次生天然林不同恢復(fù)階段土壤硝化、反硝化功能微生物特征及影響因素分析

張宇 楊軍錢

摘 要：為了解次生林自然恢復(fù)過程中硝化、反硝化微生物功能基因豐度變化規(guī)律及影響因素。采用空間代替時(shí)間的方法，選取環(huán)境條件基本一致的5、8、21、27、40年自然恢復(fù)的次生林和大于100年原始林（對(duì)照CK）為對(duì)象，研究了表層（0～10 cm）土壤中參與硝化過程的功能基因AOA、AOB和反硝化功能基因NarG、NirK、NirS和NosZ豐度變化，以及與土壤理化性質(zhì)的關(guān)系。結(jié)果表明：AOA基因主導(dǎo)了恢復(fù)階段土壤的硝化過程，pH和銨態(tài)氮含量是影響AOA基因豐度變化的因子，進(jìn)一步支持了AOA適合低pH和較低濃度NH4+的觀點(diǎn)。反硝化功能基因豐度主要受AOB基因和土壤C/N的影響，且（NirK+ NirS）/NosZ豐度比小于1，表明自然恢復(fù)的次生林能夠更好地將氮素保持在土壤中，減少土壤中N2O的排放。隨著次生林自然恢復(fù)時(shí)間推移，氮碳養(yǎng)分的逐漸積累，為微生物活動(dòng)提供了豐富的底物和能量來源，微生物活動(dòng)也逐步恢復(fù)。以上結(jié)果表明，自然恢復(fù)的次生林能夠更好保持土壤肥力，并且具備更高的生態(tài)系統(tǒng)功能。

關(guān)鍵詞：次生天然林;硝化過程;反硝化過程;功能基因豐度;自然恢復(fù)

中圖分類號(hào)：S 792.155 ??文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ??文章編號(hào)：0253-2301（2022）02-0063-08

DOI： 10.13651/j.cnki.fjnykj.2022.02.012

Microbial Characteristics and Influencing Factors of Soil Nitrification and Denitrification Microorganismsin the Secondary Natural Forests at Different Restoration Stages

ZHANG Yu1，2， YANG Jun-qian1，2*

（1. Fujian Normal University， Fuzhou， Fujian 350007， China; 2. State Key Laboratory Breeding Baseof Humid Subtropical Mountain Ecology， Fuzhou， Fujian 350007， China）

Abstract： In order to understand the changes and influencing factors of the functional gene abundance of nitrification and denitrification microorganisms during the natural recovery process of secondary forests， by using the method of space instead of time， 5， 8， 21， 27， 40 years of natural recovering secondary forest and more than 100 years of primeval forest （ the control group CK） were selected as the research objects， and then the abundance changes of the functional genes such as AOA， AOB and the denitrification functional genes such as NarG， NirK， NirS and NosZ genes which were involved in the nitrification process in the surface soil （0-10 cm） and their relationships with the soil physical and chemical properties were studied. The results showed that AOA gene dominated the nitrification process in the soil at the recovery stage， and the pH and ammonium nitrogen content were the factors affecting the abundance change of AOA gene， which further supported the view that AOA was suitable for low pH and low concentration of NH4+. The abundance of the denitrification functional genes was mainly affected by AOB gene and the soil C/N， and the abundance ratio of （NirK+NirS）/NosZ was less than 1， indicating that the natural recovering secondary forest could better maintain the nitrogen in the soil and reduce the emission of N2O in the soil. With the natural recovering time of secondary forest， the gradual accumulation of nitrogen and carbon nutrients provided abundant substrates and energy sources for the microbial activities， and the microbial activities were also gradually recovered. The above results showed that the natural recovering secondary forest could better maintain the soil fertility and had higher ecosystem functions.

