丛兢兢，马君玲，李顺和，高 威，鲍雪莲，朱雪峰，解宏图，王连峰*

    (1 大连交通大学环境与化学工程学院，辽宁大连 116028；2 中国科学院亚热带农业生态研究所亚热带农业生态重点实验室，湖南长沙 410125；3 中国科学院沈阳应用生态研究所，辽宁沈阳 110016)

    东北黑土区总面积109 万km2，是世界三大黑土带之一，贡献了我国粮食总产量的1/4，被认为是国家粮食安全的“稳压器”和“压舱石”[1-2]。黑土以高有机质含量和高肥力著称，是地球上珍贵的土壤资源。土壤水分是影响黑土氮素累积和转化的重要因素之一。土壤水分的有效性直接影响土壤氧气的扩散过程，以及土壤氧化还原状况和土壤微生物群落结构[3-4]，进而对土壤硝化与反硝化等氮转化关键微生物功能过程造成影响[5]。在当前全球气候变暖的背景下，极端干旱和降雨的频繁发生易导致土壤水分含量的剧烈变化，且东北黑土区处于温带半湿润气候带，土壤湿度容易发生变化[6]。因此，研究不同水分含量下黑土微生物群落结构变化特征与功能响应规律对黑土合理水分管理具有重要意义。

    基于通量观测和高通量测序的众多研究表明，土壤水分是影响土壤硝化与反硝化微生物的重要因子[7-8]。土壤反硝化作用过程相关的酶多是在低氧条件下才能被诱导合成并具有活性，因而土壤水分通过影响土壤氧气含量和土壤氧化还原电位间接对反硝化过程产生影响[9]。Qin 等[10]研究发现，高水分含量有利于nosZ 反硝化类群的生长，进而影响N2O 还原。而针对硝化微生物，Moreno-Espíndola等[11]的研究发现，Nitrospirae 同样受土壤水分控制，Nitrosospira一般在湿地土壤环境中具有很好的适应能力[12]。多数研究认为，在低土壤水分含量下以硝化作用为主，而在高土壤水分含量下以反硝化作用为主[13-14]，但是土壤硝化与反硝化作用相对贡献发生明显分异的水分阈值仍有争议。例如，有研究发现，在40% WHC 土壤含水量条件下土壤硝化作用占主导地位，而在110% WHC 土壤含水量条件下硝化作用减弱[15]。但是，也有研究发现，土壤含水量在31%、41%、53%、65%和78% WHC 下土壤反硝化作用均为产生N2O 的主要过程[16]。此外，目前的多数研究主要集中在土壤水分对土壤硝化作用或者土壤反硝化作用等单一过程的影响，而从整体微生物群落水平同时解析土壤硝化与反硝化微生物对土壤水分的响应研究并不多见，且其中的微生物机制尚不清楚。例如，在黑龙江抚远三江湿地保护区，开垦使黑土关键微生物群落包括硝化与反硝化微生物组成发生了显著变化 ......