秸稈還田配施氮肥對土壤氨氧化微生物和玉米產量的影響

關鍵詞：秸稈還田；玉米；氮肥；產量；土壤氨氧化微生物；氨氧化細菌；氨氧化古菌中圖分類號：S513；S147.2 文獻標志碼：A 文章編號：2097-2172（2025）07-0665-011doi：10.3969/j.issn.2097-2172.2025.07.013

Effects of Straw Returning Combined with Nitrogen Fertilization on Soil Ammonia-oxidizing Microorganisms and Maize Yields

REN Jiexin ^1，2 ， CHEN Shuaimin ¹ ， LIU Jianfeng2，WANG Lichun1，LU Yanjie1，WANG Yongjun ^1，2 （1.Instituteof Resourcesand Environment，JilinAcademyof Agricultural Sciences，Changchun Jilin13Oo33，China; 2.College of Life Science，Jilin Normal University，Siping Jilin 136Ooo，China）

Abstract：Amoniaoxidationasarate-limiting stepinnitrfcation，playsanimportantroleinsoilnitrogen transformationand cropnitrogenutilizationClarifyingtheefectsofstrawreturningwithnitrogenfertlizeronammonia-oxidizingmicroorganismsand theirrelationshipwithmaizeyieldcouldprovideatheoreticalbasisforthedevelopmentofgreenagriculturewitheficientstraw returningandreducedfertilizerinput.Therefore，afieldexperimentwasconductedwith6treatments：nostrawreturningandno nitrogen fertilizer （S ，half straw returning （7.5 t/ha） without nitrogen fertilizer （S γ_1/2 ），fullstraw returning（15.O t/ha）without nitrogen fertilizer （Si），no straw returning with 2OO kg/ha nitrogen （ S₀N ），half straw returningwith 2OO kg/ha nitrogen （S i_1/2N ），and full straw returning with 20O kg/ha nitrogen （S₁N ）.The study aimed to explore the impact of different amount of straw returns and nitrogen rates onmaizeyield，soilnitrogencontent，andtheabundanceandcommunitystructureofsoilammonia-oxidizingarchaea（AOA）and ammonia-oxidizing bacteria （AOB）.Thefindingsobtainedas folows：thestrawreturn treatmentreducedmaizegrainyieldandthe yieldeductionwas mainlyrelatedtoareductioninthenumberofgrainsinthespike.StrawretumingsignificantlyincreasedAOAamoAgenecopynumberandcommunityShannon index.However，itreducedtheShannonindexoftheAOBcommunity.Nitrogen ferilizerapplicationincreasedAOB-moAgeneabundanceandincreasedtherelativeabundanceofammonia-oxidizingbacteria representedbythegenera NitrosospiraandNitrosomonas.TheAOB-amoAgenecopynumbershowedthehighestcorelationwith maize yield（ r=0.55 ）.In conclusion，theabundance and community structure of AOA and AOB respond differently to straw andnitrogeniput，andtheircombinationsignificantlyenhancessoilammonia-oxidizingmicrorganisms，therebypromotingmaize yield.

KeyWords：Strawreturning;Maize;Nitrogen fertilizer;Yield;Soilammonia-oxidizingmicroorganism;Ammonia-oxidizing bacterium;Ammonia-oxidizingarchaea

玉米（ZeamaysL.）作為我國第一大糧食作物，廣泛用于食品、飼料、和工業原料中，對保障國家糧食安全具有十分重要的意義[]。東北地區作為中國最大的玉米產區，播種面積和總產量分別占全國的 30.2% 和 32.3%^[2] 。然而，為了追求作物高產，農田中化肥尤其是氮肥的過量投入導致土壤退化、土壤營養養分不均衡[3]。另外，隨東北地區玉米產量增加，秸稈總量也隨之迅速提高，因此如何合理利用作物秸稈成為玉米產業發展面臨的重大課題。