Key words： Secondary natural forest; Nitrification process; Denitrification process; Abundance of functional genes; Natural recovery

氮循環(huán)是地球生態(tài)系統(tǒng)元素循環(huán)的核心之一，在不同形式氮的轉(zhuǎn)化中起著重要作用[1-2]，氮素不僅是土壤的生產(chǎn)力和可持續(xù)發(fā)展的重要指標(biāo)，氮素流失還會(huì)影響生態(tài)系統(tǒng)平衡[3]。微生物作為氮循環(huán)的主要驅(qū)動(dòng)因素，在不同的氮素轉(zhuǎn)化過程中發(fā)揮著重要作用，如固氮、硝化、反硝化、厭氧氨氧化等。不同的微生物群落及其功能基因（例如用于硝化的amoA，以及用于反硝化的NarG、NirK、NirS和NosZ）參與不同的氮轉(zhuǎn)化過程[4]。硝化、反硝化功能基因豐度常作為預(yù)測(cè)和評(píng)估潛在的硝化、反硝化速率的重要指標(biāo)，研究表明反硝化功能基因的動(dòng)態(tài)變化可以為森林土壤反硝化潛勢(shì)提供生物學(xué)指標(biāo)[5]。因此了解參與氮循環(huán)的功能基因豐度的差異及影響因素，有助于進(jìn)一步探索和解釋氮循環(huán)的微生物機(jī)制。

硝化過程作為氮循環(huán)的中心和限速環(huán)節(jié)，其主要是將土壤中的銨態(tài)氮氧化成硝態(tài)氮，硝化過程主要的功能基因是氨氧化細(xì)菌AOB和氨氧化古菌AOA[4];反硝化過程是指反硝化微生物在氧氣缺乏的狀態(tài)下以NO3-為電子受體，以有機(jī)碳為電子供體，將硝態(tài)氮逐步還原為N2O或N2[2]。參與反硝化功能基因包括編碼硝酸鹽還原酶的NarG，編碼亞硝酸鹽還原酶的NirK和NirS，編碼一氧化氮還原酶的NorB和編碼氧化亞氮還原酶的nosZ[4]。

我國(guó)日益增長(zhǎng)的生產(chǎn)需要導(dǎo)致森林破壞和面積減少的同時(shí)，也帶來了一系列的環(huán)境問題。如何保證森林恢復(fù)的同時(shí)減少環(huán)境問題成為國(guó)家和生態(tài)學(xué)者的研究重點(diǎn)[6]。人工造林和自然恢復(fù)兩種模式是目前世界上森林恢復(fù)主流方式，現(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn)，自然恢復(fù)的天然林可以恢復(fù)退化的土壤特性并提高生態(tài)系統(tǒng)功能[7]。氮循環(huán)作為森林重要生態(tài)系統(tǒng)功能之一是否會(huì)隨森林破壞恢復(fù)發(fā)生變化，參與硝化、反硝化特定功能基因豐度是否隨之改變？目前對(duì)于這方面特別是次生天然林的研究較少，對(duì)其認(rèn)識(shí)不夠清楚。鑒于此，本研究通過空間替代時(shí)間的方法，選取了不同恢復(fù)階段（5、8、21、27、40年）的次生林作為研究對(duì)象，并選取當(dāng)?shù)亓铸g大于100年、歷史上未曾遭受人類活動(dòng)影響原始林作為對(duì)照，研究天然次生林恢復(fù)過程中硝化、反硝化功能基因的豐度并探索硝化、反硝化功能基因的豐度與土壤理化性質(zhì)的關(guān)系，明確次生林恢復(fù)過程中硝化、反硝化的影響因素。借此評(píng)估次生林的恢復(fù)重建，參與氮循環(huán)的特定功能微生物是否也能夠隨之恢復(fù)到先前水平。為該地區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)功能恢復(fù)和重建，溫室氣體的排放等研究提供方法和思路。

1 研究區(qū)和研究方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)樣地依托于福建省上杭縣白砂國(guó)有林場(chǎng)（25°04′～25°15′N，116°30′～116°38′E），屬于武夷山脈南段的低山丘陵地帶，中亞熱帶氣候，海拔為400～800 m，坡度10°～40°，年平均溫度為20.1℃，年平均降雨量1600 mm，無霜期270 d左右。該地區(qū)土壤主要由花崗巖發(fā)育而成的紅壤組成，土層深厚，立地條件中等。根據(jù)林業(yè)歷史資料選取了土壤結(jié)構(gòu)一致，并且都是皆伐地上發(fā)育的林地，皆伐之前，林地的樹種組成一致，都是成熟的天然常綠闊葉林[8-9]。

1.2 樣地設(shè)置與樣品采集

2019年5月，采用空間代替時(shí)間的方法，選取5年、8年、21年、27年、40年、大于100年生的6個(gè)林齡段天然林作為研究對(duì)象，并在每個(gè)林齡段設(shè)置3～4個(gè)試驗(yàn)小區(qū)，大小為20 m×30 m，相同林齡段樣地之間的間隔大于5 km，共計(jì)21個(gè)試驗(yàn)小區(qū)。

