Page 53 - 《华中农业大学学报（自然科学版）》2022年第6期

第 6 期 李娜 等：稻田不同轮作休耕模式下土壤反硝化功能基因群落结构 47

-0.85，P <0.05），unclassified_p_Proteobacteria 与土 之间有显著相关性（P <0.05），SWC 是影响 nirS、
2
壤反硝化潜势呈现正相关性，（r =0.88，P <0.05）。 nirK 基因群落结构的重要影响因子，相较于其他土
表 5 土壤反硝化潜势与优势菌属相关性分析 壤理化性质，SWC 的贡献度较高，显著性影响较大。
Table 5 Correlation analysis of soil denitrification poten⁃ 不同轮作休耕模式下，SWC 是土壤反硝化功能基因
tial and dominant bacterial genus 群落结构的重要关键因子，水田转旱作的种植模式

基因类型 优势菌属 改变了稻田土壤的含水率，从而影响了土壤反硝化
r 2 P
Gene type Dominant genera
功能基因群落结构。
Unclassified_k_norank_d 1.00 0.00
3 讨 论
nirS Unclasified_p_Proteoba -0.60 0.14
Rhodanobacter -0.64 0.12 本研究探讨了不同轮作休耕模式下土壤反硝化
潜势和反硝化功能微生物（nirS/nirK）群落的多样性
Unclassified_k_norank_d_Bacteria 0.23 0.35
和组成，结果表明，不同轮作休耕处理改变了土壤肥
Norank_d_Bacteria -0.56 0.16
力及土壤结构，土壤反硝化潜势及反硝化功能基因
nirK Bradythizobium -0.85 * 0.03
群落结构均受到显著性影响。传统轮作模式 A（CK）
Unclassified_p_Proteobacteria 0.88 * 0.02
（紫云英-早稻-晚稻）对土壤综合肥力及土壤结构的
Nitrosospira 0.33 0.29
改善较为缓慢，土壤反硝化潜势也较大，使得土壤氮
素气态损失严重。稻田适当采用水旱轮作和休耕模
2.6 nirS 和 nirK 反硝化功能基因细菌群落结构与
式可以通过不同作物相互作用及土壤生境的改变，
土壤理化性质的相关性
增加 nirK 和 nirS 功能基因的物种多样性及菌属的相
基于 RDA 分析，采用 Bray-Curtis 距离冗余度分
对丰度，不仅有利于土壤环境质量的提高，还促进了
析对群落组成排序的环境变量进行分析（图 4），结果
稻田土壤氮素循环的可持续发展。
显示，反硝化功能基因的群落结构与土壤理化性质

图4 土壤反硝化基因nirS（A）、nirK（B）群落与土壤环境因子的相关性
Fig.4 Correlation analysis of soil denitrification gene nirS（A），nirK（B）communities with soil environmental factors

3.1 稻田不同种植模式下土壤反硝化潜势及土壤 不能被土壤胶粒所吸附，随水渗漏于下边的土壤层，
理化性质相关性 逐渐在反硝化细菌作用下还原成水稻难以吸收利用
5 种稻田轮作模式下土壤反硝化潜势存在显著 的气体逸失于大气中，土壤反硝化潜势增强 ［23］ 。其
差异，pH、AP、AK 和 NO 3 -N 是影响土壤反硝化潜 他轮作休耕模式的反硝化潜势较低，原因可能是土
-
势的关键因子。含水量较高的 A（CK）（紫云英-早 壤环境由厌氧变成好氧，改善了土壤结构，有利于土
稻-晚稻）处理反硝化潜势较强，可能由于长期淹水条 壤养分的吸收，有效阻止土壤次生潜育化和酸化。
件导致土壤容易酸化，土壤结构不良，加快了土壤氮 Shcherbak 等 ［24］ 研究发现，土壤 pH 增加有效抑制了
的流失。研究表明，稻田土壤淹水上层（氧化层）中 N 2 O 的排放，降低了反硝化潜势。陈盟 ［25］ 研究表明，
-
的氮在硝化细菌的作用下转化为硝态氮，而 NO 3 -N 当土壤含水量稍高时，形成低氧或厌氧条件，土壤中