秸稈還田是農業資源循環利用和保護性耕作的重要方法，在改善土壤性質，提高土壤養分有效性方面發揮重要作用［4-5]。成熟期玉米秸稈中氮、磷、鉀含量分別占植株的 35.9%～40.5% 、24.5%～35.1% 1 69.8%～72.6%^[6] 。據計算，中國目前秸稈中可提供746.7萬t的N，相當于目前國內所施氮肥總量的 26% 。如將目前有效秸稈還田的比例從1/3提高到 2/3 ，則可減少約250.0萬t氮肥用量且有利于培肥地力[7]。另外，秸稈還田不僅可以增加土壤有機質含量，還會提高土壤氮、有機碳以及其他微量元素；秸稈埋入土壤會阻止土壤徑流和浸出所造成的營養損失，從而提高土壤肥力[8-1]。同時，Zhao等［12]發現，秸稈還田可使總磷脂脂肪酸（PLFA）含量提高，從而增加土壤真菌、細菌等微生物的含量。趙亞麗等［13]研究結果顯示，隨秸稈埋入土壤時間增加，細菌多樣性以及豐富度也顯著提高，表明秸稈還田也能促進微生物多樣性及其活力，改善微生物環境。然而，在東北冷涼區推廣秸稈還田技術也存在一定問題，如秸稈腐解緩慢，養分釋放量低，并會出現與作物爭氮現象，不利于作物生長，而外源添加氮肥可有效緩解這一矛盾。因此，秸稈與氮肥協調配施是實現玉米種植系統高效綠色生產的重要方向。

土壤微生物作為農田土壤中的重要成分之一，在農業生態系統生產力中起著至關重要的作用，包括釋放營養物質、促進土壤有機質的轉化以及固氮等作用，其在一定程度上主導整個土壤生態系統的養分循環及能量流動［14-15]。其中，氨氧化微生物參與的氨氧化作用是土壤硝化作用的重要一環，在農業氮循環中發揮著不可替代的作用［16-17]。氨氧化過程是硝化作用的第一步同時也是限速步驟[18]，主要由含氨單加氧酶amoA基因的氨氧化細菌（Ammoniaoxidizingbacteria，AOB）和氨氧化古菌（Ammonia oxidizingarchaea，AOA）共同驅動完成氨向亞硝酸鹽的轉化［19-20]。有研究認為AOA與AOB的豐度及其對硝化作用的相對貢獻都直接或間接受施肥處理的影響[2I-23]。Horz等[24]發現氨氧化細菌的群落結構和豐度對氮肥的變化有明顯的響應。此外， Wu 等[25]和 Su 等[26]研究表明，不同施肥梯度對AOA和AOB的群落結構均產生顯著影響；劉建國等［27]研究表明，土壤中氨氧化微生物豐度和活性與氮素投入密切相關。也有學者認為，長期施用有機肥會顯著提高土壤中有機氮濃度，引起AOA豐度提高，長期施用含氮化肥則會提高AOB 豐度［28-30]。另外，Galloway等[31]和 Battye等［32]研究均表明，長期施用過量氮肥會抑制土壤中氮素功能微生物活性，不利于氨氧化微生物的生長，直接影響植物對氮素的有效利用。秸稈和尿素均可作氮肥為土壤和作物提供氮素養分，但二者類型截然不同，其有效性存在巨大差異。秸稈和尿素如何影響氨氧化微生物的豐度和群落結構變化尚需進一步深入研究。

綜上可見，目前相關研究主要集中在不同秸稈還田處理對土壤肥力以及氨氧化微生物活性的影響，而秸稈還田配施氮肥對氨氧化微生物群落多樣性以及玉米產量之間關系等方面的研究相對薄弱，這顯然不利于作物秸稈的直接還田肥料化利用。因此，本研究分析了氨氧化微生物豐度及群落多樣性，通過解析秸稈還田配施氮肥對氨氧化微生物、土壤氮素、玉米產量之間關系，以期為黑土區進一步提高玉米產量和減少化肥投入提供理論依據。