土壤樣品于2019年5月，在不同恢復(fù)階段的次生天然林樣地內(nèi)，使用3.5 cm土鉆在各小區(qū)隨機(jī)選取8～10個(gè)點(diǎn)取0～10 cm土層的土壤樣品，自封袋密閉保存后及時(shí)帶回實(shí)驗(yàn)室行土壤樣品前處理。將土壤樣品中的碎石以及植物殘?bào)w用鑷子挑出后，過2 mm篩網(wǎng)。試驗(yàn)所需土壤樣品分為3部分：（1）儲(chǔ)存于4℃冰箱內(nèi)的用于測(cè)定土壤銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、可溶性有機(jī)碳氮等理化性質(zhì);（2）部分放置室內(nèi)等待自然風(fēng)干后過0.149 mm的篩網(wǎng)，測(cè)定土壤pH、土壤總碳總氮含量等;（3）用于土壤微生物DNA的提取和土壤微生物功能基因豐度的測(cè)定保存在無菌管內(nèi)，儲(chǔ)存于-80℃冰箱中備用。

1.3 土壤理化性質(zhì)測(cè)定

土壤pH采用電位法（土水比為1∶2.5），用pH計(jì)測(cè)定;土壤含水率測(cè)定采用烘干法，稱取10 g鮮土在105℃的烘箱中連續(xù)烘干24 h直至恒重后稱重計(jì)算;土壤全碳、全氮稱取約1 g研磨后風(fēng)干土樣，使用碳氮元素分析儀（Elemental EL MAX CNS analyzer，德國(guó)）測(cè)定并計(jì)算土壤碳氮比;NH4+-N和 NO3--N含量為稱取相當(dāng)于 10 g干土的新鮮土樣，加入 100 mL 2 mol·L-1的 KCl溶液浸提后，在連續(xù)流動(dòng)分析儀上測(cè)定?？扇苄杂袡C(jī)碳（DOC）采用冷水浸提和總有機(jī)碳分析儀測(cè)定;連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定土壤無機(jī)氮和總氮含量，通過公式計(jì)算土壤有機(jī)氮（DON）含量。土壤微生物生物碳氮采用氯仿熏蒸法，連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定。

1.4 土壤DNA提取與熒光定量PCR

稱取0.25 g土壤樣品，使用MOBIO的PowerSoil DNA Isolation Kit試劑盒提取后，分光光度計(jì)檢測(cè)DNA純度和濃度后，在-20℃冰箱儲(chǔ)存?zhèn)溆谩?/p>

熒光定量PCR（qPCR）在伯樂CFX96定量PCR儀上進(jìn)行。定量PCR所用的反應(yīng)體系均為20 μL，包含：10 μL SYBR Premix Taq DNA聚合酶（TaKaRa，日本）、各0.4 μL的前后引物、8.2 μL ddH2O和1 μL DNA模板。通過連續(xù)稀釋質(zhì)粒構(gòu)建每個(gè)功能基因的標(biāo)準(zhǔn)曲線，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算樣品的基因拷貝數(shù)。結(jié)果擴(kuò)增效率在88%～100%，相關(guān)系數(shù)r2>0.99。

1.5 數(shù)據(jù)分析與處理方法

數(shù)據(jù)分析與處理均基于SPSS 21.0軟件分析。通過單因素方差分析和多重比較法（LSD）分析不同恢復(fù)階段之間土壤硝化、反硝化功能基因豐度的差異;使用皮爾遜相關(guān)系數(shù)檢驗(yàn)功能基因豐度與土壤理化性質(zhì)之間的相關(guān)性;土壤理化性質(zhì)對(duì)硝化、反硝化功能基因豐度的影響采用冗余分析（RDA）實(shí)現(xiàn);逐步回歸分析利用vegan包中的lm和step函數(shù)在R軟件（ Version 3.4.1）上進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 次生天然林不同恢復(fù)階段土壤理化性質(zhì)分析

