不同林分土壤中氨氧化微生物的群落结构和硝化潜势差异及其驱动因子

路璐 何燕

摘要：【目的】探究人為干扰较多的果园和观赏林土壤中氨氧化微生物的群落结构和硝化潜势差异及影响因素，为深入了解不同林分氮循环规律提供参考依据。【方法】以四川省南充市6种林分土壤（凤垭山和西山森林土壤及枇杷园、竹林、梨园、芭蕉园土壤）为研究对象，进行硝化潜势测定，以及基于氨氧化微生物amoA基因的荧光定量PCR和测序分析，并耦合土壤理化性质进行冗余分析。【结果】土壤有机质、总氮和硝态氮（NO3--N）含量及硝化潜势在不同林分土壤中差异显著（P<0.05，下同），土壤硝化潜势在7.01～59.88 mg/（kg·d），以森林土壤的硝化潜势最高，改耕为单一果林和观赏林后硝化潜势显著降低。6种土壤的氨氧化古菌（AOA）丰度（1.88×108～10.8×108 copies/g干土）均高于氨氧化细菌（AOB）（2.87×107～27.6×107 copies/g干土），AOA/AOB丰度比值为1.25～15.00，且该比值与土壤有机质含量呈显著负相关。相关性分析结果表明，土壤有机质和总氮含量与AOA菌群结构分别呈极显著（P<0.01）和显著相关，而土壤有机质含量与AOB菌群结构呈显著相关。冗余分析结果表明，不同土壤中AOA和AOB群落结构有所差异，6种土壤中的主导AOA菌群隶属于陆地分支Group 1.1b的54d9-like cluster，AOB的主导菌群隶属于Nitrosospira cluster 3。【结论】在土壤理化性质和硝化潜势显著差异的不同林分土壤中，氨氧化微生物群落结构存在明显的分异特征，土壤总氮和有机质为其主导驱动因子。

关键词： 果园土壤;观赏林土壤;氨氧化微生物群落;硝化潜势;荧光定量PCR;克隆文库

中图分类号： S154.3                             文献标志码：A 文章编号：2095-1191（2018）11-2169-08

The difference of ammonia-oxidizing microorganism communities structure and nitrification potential in soils of different forest stands and their driving factors

LU Lu1， HE Yan2

（1College of Environmental Science and Engineering， China West Normal University， Nanchong， Sichuan  637009，

China; 2Key Laboratory of Southwest China Wildlife Resources Conservation/College of Life Sciences，

China West Normal University， Nanchong， Sichuan  637002， China）

Abstract：【Objective】The difference and influencing factors of ammonia-oxidizing microorganisms communities structure and nitrification potential in highly human-disturbed orchard and ornamental forest soils were explored in this study to provide references for thorough understanding of nitrogen cycling mechanism in different forest stands. 【Method】Six forest stands soils in Nanchong，Sichuan， including soils from Fengya Mountain and Western Mountain and soils from loquat orchard， bamboo forest， pear orchard and plantain orchard，were used as research objects. The six soils were determined by nitrification potential， fluorescence quantitative PCR on basis of amoA gene in ammonia-oxidizing microorgai-sms and sequencing analysis. And redundancy analysis was coupled to analyze soil physiochemical properties. 【Result】Soil organic matter（SOM）， total nitrogen（TN）， nitrate nitrogen（NO3--N） contentsand nitrification potentialwere significantly different in the six soils（P<0.05，the same below）. Soil nitrification potential ranged from 7.01 to 59.88 mg/（kg·d）. The highest nitrification potential was found in the forest soils. The nitrification potential decreased significantly after the change of tillage to single-function fruit forest and ornamental forest. The abundances of ammonia-oxidizing archaea（AOA）（1.88×108/10.8×108 copies/g dry soil）in the six soils were predominant over that（2.87×107-27.6×107 copies/g dry soil）of ammonia-oxidizing bacteria（AOB）. The AOA/AOB value varied from 1.25 to 15.00， and it had significant negative correlation with SOM. Correlation analysis indicated that SOM and TN contents showed extremely significant（P<0.01）and significant correlation with the change of AOA bacterial community structure respectively while SOM content showed significant correlation with AOB bacterial community structure. Redundancy analysis indicated that AOA and AOB communities structure varied among different soils. The dominant bacterial community of AOA in the six soils belonged to land branch Group 1.1b 54d9-like cluster and the dominant bacterial community of AOB belonged to Nitrosospira cluster 3. 【Conclusion】In the different forest stand soils with distinct differences in soil physiochemicalproperties and nitrification potential，the ammonia-oxidizing microorganism communities structure shows great differentiation characteristics; and SOM and TN contents are the main driving factors.