1材料與方法

1.1試驗地概況

試驗于2022—2023年在位于吉林省公主嶺市的吉林省農業科學院主要糧食作物國家工程技術中心（ 43^°30^′N. ： 124^°48^′E ）的水肥滲漏研究池（規格為長 × 寬 × 深 =5.4m×1.6m×2.0m） 進行。當地采用一年一季的玉米種植制度，該試驗池于2015年投入使用。當地屬溫帶大陸性季風氣候，2015一2023年間的平均年日照時數為 2712h ，玉米生長季的平均氣溫為 19.6°C ，常年有效積溫為2800‰ ，年均降水量 594.8mm ，年均無霜期133d。土壤類型為黑土。播前 0～20cm 王層土壤含有機質 26.0g/kg 、堿解氮 243.0mg/kg 、速效磷37.2mg/kg 、速效鉀 126mg/kg ， pH6.5^[33] 。

1.2 供試材料

試驗指示玉米品種為東北主推玉米品種富民985，由吉林省富民種業有限公司選育并提供。供試氮肥為尿素（含 N46% ），磷肥為重過磷酸鈣（含P₂O₅50% ），鉀肥為硫酸鉀（含 K₂O52% ）。

1.3 試驗方法

試驗采用完全隨機區組設計，共設6個處理，分別為無秸稈還田且不施 ΔN（S₀） 、秸稈半量（ 7.5t/ hm² 還田且不施 N（S_1/2） 、秸稈全量（ 15.0t/hm²， 還田且不施N （S₁） 、無秸稈還田配施 N200kg/hm² 0 ΔS₀N ）、秸稈半量（ 7.5t/hm² 還田配施 N200kg/hm² 0 ΔS_1/2N 和秸稈全量（ 15.0t/hm² 還田配施 N200kg/hm² 氮肥（ S₁N ）。每處理重復3次。各處理均基施 P₂O₅ 120kg/hm² 、 K₂O 12Okg/hm² ，其中施氮處理均基施N200kg/hm² ，秸稈還田處理分別在2022年10月10日、2023年10月6日將當季收獲的玉米秸稈機械粉碎至 3～6cm 長后人工將均勻翻埋至 20cm 土層，SO處理和SON處理則僅深翻 20cm 土層后回填。其他田間管理與當地農業生產措施保持一致。5月中旬按種植密度為60000株 /hm² 統一播種，10月中上旬及時收獲。

1.4觀測指標及測定

1.4.1產量2023年在玉米完熟期收獲每個栽培池中間4行進行測產，稱量總穗重和平均單穗重。根據平均單穗重從中選擇10個均勻果穗，風干后考種，記錄穗行數與行粒數后脫粒。每個處理選取30個果穗用于計算玉米籽粒產量和產量構成要素。將玉米籽粒置于烘箱 80^gC 烘至恒重后計算玉米籽粒含水量、千粒重和穗粒重，并計算籽粒產量（以籽粒含水量為 140g/kg 進行折算）和收獲指數[34-36]

籽粒產量 （穗粒數 × 千粒重 × 單位面積收獲穗數 ×106 0/（1-0.14）

收獲指數 （HI）= 玉米粒重/玉米地上部生物量1.4.2土壤樣品采集于玉米成熟期（9月23日）每小區選取3個點采集 0～20cm 土層的土壤，3份土壤混合均勻作為1個處理，每個處理重復3次。土樣剔除雜草、根系、碎石等雜物后分成兩部分，一部分土樣迅速裝入滅菌的無菌管中，放入液氮中進行冷凍處理，帶回實驗室置于 -80^°C 超低溫冰箱保存用作微生物測定分析；另一部分土樣室內風干后保存供后續理化性質分析。