由表1可知，次生天然林在恢復(fù)過程中，土壤理化性質(zhì)pH、碳氮養(yǎng)分含量等也隨著時(shí)間增長(zhǎng)發(fā)生改變。土壤 pH隨著森林恢復(fù)年限的增長(zhǎng)呈下降趨勢(shì)，大于100年生的原始林pH為 4.2，顯著低于其他恢復(fù)階段;土壤總碳、總氮、有機(jī)碳氮在森林恢復(fù)期間出現(xiàn)下降趨勢(shì)，但是大于100年原始林土壤養(yǎng)分含量又出現(xiàn)回升，達(dá)到最大值。這說明天然次生林恢復(fù)早期，森林植被處于生長(zhǎng)階段，土壤養(yǎng)分被植物吸收利用較多，隨著恢復(fù)至后期，植物吸收養(yǎng)分減少，而凋落物數(shù)量的增多，養(yǎng)分逐漸歸還至土壤中，土壤有機(jī)碳氮等養(yǎng)分含量回升。

次生天然林恢復(fù)過程中土壤氮素形態(tài)主要以銨態(tài)氮為主，含量上為5年生天然林最低為7.49 mg·kg-1，顯著低于其他階段的次生天然林;硝態(tài)氮在恢復(fù)不同階段無顯著差異。隨著次生林的恢復(fù)發(fā)展，土壤中銨態(tài)氮硝態(tài)氮含量均呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，并且逐漸達(dá)到與原始林相當(dāng)?shù)乃?。此外森林恢?fù)期過程中，8年生的土壤微生物生物量碳MBC顯著高于其他林齡段，40年顯著低于其他林齡段;微生物生物量氮 MBN在不同恢復(fù)階段差異不顯著。森林恢復(fù)期間土壤微生物生物量碳 MBC和微生物生物量氮 MBN均呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，但與大于100年的原始林相比差異不顯著。土壤含水率在不同恢復(fù)階段差異不顯著。

2.2 次生天然林不同恢復(fù)階段硝化、反硝化功能基因豐度分析

由圖1可以知，土壤AOA基因豐度的變化范圍為7.82×105～2.33×107 copies·g-1（DW），其中大于100年的原始林基因豐度顯著高于其他恢復(fù)階段，總體上看，5～40年恢復(fù)期間AOA基因豐度變化趨勢(shì)平穩(wěn);土壤AOB基因豐度不同恢復(fù)階段之間差異不顯著，其變化范圍在 5.41×104～1.57×105 copies·g-1（DW）;各恢復(fù)階段的土壤樣品中AOA基因豐度都要顯著高于AOB，這表明數(shù)量上AOA基因在硝化功能微生物中占據(jù)多數(shù)地位。

由圖2可知，NarG基因豐度8年的顯著高于5年和40年的次生林，隨著恢復(fù)時(shí)間的增長(zhǎng)，土壤NarG基因豐度呈現(xiàn)上升趨勢(shì);編碼亞硝酸鹽還原酶的NirK和NirS基因具有相同的功能但屬于不同的基因類型，NirK和NirS基因豐度的變化范圍分別為1.71×107～3.74×107 copies·g-1（DW）、5.98×107～1.20×108 copies·g-1（DW），土壤NirK和NirS基因豐度在恢復(fù)過程中變化趨勢(shì)較為一致，基因豐度上NirK始終高于NirS，不同恢復(fù)階段均差異不顯著;NosZ基因能夠決定反硝化過程的產(chǎn)物，豐度的變化范圍為1.09×108～3.24×108 copies·g-1（DW），結(jié)果表明次生天然林恢復(fù)早期的NosZ基因豐度顯著低于恢復(fù)后期，基因豐度隨時(shí)間推移而增高。

結(jié)合4種反硝化微生物功能基因來看，數(shù)量上呈現(xiàn)出8年和27年的反硝化功能基因豐度高于其他恢復(fù)階段，整體上隨恢復(fù)時(shí)間推移表現(xiàn)出相一致的趨勢(shì)，反硝化基因豐度均隨著恢復(fù)時(shí)間增長(zhǎng)波動(dòng)上升，逐漸恢復(fù)到與原始林相當(dāng)?shù)乃?。此外研究發(fā)現(xiàn)，NosZ基因豐度大于 NirK和NirS的豐度和，其比值為1.52～2.04，這說明次生天然林生態(tài)系統(tǒng)中，反硝化過程的最終產(chǎn)物N2的產(chǎn)量大于N2O，這有助于緩解土壤在反硝化過程中產(chǎn)生的N2O向大氣的排放。

