CO 2 倍增和施氮对水稻不同生长期土壤反硝化细菌丰度的影响

随着全球气候变化的不断加剧，大气CO2浓度呈明显增加趋势，这将间接影响土壤-植物-微生物系统的氮循环过程.为研究典型水稻土壤反硝化细菌对CO2浓度升高的响应规律和机制，借助水稻密闭培养箱，运用实时荧光定量聚合酶链式反应（Real-Time qPCR）分子技术，设置不施氮（0 mg/kg）和常规施氮（100 mg/kg）2个处理，研究CO2倍增对水稻不同生长期土壤关键反硝化功能细菌（narG、nirK和nirS型）丰度的影响.结果表明：①在2种施氮水平，CO2倍增显著促进了水稻分蘖期、孕穗期、扬花期和成熟期水稻根系生长（增幅为2.96%~28.4%）、地上部生物量增加（增幅为7.1%~107.3%）以及成熟期籽粒干质量的增加（增幅为19.5%和38.0%），具有显著的增产效应.②反硝化细菌丰度对CO2倍增的响应与生育期及施氮水平有关，CO2倍增在2个施氮水平均抑制分蘖期反硝化细菌的繁殖，显著增加孕穗期反硝化细菌数量；在水稻扬花期，CO2倍增促进了施氮处理narG和nirS型反硝化细菌数量的增加，在成熟期抑制未施氮处理下narG、nirK和nirS型反硝化细菌的生长.另外，narG、nirK、nirS型反硝化细菌丰度整体表现为narG > nirS > nirK，且随水稻的生长，其在成熟期的丰度均呈降低趋势.nirK和nirS基因同属亚硝酸还原酶，但nirS基因丰度高于nirK，且对CO2倍增和施氮的响应有所差异.研究显示，CO2倍增可显著增加水稻生长和产量，不同施氮水平对稻田土壤反硝化细菌丰度的影响存在差异.