王 璐，刘俊杰，刘株秀，顾海东，张兴义，王光华，刘晓冰

    (1 东北农业大学资源与环境学院，黑龙江哈尔滨 150030；2 中国科学院东北地理与农业生态研究所 /黑土区农业生态重点实验室，黑龙江哈尔滨 150081)

    反硝化作用是硝酸盐 (NO3-)逐步被还原成亚硝酸盐 (NO2-)、一氧化氮 (NO)、一氧化二氮 (N2O)和终产物氮 (N2)的四步还原过程[1-2]。NO2-还原为NO是反硝化细菌区别于其他硝酸盐呼吸细菌的关键过程[3]，此步还原过程是由亚硝酸盐还原酶 (NIR)催化的，该酶具有两种结构不同但功能相同的形式，分别为nirS基因编码的cd1细胞色素还原酶和nirK型基因编码的含铜还原酶[4-5]。N2O是重要的温室气体，其全球变暖潜力比等摩尔量的CO2高出300倍[6]。农田是温室气体的主要来源，农业土壤排放的N2O约占全球人为排放N2O的60%，而土壤微生物介导的反硝化作用被认为是人为N2O排放的关键因素[7-8]。目前如何通过调控土壤反硝化作用减少N2O的排放备受关注[9]。

    土壤微生物在土壤生态系统中发挥重要作用，是评价土壤生态系统功能的重要指标[10]。土壤微生物介导了包括固氮作用、硝化作用和反硝化作用等重要的土壤氮素循环过程[11]。大量研究证实，连作导致土壤理化性质恶化、土壤生物群落失衡，不仅影响农田生态系统的稳定性，而且显著降低作物产量，而轮作被认为是保持土壤肥力和土壤健康的一种合理耕作方式。周丽等[12]对四川紫色土反硝化细菌nirS型基因丰度的研究发现，玉米-大豆轮作体系的nirS型基因丰度显著高于连作处理。Behnke等[13]研究发现，与玉米-大豆轮作比，玉米连作的nirS型基因丰度无显著变化，但显著增加了nirK型基因丰度。Jude等[14]研究发现，轮作处理大豆茬口下，nirK型基因丰度显著高于轮作体系下的小麦茬口，而不同作物茬口的nirS型基因丰度没有显著变化。此外，研究结果表明，土壤类型[15]、作物茬口[16]和轮作年限[17]均对反硝化细菌数量和群落组成具有显著影响。因此，以反硝化nirS和nirK型基因为标记，开展不同作物茬口土壤反硝化微生物群落变化特征研究，有助于进一步认知土壤微生物参与的农田生态系统的生物地球化学循环过程。

    黑龙江省农作物种植面积达10.99万hm2，粮食产量占全国的1/4，调出量占1/3，是我国粮食安全的“压舱石”和“稳压器”。黑龙江省是我国大豆的主产区，随着国家作物种植结构的调整和大豆产业振兴计划的实施，加之耕地面积和经济效益的制约，东北地区大豆连作现象有所加重 ......