2.3 土壤硝化、反硝化功能基因豐度與土壤理化性質(zhì)的關(guān)系分析

由圖3可知，土壤理化性質(zhì)總共解釋了土壤硝化、反硝化功能基因豐度74.9%的總變化，第一軸和第二軸分別解釋土壤樣品中61.5%的硝化和13.4%的反硝化功能基因豐度的變化。起主要作用的土壤理化性質(zhì)的因子包括土壤 pH、土壤總氮含量以及土壤C/N。

由表2可知，硝化過程中豐度上占多數(shù)的AOA基因豐度與土壤TN、NO3--N、含量極顯著正相關(guān)，與土壤NH4--N、DOC顯著正相關(guān)，土壤C/N顯著負(fù)相關(guān);AOB基因豐度則與土壤理化性質(zhì)并無顯著相關(guān)性。參與反硝化過程的功能基因中，NarG基因豐度與土壤TN顯著正相關(guān);NirK基因豐度與土壤TN和DOC極顯著正相關(guān)，與土壤TC和DOC顯著正相關(guān);氧化亞氮還原酶基因NosZ豐度與土壤C/N極顯著負(fù)相關(guān);同樣是還原亞硝酸鹽的功能基因NirS豐度則與土壤理化性質(zhì)并無顯著相關(guān)性。

由表3可知，硝態(tài)氮和含水率是影響AOA基因豐度最主要的環(huán)境因子，可以解釋57.2%的變量;反硝化基因NarG和NirS豐度主要受AOB的影響，可以解釋 39.5%和68.6%的變量，反硝化基因NosZ豐度主要受AOB和有機(jī)氮的影響，可以解釋77.1%的變量。反硝化基因NirK豐度主要受AOB和C/N的影響，可以解釋57.6%的變量。

3 討論

3.1 影響次生天然林土壤硝化微生物功能基因豐度的因素

土壤 pH是影響硝化功能微生物分布以及豐度的最主要因素[10]。已有研究表明，AOA基因豐度會(huì)隨著土壤pH值下降而顯著上升，而AOB基因豐度則呈現(xiàn)相反即下降的趨勢(shì)[11-12]。He等

[13]在酸性土壤中的研究發(fā)現(xiàn)，AOA基因豐度與pH之間存在明顯的負(fù)相關(guān)。AOB基因雖然有研究表明其參與硝化過程，但AOA基因在酸性土壤中對(duì)硝化過程的作用通常比AOB基因高得多，尤其是在天然林生態(tài)系統(tǒng)，AOB基因被認(rèn)為是硝化過程的潛在貢獻(xiàn)者[14]。本研究中發(fā)現(xiàn)AOA基因拷貝數(shù)與土壤pH并無顯著相關(guān)性，可能是因?yàn)樵摰貐^(qū)的土壤pH變化范圍為4.20～4.48，變化梯度較小導(dǎo)致作用不明顯，但與對(duì)照原始林的結(jié)果分析，原始林土壤pH要顯著低于其他恢復(fù)階段的次生天然林，其土壤AOA基因豐度也是要明顯高于其他階段。此外不同恢復(fù)階段樣地中的土壤AOA基因豐度均要顯著高于AOB基因豐度，其豐度比為6.6～160，這與此前大多數(shù)的研究結(jié)果一致[14]。其原因是AOA較AOB更能適應(yīng)酸性土壤，AOA基因由于其獨(dú)特的生物化學(xué)以及遺傳學(xué)特性，使之更好地適應(yīng)低pH環(huán)境[15]。在本研究中還通過相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)土壤NO3--N含量與土壤AOA豐度極顯著正相關(guān)，而NO3--N作為硝化過程的主要產(chǎn)物，表明森林恢復(fù)過程中功能基因AOA參與和主導(dǎo)土壤的硝化過程。

土壤中NH3的含量與可利用性同樣是影響硝化微生物數(shù)量的重要影響因素，冗余分析結(jié)果表明土壤礦質(zhì)氮含量與AOA基因豐度顯著正相關(guān)，相關(guān)分析也進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)土壤AOA基因豐度與土壤NH4--N的含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，這是因?yàn)镹H4--N作為硝化過程的底物，其含量可能會(huì)影響到硝化微生物功能基因的豐度[16]。在本研究中也有體現(xiàn)，例如次生林恢復(fù)早期土壤由于銨態(tài)氮含量低，植物對(duì)土壤養(yǎng)分的競(jìng)爭(zhēng)導(dǎo)致微生物功能基因豐度AOA低，但隨著土壤養(yǎng)分的累積和植物獲取能力的下降，銨態(tài)氮含量回升，其AOA基因豐度也達(dá)到最大值。

