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氮沉降对包括半干旱温带草原在内的陆地生态系统具有深远影响,可引起植被群落改变以及土壤酸化等。氨氧化微生物在生态系统中普遍存在,包括氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria,AOB)和氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea,AOA)。它们参与的氨氧化作用是硝化作用的第一步也是限速步骤,因而在全球氮循环中起着重要作用,而有关氮沉降对土壤氨氧化微生物的影响的研究还较为缺乏。本论文运用PCR、T-RFIP、克隆测序和Real-time PCR等DNA分析技术,以氨氧化功能基因即氨单加氧酶基因(amoA)为分子标记,通过长期野外试验调查和短期室内模拟培养试验相结合,研究了不同尿素添加量对我国内蒙古半干旱温带草原土壤中AOB和AOA丰度和群落结构的影响,以明确大气氮沉降对土壤地下部生态系统的影响。长期野外试验尿素添加梯度为0、1、2、4、8、16、32、64 g N m-2year-1。AOB对底物尿素氮的增加响应显著,施氮负荷2～4 g N m-2year-1即可显著促使其数量增加及群落结构改变。但是,AOA数量未有显著增加,极高的施氮负荷64 g N m-2year-1甚至会抑制其生长。硝化速率与AOB丰度显著正相关,而与AOA丰度没有显著相关。此外,对AOB和AOA香农指数和均匀度指数的分析表明,施氮负荷超过8 g N m-2year-1时,AOB的群落丰富度和均匀度会显著降低,且长期大量施用氮肥对AOB和AOA的群落多样性皆有一定负效应,这为评价氮沉降的生态效应提供了重要参考依据。此外,在室内微宇宙培养条件下,设置了5个加氮负荷水平,分别为0、0.01、0.025、0.05、0.10％(尿素/土壤[wt/wt]),以进一步验证长期野外试验所得结论。结果显示添加尿素7天后即可促使AOB数量显著增长,氮负荷超过0.05%可使AOB群落结构显著改变,而AOA仍未表现出显著响应。香农指数和均匀度指数分析表明,尿素添加短期内并未在群落多样性水平上对AOB和AOA有显著负效应。综上可见,在氮素限制的半干旱温带草原上长期投入氮素明显降低AOB和AOA的多样性指数,威胁到土壤中氨氧化微生物的生物多样性;AOB的群落结构和丰度对土壤氮负荷增加产生明显的响应。由此可见,土壤氨氧化微生物的群落动态可以作为氮沉降对生态系统影响的一个重要指标,对其进行长短期监测可为氮沉降引起的一系列生态效应的全面评估和应对政策的制定提供重要依据。