1.4.3土壤理化性質土壤 ΔpH 測定：以水土比2.5：1 浸提，用 pH 計（上海雷磁，PHS-25型）進行測定。土壤全氮（TN）測定：將風干土壤研磨過0.148mm 篩混勻，稱取 0.5g 左右，置于消煮管中，加入少量超純水濕潤，使用 H₂S0₄-H₂O₂ 混合催化消煮， 380^°C 高溫消煮 4～5h ，消煮液體呈透明無色為止。將消煮好的液體用去離子水定容至50mL 容量瓶中，靜置后倒入 10mL 離心管中，作為待測液，室溫密封保存，采用AA3型連續流動分析儀（Elementar Analysensysteme GmgH ，德國）測定溶液中的全氮含量。土壤無機氮測定：將冷凍保存的新鮮土壤過 8mm 篩后，稱取 5g 加入 5mL 1mol/LKCI振蕩浸提，采用AA3型連續流動分析儀（Elementar Analysensysteme GmgH ，德國）測定浸提液中 NH₄⁺. -N和 NO₃^--N 濃度。

1.5土壤DNA提取和熒光定量PCR

稱取 0.25g 超低溫保存的土壤樣品，采用E.Z.N.A.SoilDNAKit（OmegaBio-tek，Inc.，USA）試劑盒提取土壤基因組DNA，提取方法參照試劑盒說明書。得到的DNA通過Nanodrop2OoO（ThermoFisherScientific，Inc.，USA）對其濃度和純度進行檢測。氨氧化古菌氨單加氧酶基因（AOA-amoA）和氨氧化細菌氨單加氧酶基因（AOB-amoA）采用SYBRGreen熒光定量法進行測定。PCR反應體系（總體系為25μL ： 12.5μL2×SYB Premix Ex Taq（Takara BiotechCo.，Ltd， China）、 1μL ForwardPrimer（ 5μM ）、 1μL Reverse Primer （ 5μM ）、 2μL DNA（DNA總量為30ng） 和 8.5μLddH₂O ，PCR引物詳見表1。PCR擴增條件為： 95^°C 預變性 5min ， 95°C 變性 45s ，55^°C 退火 30s ， 72^°C 延伸 45s ，28個循環； 72^°C 終末延伸 10min 。PCR 在 ABI 9700 PCR 儀（Ap-pliedBiosystems，Inc.，USA）上進行。PCR產物使用 1% 瓊脂糖凝膠電泳（ 170V ， 30min ）檢測條帶大小（AOA-amoA， 230bp ； AOB-amoA， 230bp ）

1.6氨氧化微生物amoA基因高通量測序和序列分析

采用帶有barcode序列的引物對AOA-amoA基因和AOB-amoA基因進行擴增，反應體系和反應條件與1.5相同，其中酶使用 2× Taq Plus MasterMix（VazymeBiotechCo.，Ltd，China）。PCR產物使用Agencourt AMPureXP（Beckman Coulter，Inc.，USA）試劑盒進行純化回收。純化后的PCR產物使用NEBNextUltraII DNALibrary Prep Kit（New EnglandBiolabs，Inc.，USA）建庫試劑盒進行文庫構建，高通量測序文庫的構建基于IlluminaMiseqPE30O（llu-mina，Inc.，USA）平臺測序，由北京奧維森基因科技有限公司完成。使用QIIME（v1.8.0）和Pear（v0.9.6）軟件對原始序列進行拆分、過濾和拼接，利用

Vsearch（v2.7.1）軟件的uparse算法對優質序列進行OTU（OperationalTaxonomicUnits）物種分類注釋。基于OTU及其豐度結果，使用QIIME（v1.8.0）軟件計算Alpha多樣指數和Beta多樣性距離矩陣，并使用R （v3.6.0） 軟件進行物種組成柱狀圖分析以及PCoA分析繪圖。

1.7 數據分析

采用MicrosoftExcel2010進行數據處理，運用SPSS25.0（SPSSInc.，Chicago，IL，USA）統計軟件對數據方差分析（ANOVA）。應用Origin2018（OriginLabCo.，Northampton，MA，USA）作圖。

