反硝化作用(硝酸鹽被還原成氮?dú)獾倪^程)過去被認(rèn)為是唯一能將活性氮化合物以氮?dú)獾男问饺コ纳锿緩?,而且是解釋陸地和水生生態(tài)系統(tǒng)氮限制的重要機(jī)制。然而,自1995年厭氧氨氧化(Anammox: 厭氧條件下亞硝酸鹽氧化銨態(tài)氮的過程)在自然和人工環(huán)境基質(zhì)中被發(fā)現(xiàn),改變了人們對傳統(tǒng)氮的生物地球化學(xué)循環(huán)的認(rèn)識。已報(bào)道Anammox過程是水生生態(tài)系統(tǒng)重要的N2產(chǎn)生源。森林土壤有銨態(tài)氮和硝態(tài)氮共同存在和有氧/厭氧交界區(qū)的特性,為Anammox細(xì)菌生長和發(fā)生提供了條件。不過,到目前為止僅在低洼性的森林濕地土壤中檢測到Anammox細(xì)菌,但有關(guān)森林土壤中Anammox活性的研究目前國內(nèi)外未曾報(bào)道。
基于此,中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所穩(wěn)定同位素生態(tài)學(xué)組博士研究生習(xí)丹在方運(yùn)霆研究員的指導(dǎo)下,和中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境中心張麗梅老師等的合作,建立了N2同位素豐度在線測定系統(tǒng),并運(yùn)用15N標(biāo)記和配對技術(shù),研究了我國東北地區(qū)2個溫帶森林(混交林和落葉松林)土壤Anammox活性。研究結(jié)果顯示森林土壤的確存在Anammox過程,釋放速率為0.06-0.08 nmol N g-1 h-1,但其對總N2產(chǎn)生的貢獻(xiàn)有限,占N2的總產(chǎn)生量的1%-7%?;驕y序技術(shù)檢測到CandidatusBrocadiafulgida 和CandidatusJetteniaasiatica兩種Anammox細(xì)菌,但豐度極低。此外,15N-NH4+ 和15N-NO2- 標(biāo)記實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步顯示森林土壤同樣存在共反硝化作用(Co-denitrification),其對總N2的貢獻(xiàn)為2%-12%。
文章以Contribution of Anammox to Nitrogen Removal in Two Temperate Forest Soils為題已正式發(fā)表在微生物學(xué)經(jīng)典期刊Applied and Environmental Microbiology上(2016, 82 (15): 4602-4612. doi:10.1128/AEM.00888-16)。該研究得到國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(No. 31422009和31370464)、中國科學(xué)院戰(zhàn)略科技先導(dǎo)專項(xiàng)(XDB15020200)的支持。