3.2 次生天然林土壤反硝化功能基因豐度的影響因素

本研究中，通過定量參與反硝化過程N(yùn)arG、NirK、NirS和NosZ 4種功能基因分析不同恢復(fù)階段次生林土壤反硝化功能基因的特征及影響因素。冗余分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)土壤TN含量與反硝化功能基因豐度顯著正相關(guān)，土壤C/N則與反硝化微生物基因豐度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，表明土壤中碳氮養(yǎng)分含量為反硝化微生物活動(dòng)提供了底物和能源，這與Chen等的研究結(jié)果一致[17]。相關(guān)分析表明土壤TN含量與NarG基因豐度顯著正相關(guān);土壤養(yǎng)分TC、TN、DOC、DON含量與NirK基因豐度顯著正相關(guān)，但NirS基因豐度與土壤理化性質(zhì)無顯著關(guān)系（P>0.05），這表明NirK基因豐度比NirS對(duì)環(huán)境因子的變化更為敏感;NosZ基因與土壤碳氮比顯著負(fù)相關(guān);此外有研究表明反應(yīng)底物的NO3--N含量與反硝化微生物功能基因的豐度密切相關(guān)[4][18-19]，在本研究中底物含量與功能基因豐度均沒有顯著的相關(guān)性，可能是因?yàn)橥寥繬O3--N的含量較低且在不同恢復(fù)間并無顯著差異有關(guān)。本研究還發(fā)現(xiàn)，除了土壤理化性質(zhì)會(huì)影響反硝化功能微生物基因豐度，參與硝化過程的功能基因AOB是NarG、NirK、NirS和 NosZ豐度變化的最主要影響因素，這強(qiáng)調(diào)了酸性土壤中AOB基因的作用和影響，作為反硝化過程的前一步驟的參與者，其豐度變化對(duì)后續(xù)反硝化過程起到深刻影響，后續(xù)應(yīng)該加強(qiáng)兩個(gè)過程之間關(guān)系的研究，有助于加深對(duì)氮循環(huán)潛在機(jī)制的理解。

（NirK+ NirS）/NosZ的比值常用來評(píng)價(jià)土壤N2O的排放潛勢(shì)。本研究發(fā)現(xiàn)在次生天然林恢復(fù)過程中（NirK+ NirS）/NosZ比值小于1，說明在次生天然林恢復(fù)過程中，NosZ功能基因可以將反硝化過程產(chǎn)生的N2O轉(zhuǎn)化為N2，NosZ基因豐度上的優(yōu)勢(shì)提高了對(duì)N2O的轉(zhuǎn)化能力，減少土壤微生物活動(dòng)產(chǎn)生的N2O向大氣的排放。從微生物角度表明自然恢復(fù)次生林有著較為封閉的氮循環(huán)過程，次生天然林中的氮素不易流失，有利于土壤養(yǎng)分的恢復(fù)和積累，這與先前的研究結(jié)論相一致。

4 結(jié)論

通過對(duì)硝化、反硝化功能基因豐度的定量與分析，研究表明，隨著次生林的自然恢復(fù)，土壤理化性質(zhì)特別是碳氮養(yǎng)分會(huì)恢復(fù)到與原始林相當(dāng)?shù)乃?，而受pH、碳氮養(yǎng)分影響的硝化、反硝化功能基因豐度也會(huì)隨著恢復(fù)時(shí)間的推移而達(dá)到先前森林未破壞的水平，其中森林恢復(fù)期間硝化基因AOA始終主導(dǎo)著次生林天然土壤的硝化過程，但是反硝化功能基因NarG、NirK、NirS和NosZ會(huì)受到AOB基因豐度的影響，這強(qiáng)調(diào)了AOB基因在氮循環(huán)整體中的地位和作用，也明確了硝化過程在氮循環(huán)中心環(huán)節(jié)的地位。反硝化功能基因（NirK+ NirS）/NosZ豐度比小于1，表明自然恢復(fù)的次生林能夠更好地將氮素保持在土壤中，減少溫室氣體N2O的排放，這為后續(xù)該地區(qū)森林恢復(fù)模式的選擇提供了科學(xué)依據(jù)。

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（責(zé)任編輯：柯文輝）