2 結果與分析

2.1玉米產量及其構成因素

從表2可以看出，在不施用氮肥條件下，秸稈還田處理的玉米籽粒產量有所降低。其產量降低主要與穗粒數減少有關， S_1/2 、 S₁ 處理的穗粒數分別較 S₀ 處理降低 12.7% 、 15.8%（Plt;0.05） 。單施氮肥和秸稈配施氮肥各處理均顯著了提高玉米的籽粒產量， S₀N 、 S_1/2N 、 S₁N 處理的玉米籽粒產量分別較 S₀ 處理提高 44.4% 、 57.3% 、 68.0% （ Plt; 0.05），這與穗粒數、千粒重增加密切相關，其中S₀N 、 S_1/2N 、 S₁N 處理的穗粒數分別較 S₀ 處理提高19.8% 、 34.2% 、 28.5% C Plt;0.05 ），千粒重分別較S₀ 處理提高 19.4% 、 20.5% 、 29.3%（Plt;0.05） 。同時可看出， ΔS₀N 、 S_1/2N 、 S₁N 處理的收獲指數分別較 S₀ 處理分別提高了 8.0% 、 8.0% 、 10.0% （ Plt; 0.05）。對變異來源進行分析表明，施用氮肥能顯著影響不同秸稈還田水平下玉米籽粒產量、穗粒數、千粒重和收獲指數。

① 不同小寫字母分別表示各處理間在0.05水平上差異顯著，*、**、***分別表示在0.05、 0.01 、0.001水平上差異顯著，ns表示無顯著差異，下表同。

2.2不同秸稈還田配施氮肥處理的土壤氮濃度

由表3可知，施氮肥能夠有效提高土壤氮素含量， S₀N 、 S_1/2N 、 S₁N 處理的土壤全氮（TN）含量較S₀ 1 S_1/2 、 S₁ 處理分別提高 10.1% 、 15.6% 、 27.7% ，SON、S1/2N、S1N處理的土壤銨態氮（ ΔNH₄⁺-N 含量較 S₀ 人 S_1/2 、 S₁ 處理分別提高 104.2% 、 110.3% 716.9% ， S₀N_Ω S_1/2N 一 S₁N 處理的土壤硝態氮（ N₃^--N ）含量較 S₀ 、 S_1/2 、 S₁ 處理分別提高 36.7% ！ 27.3% 、15.9% 。同時可看出，秸稈還田處理可降低土壤硝態氮（ 含量， S_1/2 、 S₁ 處理的土壤硝態氮含量分別較 S₀ 處理降低 5.0% 、 6.6% ， S_1/2N 、 S₁N 處理的土壤硝態氮含量分別較 S₀N 處理降低 11.5% 、

20.8% 。

2.3氨氧化微生物amoA基因豐度

從圖1可知，AOA-amoA基因拷貝數介于2.89×10⁵～2.55×10⁶copies/g ，AOB-amoA基因拷貝數介于 2.29×10⁵～5.63×10⁵copies/g 除 S₀N 處理外，各處理土壤中氨氧化古菌的豐度明顯高于氨氧化細菌。秸稈還田量顯著影響AOA-amoA基因拷貝數。在不施用氮肥條件下，與 S₀ 處理相比，S_1/2 處理和 S₁ 處理的AOA-amoA基因拷貝數分別提高了 74.4% 、 298.4% 。在施用氮肥條件下，與S₀N 處理相比， S_1/2N 處理和SN處理的AOA-amoA基因拷貝數分別提高了 626.6% 、 469.9% 。施用氮肥顯著影響AOB-amoA基因拷貝數，單施氮肥可提高AOB-amoA基因拷貝數。不施氮肥處理的AOB-amoA基因拷貝數為 2.29×10⁵～3.33×10⁵ copies/g ，而施氮肥處理的AOB-amoA基因拷貝數為 4.08×10⁵～5.63×10⁵copies/g