Key words：orchard soil; ornamental forest soil; ammonia-oxidizing microorganisms community; nitrification potential; fluorescence quantitative PCR; clone library

0 引言

【研究意义】在森林生态系统中，土壤氮循环与其生产力间存在相关性，不同林分组成土壤中的氮循环周转速率存在显著差異（Zhang et al.，2011）。其中，硝化过程是生物地球化学氮循环的一个重要组成部分，微生物所驱动的氨氧化过程是硝化作用的第一步和限速步骤，也是连接还原态无机氮（NH4+）和氧化态无机氮（NO2-）的主要途径（Pilar et al.，2010）。硝化过程中所产生的温室气体N2O和NO是影响全球气候变化的原因之一（Shaw et al.，2006;Gruber and Galloway，2008）。土壤氨氧化的主要功能菌群为氨氧化细菌（Ammonia-oxidizing bacteria，AOB）和氨氧化古菌（Ammonia-oxidizing archaea，AOA）（Martens-Habbena et al.，2009）。Daims等（2015）研究发现亚硝酸氧化菌（Nitrite-oxidizing bacteria，NOB）的基因组包含了硝化过程的全部功能基因，扩展了研究者们对氨氧化微生物的认识。AOA和AOB在海洋（Klotz and Stein，2007）、土壤（Wu et al.，2011）和淡水（Mukherjee et al.，2016）等生态条件显著差异环境中的广泛分布，则进一步证明其在硝化过程中的主导地位。在森林生态系统中，植物从土壤中获取的氮源主要为硝态氮（NO3--N）和铵态氮（NH4+-N）（Haynes，2012），氨氧化作用在平衡森林土壤中的氮素形态分布起关键作用，因此，探究氨氧化微生物在不同森林生态系统中的群落结构和功能对明确氮元素的周转规律和人工管理具有重要意义。【前人研究进展】在不同的森林生态系统中，土壤理化性质受根系分泌物（Hin-singer，2001）、植物凋零物（Qi et al.，2015）、土壤利用方式（李会琳等，2017）等因素的影响。康颖等（2014）研究表明，不同树种纯林对土壤的pH、相对水含量、微生物优势菌群和土壤酶活性均有显著影响;刘飞渡和韩蕾（2015）对不同人工林土壤的研究表明，微生物类群和酶活性与森林土壤有机质、全氮和有效氮等的浓度具有显著相关性。氨氧化微生物作为重要的土壤质量生物指标之一，已有研究表明其群落结构和功能同样受到多种土壤理化性质的影响，如pH、氧气、水含量、有机质及总氮等（Erguder et al.，2009）。AOA和AOB的生长均通过氧化氨获取能量（Lehtovirta-Morley et al.，2011;Tourna et al.，2011），比较基因组学分析发现AOA和AOB在代谢途径和生理功能等方面存在显著差异（Walker et al.，2010;Spang et al.，2012），且对硝化作用的贡献率不同（Jia and Conrad，2009;Lu and Jia，2013）。此外，人为活动如作物耕种、施肥等均会影响土壤的氨氧化作用及其氨氧化微生物群落结构（Segal et al.，2017）。【本研究切入点】我国森林覆盖率约21.66%，其中人工林面积居世界首位，但以往的研究较少关注人工果林和观赏林种植对土壤氨氧化过程的影响。本研究旨在探究同一区域不同森林类型及草本植物对土壤氨氧化过程的影响。【拟解决的关键问题】以四川省南充市内的森林、枇杷园、竹林、梨园和芭蕉园土壤为研究对象，通过硝化潜势测定、基于amoA基因的克隆文库分析、荧光定量PCR等方法，揭示不同林分土壤中的硝化活性及氨氧化微生物的丰度和群落结构组成，探讨影响氨氧化群落结构分异的主导环境因子，为深入了解不同林分氮循环规律提供参考依据。

