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稻田反硝化型甲烷厌氧氧化作用特征及其对氮肥的响应

       作为温室气体的重要排放源之一，稻田土壤碳氮循环备受关注。反硝化型甲烷厌氧氧化（DAMO）反应是连接全球碳氮循环的关键过程，是控制稻田甲烷（CH₄）排放的新途径。施用氮肥是提高稻田产量的一项必要而有效的措施，同时该措施能不同程度地影响稻田土壤微生物群落结构与功能。但目前，关于稻田DAMO活性及其功能微生物群落结构特征的研究较少，且该过程对长期氮肥输入的响应及其作用机理尚不明确。

       为探明稻田DAMO过程的作用特征及其对氮肥的响应，本研究利用稳定性同位素示踪、高通量测序以及定量PCR等技术，研究了DAMO活性与功能微生物群落随生育期和土壤深度的变化特征，以及长期（32年）不同施肥措施（无肥对照：CK；化肥：NPK；秸秆还田配施化肥：SNPK）对DAMO过程的影响与作用机制。主要的研究结果如下：

       通过对不同深度和不同生育期稻田土壤中DAMO活性和DAMO微生物丰度的比较发现，表层土壤（0-20 cm）和水稻生育前期（分蘖期和拔节期）的DAMO活性和丰度显著高于深层土壤（20-40 cm）和生育后期（扬花期和乳熟期）。但DAMO微生物群落结构仅在不同深度间有显著变化。以上结果有助于充分认识DAMO在稻田CH₄减排的作用特征。相关成果发表在Biology and Fertility of Soils上。

       通过长期定位实验结果表明，NPKS处理下土壤中DAMO活性最高，显著高于NPK和CK处理。与CK相比，NPKS和NPK处理使亚硝酸盐型DAMO活性分别显著提高了101%和88%，硝酸盐型DAMO活性分别显著提高了149%和114%；NPKS和NPK处理使DAMO细菌丰度分别显著提高了105%和52%，DAMO古菌丰度分别显著提高了135%和62%。但两种施肥处理均未对DAMO微生物群落结构产生显著影响。秸秆还田引起土壤有机碳和无机氮含量的增加，使DAMO活性及功能微生物丰度发生了改变。上述结果表明，长期秸秆还田显著刺激了DAMO活性，这有助于更好地认识秸秆还田对稻田甲烷排放的贡献及其微生物驱动机制。相关成果发表在Soil Biology and Biochemistry, Environmental Microbiology和Science of The Total Environment上。

       综上，本研究揭示了DAMO在稻田甲烷氧化中的作用特征，且发现DAMO反应对无机和有机肥的输入均产生了正响应，这有助于更好地评估此类微生物过程在稻田甲烷减排中的作用，为稻田CH₄减排提供了新思路。