农业开垦对泥炭沼泽湿地土壤氮矿化的影响

摘要

泥炭沼泽湿地是地球系统中天然的氮库和碳库,农业开垦将导致泥炭沼泽湿地退化,其中氮素矿化是湿地退化的重要过程.以吉林龙湾国家级自然保护典型泥炭沼泽区和周边农田为对象,通过调查取样,分析泥炭沼泽湿地、玉米田与水稻田的土壤理化性质、土壤微生物、氮矿化相关功能基因和氮矿化速率之间的相互关系.结果发现,垦殖显著改变了湿地土壤理化性质,降低有效氮含量,其中硝态氮(NO-3-N)降低最为明显.农业开垦增加了氮素矿化速率(Rm),与泥炭沼泽湿地相比,垦殖水稻田与垦殖玉米田的Rn分别增加了1.74倍和5.33倍.理化性质变化使土壤微生物群落多样性显著增加,其中水稻田的Shannon指数最高为6.91,其群落结构与泥炭沼泽湿地相似,但与玉米田相差较大,其中放线菌门(Actinobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)在两种耕地类型中含量丰富.湿地被开垦后氮矿化相关功能基因丰度改变,apr、AOA-amoA、AOB-amoA丰度显著升高,nxrA含量降低,通过逐步回归分析可知氨化速率(Ra)与apr相关,Rn、Rm与AOA-amoA、AOB-amoA相关.