1 材料与方法

1. 1 采样点信息

于2016年11月在四川省南充市凤垭山和西山不同的人工林、森林和草本植物芭蕉园设6个采样点（图1），分别为凤垭山森林土壤（F-F）、凤垭山竹林土壤（F-BF）、凤垭山梨园土壤（F-PF）、凤垭山枇杷园土壤（F-LF）、西山森林土壤（X-F）和西山芭蕉园土壤（X-PF）。其中，F-F和X-F分别为凤垭山和西山未被人为改耕的原始森林土壤，其他土壤均为人工种植园或观赏林。每个采样点采用网格布点法采集50 m×50 m范围内的表层土壤（0～10 cm），混合均匀，清除植物根系、石砾等，过2 mm不锈钢筛，置于4 ℃冰箱保存以备后续培养试验。部分土壤样品经自然风干后过20目分样筛用于土壤理化性质测定。

1. 2 土壤理化性质测定

土壤pH利用pH计[梅特勒—托利多仪器（上海）有限公司]进行测定，水土比值为2.5∶1;土壤水含量采用烘干称重法测定;土壤NH4+-N、NO2--N及NO3--N采用2 mol/L氯化钾溶液为浸提液，以5∶1水土比例浸提土壤可溶性氮，利用连续流动分析仪测定;土壤有机质含量采用重铬酸钾氧化—外加热法测定;土壤总氮含量采用重铬酸钾—硫酸消化法测定。

1. 3 土壤硝化潜势测定

通过短期内土壤硝化速率估算土壤的硝化势是评价土壤硝化活性的方法之一，本研究参考Yao等（2011）的方法略有改进，测定土壤硝化潜势。采用悬浮液培养法，培养基中含有1.5 mmol/L NH4+和1.0 mmol/L PO43-，pH调节至7.2。称取10.0 g新鲜土壤置于250 mL锥形瓶中，每种土壤3个重复。向锥形瓶中分别加入100 mL的液体培养基，并用带有气孔的橡皮筛塞住，置于摇床上（180 r/min）振荡培养24 h。培养期间，分别于2、4、16、22和24 h采集10 mL摇匀的土壤悬浮液，4 ℃下7607 r/min、离心10 min，取上清液过定量滤纸，滤液-20 ℃保存，待测NO3--N及NH4+-N浓度。土壤硝化潜势计算以培养时间为横坐标、提取液中NO3--N含量为纵坐标，求出斜率，即可得单位时间内NO3--N含量的增长速率。计算公式如下：

Np=R×[0.1+V1m]×24

式中，Np为土壤硝化势[mg/（kg·d）]，R为NO3--N含量的增长速率[mg/（L·h）]，0.1为缓冲液体积（L），V1为土壤样品中水分体积（L），m为烘干土质量（kg）。

1. 4 土壤总DNA提取与荧光定量PCR分析

每种土壤样品分别称取0.5 g，3个重复。用Fast DNA Spin Kit for Soil试剂盒（美国MP医学试剂公司）提取土壤微生物的总DNA，DNA浓度和质量采用NanoDrop分光光度計（德国Nanodrop科技公司）进行测定和评估，提取的DNA保存于-20 ℃以备后续分析。

