《Applied Soil Ecology》：Distinct response of anammox and denitrifiers to organic or inorganic fertilizers in a paddy soil
编辑推荐：
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反硝化作用是氮气（N?）产生的主要途径。
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无机肥料增加了厌氧氨氧化菌（anammox）
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反硝化作用是氮气（N?）产生的主要途径。
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无机肥料增加了厌氧氨氧化菌（anammox）和反硝化菌的数量。
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有机肥料增强了厌氧氨氧化菌和反硝化菌的活性。
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在稻田土壤中，Candidatus Brocadia是主要的厌氧氨氧化菌。
引言
反硝化作用是稻田土壤中氮气以气体形式流失的主要途径，然而，厌氧氨氧化菌对氮气产生的贡献仍存在很大不确定性，且尚未得到可靠的量化（Kuypers等，2003年；Zhu等，2011年）。先前的研究报道了稻田土壤中厌氧氨氧化菌活性的显著变异性，其在不同地区和实验条件下的氮气产生贡献率从0.6%到37%不等（Sato等，2012年；Shan等，2016年）。这种变异性主要归因于土壤性质和环境因素的差异，包括土壤类型、水分状况、温度、pH值以及有机质含量（SOM）。施肥可能通过增加氮的可用性和改善土壤的理化条件来促进厌氧氨氧化菌的活动，从而增强其对氮气产生的贡献（Zhang等，2023年）。越来越多的证据表明，养分管理通过改变相关微生物群落的组成和活性，进而调节氮的流失速率和途径（Hu等，2022年）。尽管已有大量关于施肥对土壤厌氧氨氧化菌和反硝化作用影响的研究，但大多数研究未能区分微生物数量和功能活性对有机肥料与无机肥料的响应（Blazewicz等，2013年；Bradley，2025年）。目前尚不清楚这两种施肥类型主要通过改变功能微生物的数量还是代谢活性来调节氮的转化。缺乏对微生物数量驱动和活性驱动的响应之间的明确区分，限制了对施肥与稻田土壤氮损失机制的全面理解。
由于厌氧氨氧化作用和反硝化作用都是厌氧过程，因此它们的活动与土壤的氧化还原状态密切相关。无机肥料直接增加了氮的可用性，这可能刺激参与这些过程的微生物的生长和数量（Dai等，2018年）。相比之下，有机肥料的分解可能增强微生物的呼吸作用和氧气消耗，从而促进有利于厌氧氨氧化菌和反硝化菌生长的厌氧微环境的形成（Lazcano等，2021年）。因此，有机肥料可能通过改变局部土壤微环境来影响这些氮转化过程。我们的假设是，有机肥料可能增加厌氧氨氧化菌和反硝化细菌的活性，而无机肥料则增加参与厌氧氨氧化和反硝化作用的细菌的数量。为了解决这一知识空白，本研究探讨了有机肥料和无机肥料处理下功能微生物数量和活性的不同响应。通过量化厌氧氨氧化菌和反硝化速率及其相应的微生物群落特征，本研究旨在阐明不同肥料驱动土壤氮损失的独特微生物机制。
章节片段
材料与方法
2023年7月，从中国重庆的一个长期稻田试验田中采集了0-20厘米深度的土壤样本。本研究选择了四种施肥处理方式，每种处理方式重复三次：1）不施肥料（CK），2）有机肥料（S），3）无机肥料（NPK），4）秸秆还田加无机肥料（NPKS）。详细的研究地点信息、施肥策略、作物管理和水分管理在补充材料中提供。
无机或有机肥料的应用促进了稻田土壤中的厌氧氨氧化和反硝化作用
不施肥处理（CK）下的厌氧氨氧化和反硝化速率分别为0.22和1.58 nmol N g?1干燥土壤 h?1（图1A和B）。反硝化速率约为厌氧氨氧化速率的7倍，这表明稻田土壤中的氮气损失更多是由反硝化作用引起的（Buresh和De Datta，1990年；Zhu等，2011年）。施肥显著提高了厌氧氨氧化和反硝化速率。在施用有机肥料（S）的情况下，
结论
本研究表明，有机肥料和无机肥料均增强了稻田土壤中的厌氧氨氧化和反硝化作用，与不施肥处理相比，厌氧氨氧化速率增加了31.8%-72.7%，反硝化速率增加了96.2%-115.0%。无机肥料与厌氧氨氧化菌和反硝化菌数量的显著增加相关，而有机肥料则导致RNA含量的相对升高和RNA比例的增加，表明对微生物的刺激作用更强。
CRediT作者贡献声明
杨桂琼：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原初稿，验证，监督，软件使用，数据分析，概念化。 张兰：验证，监督，软件使用，数据分析。 黄楚民：验证，资源管理，项目管理，方法学研究，调查。 马世瑜：方法学研究，调查，数据分析。 赵永鹏：数据可视化，验证，监督，软件使用。 秦川：数据可视化，监督，软件使用，资源管理。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的利益冲突或个人关系可能会影响本文所述的工作。
致谢
我们感谢台北中央研究院生物多样性研究中心的Chih-Yu Chiu博士提供的宝贵建议。本项工作得到了国家自然科学基金（项目编号：42077035、42322709）、江苏省（项目编号：BK20230050）以及重庆市自然科学基金（项目编号：CSTB2023NSCQ-MSX0436）的财政支持。
杨桂琼 | 张兰 | 黄楚民 | 马世瑜 | 赵永鹏 | 秦川 | 王毅 | 韩晓宁 | 艾伦·赖特 | 元俊吉 | 江贤军