表3不同處理的土壤理化性質

圖1不同處理下AOA（a）和AOB（b）的amoA基因豐度

2.4氨氧化微生物的優勢菌屬

AOA-amoA基因測序結果（圖2）表明，盡管樣品中所有OTU被明確劃分到古菌屬中，但 97.27% 以上的沒有具體分類信息，標記為Unclassified。Candidatus_Nitrosocosmicus是鑒定到相對豐度超過1% 的古菌（圖2a）。單施氮肥處理 S₀N 的Candida-tus_Nitrosocosmicus相對豐度最高（ 2.64% ）。而秸稈還田處理降低了其相對豐富度， S_1/2 、 S₁ 處理分別較 S₀ 處理降低 19.5% 、 18.3% ，而 S₀N 處理和S₁N 處理的相對豐度較高； S_1/2N 、 S₁N 處理分別較S₀N 處理降低 151.4% 、 11.4% 。AOB-amoA基因測序結果表明（圖 2b ），亞硝化螺菌屬（Nitrosospira）和亞硝化單胞菌屬（Nitrosomonas）的相對豐度顯著高于其他細菌屬。施氮肥可顯著提高亞硝化螺菌屬和亞硝化單胞菌屬的相對豐度。 S₀ 、 S_1/2 、 S₁ 處理中亞硝化螺菌屬和亞硝化單胞菌屬的相對豐度為 15.24%～20.53% 和 0.61%～2.93% ，而 S₀N 、 S_1/2N 、S₁N 處理中亞硝化螺菌屬和亞硝化單胞菌屬的相對豐度則為 25.56%～37.12% 和 2.26%～5.78% 。

2.5氨氧化微生物群落多樣性

由圖3可見，對于AOA群落而言，Shannon指數隨著秸稈還田量的增加而提高。在不施氮肥條件下， S₁ 處理的Shannon指數比 S₀ 處理高 7.9% 。在施氮肥處理中， S₁N 處理的Shannon指數較 S_1/2N 處理高 8.1% ，較 S₀N 處理高 21.7% 。對于AOB群落而言，Shannon指數隨著秸稈還田量的增加而降低。在不施氮肥條件下， S_1/2 處理和 S₁ 處理較 S₀ 處理分別降低了 42.2% 、 16.8% 。在施氮肥處理中， S₁N 處理較 S₀N 處理和 S_1/2N 處理分別較降低了 4.3% 、 3.2% 。

由圖4的主成分分析（PCoA）表明，秸稈還田和配施氮肥對氨氧化細菌和古菌的群落結構的影響具有一定差異性。氨氧化古菌（AOA）的PCoA分析結果如圖4（a）所示，造成樣本差異的主成分1（PC1）和主成分2（PC2）貢獻率分別為 12.89% 、 10.67% ，累計貢獻率達 23.56% 。除 S_1/2 處理以外，秸稈還田配施氮肥的處理間具有相似的細菌群落結果，并與 ΔS₀ 處理的群落具有差異性。氨氧化細菌（AOB）的PCoA分析結果如圖4（b）所示，造成樣本差異的主成分1（PC1）和主成分2（PC2）貢獻率分別為 9.30% 、 9.12% 。累計貢獻率達 18.42% 。與 S₀ 處理相比，單施加氮肥（ ΔS₀N ）改變了AOB群落結構，且添加秸稈處理與不添加秸稈處理的AOB群落結構具有差異性。

圖2不同處理下優勢古菌屬（a）和細菌屬（b）的相對豐富度

圖3氨氧化細菌和真菌群落AIpha多樣性指數特征

相關分析（圖5）表明，AOA豐度（AOA-amoA基因拷貝數）與AOA群落多樣性指標（Shannon指數）具有顯著正相關性（ _r=0.500 。土壤 NH₄⁺-N 和N₃^--N 呈顯著正相關性（ r=0.720 ）。玉米產量與AOB豐度（AOB-amoA基因拷貝數）（ _r=0.550） 及土壤TN（ _r=0.720 ）、 NH₄⁺-N 0 _r=0.630 和 NO₃^--N （ r= 0.640）呈顯著正相關關系（ ?lt;0.05 ）。