实时荧光定量PCR扩增使用SYBR? Premix Ex TaqTM（TliRNaseH Plus）试剂盒在CFX96 Optical Real-Time PCR System荧光定量仪（加拿大Bio-Rad公司）上进行分析。测定AOA和AOB丰度所用的引物分别为Arch-amoAF/Arch-amoAR和amo1F/amo2R（Wu et al.，2011）。实时荧光定量PCR标准曲线采用含有AOA和AOB的amoA基因质粒，质粒标线按10倍梯度稀释，得到7个数量级的标准曲线，其标准曲线质粒浓度的变化范围为102～108 copies/μL。实时荧光定量PCR反应体系20 μL：10.0 μL SYBR? Premix Ex TaqTM（TliRNaseH Plus），1.0 μL DNA模板，10 μmol/L正、反向引物各0.1 μL，7.6 μL灭菌双蒸水。阴性对照采用灭菌双蒸水代替样品DNA。扩增效率为96%～103%，R2在0.992～0.997的范围内。

1. 5 克隆文库和序列分析

使用pEASY-T3 Cloning Kit试剂盒（北京全式金生物技术有限公司）进行克隆文库试验。测序获得的序列用DNASTAR进行序列质量控制，删去载体序列，获得目标基因序列。采用NCBI的BLAST比对功能，获得与所研究微生物发育水平相近的序列，并与已获得纯菌株的代表性序列进行比对分析，采用MEGA 7.0中的Neighbour-Joining algorithm方法构建系统发育进化树。

1. 6 统计分析

采用SPSS 2.0进行统计分析，并使用Duncans新复极差法进行多组样品间差异显著性分析。用Canoco for Windows（version 4.5）进行氨氧化微生物群落和各环境因子变化相关性的冗余分析，并利用Origin 8.1制图。

2 结果与分析

2. 1 不同林分土壤理化性质和硝化潜势的比较分析

如表1所示，不同林分土壤pH在7.78～7.91，均为碱性土壤。在凤垭山的4种林分土壤中，F-BF的有机质含量最高（46.75 g/kg），是F-PF有机质含量的3.68倍，且4种林分土壤有机质含量间存在显著差异（P<0.05，下同），可能是由于耕作和施肥措施不同导致同一山地区域不同林分土壤有机质含量存在差异;西山X-F和X-PF的有机质含量也存在显著差异。6种林分土壤的总氮和NO3--N含量分别在0.66～1.34 g/kg和5.52～13.69 μg/g，不同林分土壤间均存在显著差异。作为氨氧化微生物的氧化底物NH4+-N，6种林分土壤的NH4+-N含量无显著差异（P>0.05，下同）。由于6种林分土壤的NO2--N含量低于检测值，故未在表1中列出。

通过悬浮液培养法测得的硝化潜势表明，不同林分土壤中的硝化潜势在7.01～59.88 mg/（kg·d），以F-BF的硝化潜势最低，X-F的最高，显著高于其他5种林分土壤。在凤垭山区域采集的4种土壤硝化潜势有明显差异，F-LF硝化潜势是F-BF的6.35倍。X-F是未改为芭蕉林之前的森林土壤，其硝化潜势是X-PF硝化潜势的2.44倍，说明人为改耕芭蕉林后，硝化潜势显著降低。相关性分析结果（表2）表明，本研究测定的土壤理化性质与硝化潜势均无显著相关性。

2. 2 不同林分土壤氨氧化微生物的amoA基因丰度

采用实时荧光定量PCR测定6种林分土壤氨氧化微生物群落的丰度变化，由图2可知，6种土壤AOA和AOB的amoA基因拷贝数分别在1.88×108～10.8×108 copies/g干土和2.87×107～27.6×107 copies/g 干土。F-F的AOA amoA基因含量最高，是含量最低F-BF的7.36倍。相关性分析结果（表2）表明，AOA丰度与土壤有机质含量呈极显著正相关（P<0.01），与土壤总氮含量呈显著负相关。AOB amoA基因在X-PF中的含量最高，比X-F高6.12倍。AOB丰度与土壤有机质含量呈显著负相关。6种土壤的AOA/AOB丰度比值为1.25～15.00，表明AOA丰度均高于AOB丰度，AOA/AOB丰度比值与土壤有机质含量呈显著负相关。

