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氨氧化过程是硝化过程中的限速步骤,在氮循环中起着至关重要的作用。氨氧化古菌(ammonia oxidizing archaea, AOA)的发现让人们认识到氨氧化细菌(ammonia oxidizing bacteria, AOB)并不是唯一在氨氧化过程中起作用的微生物。厌氧氨氧化菌(anearobic ammonia oxidizing bacteria, anammox bacteria)能够在缺氧或者厌氧的条件下将氨氮和亚硝酸盐直接转化成N2,而且有文献报道这类微生物在土壤环境中也是普遍存在。本课题利用克隆基因文库、荧光定量等分子生物学技术,对黑龙江玉米农田土壤中AOA、AOB、Anammox菌群落多样性、系统发育和丰度等进行了研究,并探索了AOA、AOB的amoA基因数量和环境因素之间的关系。本次试验选取的样品来自于黑龙江省农科院某玉米试验农田土壤。本次试验针对7个不同的氮肥施加(0-250%优化施肥量)玉米地试验田的三个不同时期(5月播种期、7月生长期、10月收割期)进行研究。通过荧光定量分析(RT-PCR)结果可知,各个时期、各个氮肥处理间AOA的amoA基因数量差异并不大,在1.38×108copies/g wet soil到1.36×109copies/g wet soil之间。对于AOB而言,各个时期差异较大,5月份样品中AOB的amoA基因数量为2.93×105copies/g wet soil到9.07×105copies/g wet soil之间,而7月份样品在8.70×106copies/g wet soil到9.01×107copies/g wet soil之间,10月份样品中未检测到,说明AOB的amoA基因数量受季节影响较大。总体来看,AOA的amoA基因数量远大于AOB,是黑龙江玉米农田土壤中的优势氨氧化微生物。黑龙江玉米农田土壤样品中都存在厌氧氨氧化细菌且其16S rRNA基因数量在1.70×105copies/g wet soil到6.66×106copies/g wet soil之间,同一采样点不同时期,以及同一时期不同采样点间anammox细菌16S rRNA基因数量的变化并不明显。通过冗余(redundancy analysis,RDA)分析可知,对于AOA、AOB的amoA基因丰度的影响因素并不相同,且不同时期起主要作用的环境因素也不相同。这说明AOA、AOB的amoA基因丰度受到多种因素的影响,环境条件变化对其群落分布的影响也不尽相同。本研究表明黑龙江玉米农田土壤中AOA、AOB的amoA基因在不同时期的丰度特征,说明了AOA、AOB在黑龙江玉米农田土壤中具有广泛的分布且影响其丰度的因素并不单一。通过多样性分析可以发现,三个时期各个氮肥处理试验田均发现了土壤性的古菌amoA基因,同时,在5月和7月的样品中也均发现了土壤性的细菌amoA基因。所以,说明了在黑龙江玉米农田土壤中存在AOA、AOB,亚硝化螺菌属是土壤中存在的主要的AOB,而各个时期不同氮肥处理情况对AOA、AOB群落多样性的影响较小。