3 討論與結論

肥沃的土壤是可持續農業的基礎，長期施加化肥可培育高肥力土壤，秸稈還田管理作為一種保護性耕作措施在改善土壤肥力的同時也影響著作物產量以及土壤微生物活性[39-40]。本研究中發現，半量（ 7.5t/hm²） 、全量（ 15.0t/hm² 秸稈還田均降低了玉米產量，而通過配施 N200kg/hm² 對玉米籽粒產量、穗粒數和千粒重表現出較為積極的效果。造成這種結果的主要原因可能是因為短期內秸稈沒有足夠時間分解，一部分營養資源仍留在農田土壤中，因此養分供應能力弱，而氮肥的施用可彌補此缺陷。本結果與Yan等[41]、Han等[42]科學家研究顯示短期內作物秸稈殘留量顯著增加導致不利于作物生長的結果相似。而 Xu 等[43]則研究表明，東北地區秸稈可利用養分資源與化肥施用相結合具有替代單施化肥的巨大潛力，需要長時間持續觀察。秸稈還田措施的積極作用則有利于穩定土壤肥力［43]。本研究中發現，秸稈還田配施氮肥能有效提高土壤中全氮含量，這與龔雪蛟等［44]研究長期施用有機肥和無機肥配施能顯著提高土壤全氮和其他速效養分含量的結果一致。不同秸稈還田水平下配施氮肥均提高了王壤中銨態氮（ ΔNH₄⁺-N 和硝態氮（ NO₃^--N ）含量，這與張燕等[45]研究施肥會導致土壤中 NO₃^--N 也會隨之增加的結果一致。

圖4AOA（a）和AOB（b）的PCoA分析

圖5AOA和AOB多樣性與土壤理化性質、產量的相關性

氨氧化微生物是硝化作用的主要參與者，其豐度可受到秸稈還田或長期施氮的影響［20]。Yang等［46]研究表明，秸稈的投人增加了銨態氮（ NH₄⁺-N ）濃度進而提高了AOA豐度，而對AOB只產生輕微影響。本研究得出相似結果，即除無秸稈還田配施 N200kg/hm² 的處理外，秸稈還田配施氮肥條件下的氨氧化古菌（AOA）豐度均顯著高于氨氧化細菌（AOB），二者比值介于 1.92～8.91 ：并且秸稈還田處理均顯著提高AOA豐度，造成這種現象的原因可能是由于AOA對氨具有更高的親和力[47-48]。秸稈還田可提供了大量的 NH₄⁺-N ，這種高氨濃度環境條件更有利于AOA的生長，同時也表明了AOA對氨的高親和力[49]。另外，本研究中還發現，氮肥的添加可提高AOB豐度，這與He等[50]、Shen等[51]的研究發現肥料的添加可顯著影響AOB豐度，但對AOA豐度影響較小的結果一致。Wei等[52]的研究也表明了AOB對尿素的親和力高于氨的高親和力。肥料投入可以增加土壤養分，為氨氧化細菌的生存和繁殖提供了適宜環境。在屬分類水平上，本研究結果表明氮肥的輸入提高了AOB中亞硝化螺菌屬（Nitrosospira）和亞硝化單胞菌屬（Nitrosomonas）的相對豐度。這可能主要與較高的氮輸入和高肥力有關，刺激了以Nitrosopi-ra 為主的物種的生長[53]。