2. 3 不同林分土壤氨氧化微生物菌群结构分析

对AOA和AOB的amoA基因进行克隆文库，每个样品获得50条序列，以97%的序列相似度作为OTU（Operational taxonomic unit，可操作分类单元）划分阈值，结果表明，不同林分土壤的AOA均隶属于陆地分支Group 1.1b，而AOB主导菌群主要隶属于亚硝化螺菌属Nitrosospira cluster 3。如图3所示，在凤垭山区域，F-F作为未受人为干扰的森林土壤，其主导AOA菌群（60%）为隶属于Group 1.1b的54d9-like cluster，在用于果园耕种的土壤F-BF、F-PF和F-LF中隶属于该AOA菌群的比例分别为50%、65%和95%。F-PF中，10%的AOA序列隶属于Group 1.1b的Nitrososphaera gargensis-like cluster。西山区域X-F和X-PF的主导菌群也与54d9-like cluster聚类在一起，分别占总序列数的60%和65%。如图4所示，AOB amoA基因的测序结果表明F-F、X-F和X-PF 3种林分土壤的AOB菌群均为隶属于Nitrosospira  cluster 3的L115-like cluster，F-BF和F-LF的主导AOB菌群也隶属于该分支，分别占其总菌群的70%和60%，而F-PF仅有5%的菌群隶属于该分支。F-PF的主导菌群隶属于Nitrosospira的N. multiformis cluster，占总菌群的55%，其余40%的菌群隶属于N.briensis cluster。

2. 4 土壤理化性质对氨氧化微生物群落结构的影响

以6种土壤的AOA和AOB菌群结构和土壤理化性质为两个变量进行冗余分析。由图5-A可知，F-BF、F-F、X-F和X-PF的AOA菌群类似，均聚类在第3象限;同在凤垭山的F-PF和F-LF的AOA菌群差异显著，分布在不同象限。土壤总氮对不同林分土壤AOA菌群变化的解释率为58%，但未达显著水平，土壤理化性质与AOA菌群结构均无显著相关性（表3）。此外，相关性分析结果表明，硝化潜势与隶属于54d9-like cluster（R2=0.60）和Group 1.1b uncltured cluster（R2=0.46）的AOA菌群均呈正相关。

如图5-B所示，X-F和F-F及X-PF的AOB菌群聚类在一起，而F-LF和F-BF菌群类似。土壤有机质含量解释了81%的AOB菌群变化，对AOB菌群结构的影响达极显著水平，土壤NO3--N含量与不同土壤AOB菌群结构也呈显著相关（表3）。相关性分析结果表明，硝化潜势与隶属于L115-like cluster（R2=0.46）的AOB菌群呈正相关，而与其他AOB菌群分支均呈负相关。

