

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