氨氧化微生物在硝化過程中對土壤N轉化中起著關鍵作用。有研究表明有機肥和無機肥料的組合施用可以加速氨氧化微生物的生長，從而使

AOA 和 AOB表現出不同的響應情況［54-56]。Di等［57]在研究表層土壤中發現，AOA與AOB所生長所需的氮含量有所不同。AOA更傾向于在低N環境中生存，而AOB更適應于高N環境中。本研究結果表明，秸稈的投入雖對AOB的群落多樣性沒有影響，但秸稈全量還田可以提高AOA群落多樣性及其豐富度。這可能是在秸稈還田過程中更有利于AOA對氮素的固持從而提高豐富度及其多樣性。另外，本研究還發現秸稈半量（ 7.5t/hm² 還田處理下的AOA群落結構與其余處理群落結構變化比較大，這也進一步說明短期內的秸稈還田雖然沒有及時提高足夠的氮素含量，但AOA在低N條件下可以繼續生長，提高AOA群落結構。

此外，本研究發現施氮肥對AOA的群落豐富度沒有明顯差異，卻可顯著提高AOB的群落豐富度，表明氮肥的施用可提高氨氧化細菌的群落豐富度。正如其他研究所述，施肥對AOA都沒有顯著影響[53.58]，可能是因為AOA對氨具有高親和力。Xiang等［59]研究顯示，尿素的添加更能提高AOB的群落豐富度和多樣性的結果相似。Burton等［6]也研究表明是AOB而非AOA群落多樣性對氮肥的添加會迅速做出積極反應，可能是因為尿素在快速轉化為氨時表現得像無機氮，或者因為一些AOB可以產生脲酶，從而直接對尿素的添加做出積極反應。

氨氧化微生物在農業生產系統生產力中同樣發揮著重要作用。本研究通過進一步的相關分析表明，秸稈還田與氮肥共同的施用通過提高土壤全氮（TN）、銨態氮（ NH₄⁺-N 與硝態氮（ 等王壤理化性質從而顯著影響了玉米的產量變化。這與Zhang等［61]研究認為有機肥料和礦物相結合增加了土壤養分含量進而顯著提高玉米產量的研究結果一致，表明秸稈還田可以提高土壤的養分供應能力，而氮肥的配施更加促進氨氧化微生物群落結構的改變從而增加硝化作用對氮素的轉化，最終改善農業生態系統從而提高玉米產量。本研究中還發現，玉米產量與AOB豐度變化近乎呈相同趨勢，且二者呈顯著正相關，表明了秸稈與氮肥的添加會影響環境因子的改變，同時也導致了氨氧化微生物群落多樣性的差異。

以玉米品種富民985為指示品種，研究了不同秸稈還田量配施氮肥對玉米籽粒產量、土壤氮素含量以及土壤氨氧化古菌（AOA）和氨氧化細菌（AOB）豐度和群落結構的影響，結果表明，秸稈還田處理玉米籽粒產量較對應的無秸稈還田處理有所降低，其產量降低主要與穗粒數減少有關，秸稈還田配施氮肥可顯著提高了玉米的籽粒產量和收獲指數及土壤中的氮素含量。相比于僅施氮肥處理，秸稈還田可通過提高銨態氮含量從而加深AOA對氮素的固持，增加了AOA的豐度及其多樣性。同時，由于氮肥的添加導致土壤中氮素含量快速增加，因AOB群落更適宜在高N環境中生長所以提高了其豐度及其多樣性。故秸稈還田可顯著提高AOA-amoA基因拷貝數和群落Shan-non指數，但會降低AOB群落Shannon指數；而施氮提高AOB-amoA基因豐度，且增加了以亞硝化螺菌屬（Nitrosospira）和亞硝化單胞菌屬（Nitro-somonas）為代表的氨氧化細菌相對豐度；其中AOB-amoA基因拷貝數與玉米產量相關程度最高_（r=0.55 ， Plt;0.05） 。綜上認為，AOA和AOB豐度和群落結構對秸稈和氮肥響應方式不同，二者配合可顯著增加土壤氨氧化微生物，有利于玉米產量提高。

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