3 讨论

氨氧化微生物作为氮循环的主要推动者，在土壤生态系统的氮循环中发挥重要作用。本研究结果表明，受人为干扰较大的果园和观赏林土壤，与其附近的原始森林土壤相比，硝化潜势发生了显著变化，且氨氧化微生物群落结构也发生了分异。6种不同林分土壤理化性质的差异主要是由于耕种、施肥和植被种类所造成，张发会等（2015）研究发现不同林分类型对土壤理化性质有直接的影响作用。F-F和X-F改为观赏林后，土壤的硝化潜势发生了显著变化，总体上呈降低趨势，与Lu等（2012）的研究结果类似，其发现森林土壤改为茶园土壤耕种后，土壤净硝化潜势显著降低了268%。AOA和AOB是氨氧化过程的主导微生物，且氨氧化过程又是硝化作用的限速步骤，因此，AOA和AOB群落结构的变化可能是宏观上影响硝化潜势的主要原因。Lu等（2012）的研究结果也表明，森林土壤改为茶园土壤后，其主导的AOA菌群从隶属于陆地分支的Group 1.1b变为隶属于海洋分支的Group 1.1a-associated;氨氧化微生物菌群变化与硝化潜势的变化也有相关性，如硝化潜势与隶属于54d9-like cluster的AOA呈正相关。此外，本研究的AOA丰度与土壤有机质含量呈极显著正相关，与Wu等（2011）的研究结果一致。这可由Walker等（2010）的研究推论来解释，其研究发现AOA的代谢方式可能不仅限于化能自养，也可以有机质为底物进行兼养或异养的方式获取能量，但该代谢途径的生态意义尚不清楚，因此，AOA丰度变化所导致的整体代谢速率变化宏观上可能表现为不同林分土壤中硝化潜势的差异。同时，AOA丰度与土壤总氮负相关可能是其与土壤中需氮异养微生物的竞争关系所致。Lehtovirta-Morley等（2011）的研究也发现，AOA在低氮环境中有较强的生态优势，如嗜酸性AOA菌株Nitrosotaleadevanaterra对氨分子底物具有较强的亲和度，可在氨浓度为0.18 nmol/L的环境中进行氨氧化。6种土壤中AOA/AOB丰度比值为1.25～15.00，有关AOA丰度显著高于AOB这一规律在很多土壤中均有发现（Stahl and de la Torre，2012）。

氨氧化微生物菌群结构在不同林分土壤中有所差异。6种土壤中的主导AOA菌群均为隶属于陆地分支Group 1.1b的54d9-like cluster，Pester等（2012）对涵盖了森林、草地、沙漠和农田等环境的146种土壤进行amoA基因测序，结果发现，其中75%的土壤中含有54d9-like的AOA，说明该AOA类群在土壤环境中广泛存在。F-PF中隶属于Nitrososphaera gargenis-like cluster的AOA菌群在不同类型的土壤中也都有分布（Spang et al.，2012）。此外，隶属于Group 1.1b的AOA在高氮土壤环境，如农田中较富集（Tourna et al.，2011）。冗余分析结果表明，土壤总氮是导致AOA菌群结构差异的主导因子，说明可利用性氮是影响本研究中6种土壤AOA群落分异的关键因素，与Lu等（2018）的结论相同，其对8种不同发育母质的土壤研究表明总氮是影响AOA群落的关键环境因子。6种林分土壤中的主导AOB菌群为隶属于Nitrosospira cluster 3的L115-like cluster，在我国很多土壤中均检测到其较高丰度（Wang et al.，2015），该菌群在土壤中的丰度通常比其他菌群分支高，如Nitrosomonas（Tourna et al.，2010）。冗余分析结果表明，土壤有机质和NO3--N含量是影响6种土壤AOB菌群分异的主导因素，可能是不同林分土壤施肥措施差异造成土壤可利用性碳和氮的差异所致。

由于克隆文库测序深度的限制，为精确考量环境因子的变化对氨氧化微生物群落的影响，今后需采用测序深度更深的技术来支撑，如基于16S rRNA或amoA基因的Miseq高通量测序。

4 结论

不同林分土壤的理化性质和硝化潜势存在显著差异，氨氧化微生物群落结构在不同土壤中也有明显的分异特征;土壤总氮和有机质是影响土壤氨氧化微生物丰度和群落结构的主导驱动因子。这可为深入认识不同林分土壤生态系统中氮循环过程提供重要基础数据，也为果林和观赏林调控土壤氮素流失、提高氮肥利用率提供理论依据。

参考文献：

康颖，李聪，王秋玉. 2014. 不同树种纯林对土壤生物学特性的影响[J]. 东北林业大学学报，42（3）：93-98. [Kang Y，Li C，Wang Q Y. 2014. Effects of different tree plantation on soil biological properties[J]. Journal of Northwest Forest University，42（3）：93-98.]

李会琳，张静，王岚，杨宏，何燕，路璐. 2017. 土地利用方式改变对两种酸性土壤微生物群落结构的影响[J]. 西华师范大学学报（自然科学版），38（4）：373-381. [Li H L，Zhang J，Wang L，Yang H，He Y，Lu L. 2017. The influen-ce of land use change on the microbial community in two acidic soils[J]. Journal of China West Normal University（Natural Science），38（4）：373-381.]

刘飞渡，韩蕾. 2015. 亚热带红壤丘陵區不同人工林型对土壤理化性质、微生物类群和酶活性的影响[J]. 生态环境学报，24（9）：1441-1446. [Liu F D，Han L. 2015. Effects of different artificial forestry on soil physio-chemical properties，microbial groups and enzyme activities in subtropical red soil hilly region[J]. Ecology and Environment Sciences，24（9）：1441-1446.]

张发会，吴雪仙，蔡小虎，王琛. 2015. 川西亚高山3种不同林分类型对土壤理化性质的影响[J]. 四川林业科技，36（3）：8-12. [Zhang F H，Wu X X，Cai X H，Wang C. 2015. The influence of three different forest types on soil physical and chemical properties in subalpine areas of western Sichuan[J]. Journal of Sichuan Forestry Science and Technology，36（3）：8-12.]

Daims H，Lebedeva E V，Pjevac P，Han P，Herbold C，Albertsen M，Jehmlich N，Palatinszky M，Vierheilig J，Bulaev A. 2015. Complete nitrification by nitrospira bacteria[J]. Nature，528（7583）：504-509.

Erguder T H，Boon N，Wittebolle L，Marzorati M，Verstraete W. 2009. Environmental factors shaping the ecological niches of ammonia-oxidizing archaea[J]. FEMS Microbio-logy Reviews，33（5）：855-869.

Gruber N，Galloway J N. 2008. An earth-system perspective of the global nitrogen cycle[J]. Nature，451（7176）：293-296.

Haynes R. 2012. Mineral Nitrogen in the Plant-soil System[M]. Academic Press.

Hinsinger P. 2001. Bioavailability of soil inorganic P in the rhizosphere as affected by root-induced chemical chan-ges：A review[J]. Plant and Soil，237（2）：173-195.

Jia Z，Conrad R. 2009. Bacteria rather than archaea dominate microbial ammonia oxidation in an agricultural soil[J] . Environmental Microbiology，11（7）：1658-1671.

Klotz M G，Stein L Y. 2007. Nitrifier genomics and evolution of the nitrogen cycle[J]. FEMS Microbiology Letters，278（2）：146-156.

Lehtovirta-Morley L E，Stoecke K，Vilcinskas A，Prosser J I，Nicol G W. 2011. Cultivation of an obligate acidophilic ammonia oxidizer from a nitrifying acid soil[J]. Procee-dings of the National Academy of Sciences of the United States of America，108（38）：15892-15897.

Lu L，Han W Y，Zhang J B，Wu Y C，Wang B Z，Lin X G，Zhu J G，Cai Z C，Jia Z J. 2012. Nitrification of archaeal ammonia oxidizers in acid soils is supported by hydrolysis of urea[J]. The ISME Journal，6（10）：1978-1984.

Lu L，Jia Z J. 2013. Urease gene-containing archaea dominate autotrophic ammonia oxidation in two acid soils[J]. Environmental Microbiology，15（6）：1795-1809.

Lu L，Li H L，He Y，Zhang J，Xiao J，Peng C. 2018. Compositional shifts in ammonia-oxidizing microorganism communities of eight geographically different paddy soils—Biogeographical distribution of ammonia-oxidizing microorganisms[J]. Agricultural Sciences，9（3）：351-373.

Martens-Habbena W，Berube P M，Urakawa H，José R，Stahl D A. 2009. Ammonia oxidation kinetics determine niche separation of nitrifying archaea and bacteria[J]. Nature，461（7266）：976-979.

Mukherjee M，Ray A，Post A F，Mckay R M，Bullerjahn G S. 2016. Identification，enumeration and diversity of nitri-fying planktonic archaea and bacteria in trophic end members of the laurentian great lakes[J]. Journal of Great Lakes Research，42（1）：39-49.

Pester M，Rattei T，Flechl S，Gr?ngr?ft A，Richter A，Overmann J，Reinhold-Hurek B，Loy A，Wagner M. 2012. amoA-based consensus phylogeny of ammonia-oxidizing archaea and deep sequencing of amoA genes from soils of four different geographic regions[J]. Environmental Microbiology，14（2）：525-539.

Pilar J，Verónica M，Cristina D，Ora H，Ok-Sun K，Thomas J，Karl-Paul W，Imhoff J F. 2010. Phylogenetic and functional marker genes to study ammonia-oxidizing microorganisms（AOM） in the environment[J]. Applied Microbio-logy & Biotechnology，85（3）：425-440.

Qi J，Nie Z N，Jiao T，Zhang D G. 2015. Phosphorus and defoliation interact and improve the growth and composition of the plant community and soil properties in an alpine pasture of qinghai-tibet plateau[J]. PLoS One，10（10）：e0141701.

Segal L M，Miller D N，Mcghee R P，Loecke T D，Cook K L，Shapiro C A，Drijber R A. 2017. Bacterial and archaeal ammonia oxidizers respond differently to long-term tilla-ge and fertilizer management at a continuous maize site[J]. Soil and Tillage Research，168：110-117.

Shaw L J，Nicol G W，Smith Z，Fear J，Prosse J I，Baggs E M. 2006. Nitrosospira spp. Can produce nitrous oxide via a nitrifier denitrification pathway[J]. Environmental Microbiology，8（2）：214-222.

Spang A，Poehlein A，Offre P，Zumbr?gel S，Haider S，Rychlik N，Nowka B，Schmeisser C，Lebedeva E V，Rattei T. 2012. The genome of the ammonia-oxidizing Candidatus Nitrososphaera gargensis：Insights into metabolic versatility and environmental adaptations[J]. Environmental Microbiology，14（12）：3122-3145.

Stahl D A，de la Torre J R. 2012. Physiology and diversity of ammonia-oxidizing archaea[J]. Annual Review of Microbiology，66：83-101.

Tourna M，Freitag T E，Prosser J I. 2010. Stable isotope pro-bing analysis of interactions between ammonia oxidizers[J]. Applied and Environmental Microbiology，76（8）：2468-2477.

Tourna M，Stieglmeier M，Spang A，K?nneke M，Schintlmeister A，Urich T，Engel M，Schloter M，Wagner M，Richter A. 2011. Nitrososphaera viennensis，an ammonia oxidi-zing archaeon from soil[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America，108（20）：8420-8425.

Walker C B，de la Torre J R，Klotz M G，Urakawa H，Pinel N，Arp D J，Brochier-Armanet C，Chain P S，Chan P P，Gollabgir A. 2010. Nitrosopumilus maritimus genome reveals unique mechanisms for nitrification and autotrophy in globally distributed marine crenarchaea[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America，107（19）：8818-8823.

Wang B Z，Zhao J，Guo Z Y，Ma J，Xu H，Jia Z J. 2015. Di-fferential contributions of ammonia oxidizers and nitrite oxidizers to nitrification in four paddy soils[J]. The ISME Journal，9（5）：1062-1075.

Wu Y C，Lu L，Wang B Z，Lin X G，Zhu J G，Cai Z C，Yan X Y，Jia Z J. 2011. Long-term field fertilization significantly alters community structure of ammonia-oxidizing bacteria rather than archaea in a paddy soil[J]. Soil Science Society of America Journal，75（4）：1431-1439.

Yao H Y，Gao Y M，Nicol G W，Campbell C D，rosser J I，Zhang L M，Han W Y，Singh B K. 2011. Links between ammonia oxidizer community structure，abundance，and nitrification potential in acidic soils[J]. Applied and Environmental Microbiology，77（13）：4618-4625.

Zhang J B，Zhu T B，Cai Z C，Muller C. 2011. Nitrogen cycling in forest soils across climate gradients in eastern China[J]. Plant and Soil，342（1-2）：419-432.