短期培养下抑制剂烯丙基硫脲对土壤硝化作用及微生物的影响*

沈晓忆，夏围围†，次仁拉姆，李乙坤

短期培养下抑制剂烯丙基硫脲对土壤硝化作用及微生物的影响*

沈晓忆，夏围围†，次仁拉姆，李乙坤

（南京信息工程大学应用气象学院/江苏省农业气象重点实验室，南京 210044）

硝化抑制剂烯丙基硫脲（ATU）对土壤硝化作用及温室效应的影响及机理尚不清楚。采集典型旱地土壤，进行21 d室内微宇宙培养，探究氮肥与不同剂量ATU（分别为氮素用量的1%、5%、10%、15%和20%）配施对土壤硝化作用及N2O和CO2排放通量的影响，并通过实时荧光定量PCR和高通量测序16S rRNA基因技术监测硝化微生物群落变化，同时与传统硝化抑制剂双氰胺（DCD）进行保氮减排效果的对比。结果表明，与未施加氮肥的对照（CK）相比，单施氮肥（N）显著提高土壤硝化强度并促进N2O排放。DCD能显著抑制硝态氮和N2O的积累，抑制效率分别为68.6%和93.3%。而低浓度ATU对土壤硝化作用无影响，仅在高浓度具有抑制效应，且抑制效率最高仅为14.7%。所有ATU处理N2O排放量均显著降低，降幅为60.3%～68.2%，仍远高于DCD处理。处理间N2O和CO2的综合温室效应强弱顺序为N>ATU+N>DCD+N≈CK，不同ATU施用量处理之间差异不显著。相关分析发现氨氧化细菌（AOB），而不是氨氧化古菌（AOA）和全程氨氧化细菌（Comammox），与土壤硝态氮积累和N2O排放显著正相关，与土壤pH显著负相关。高通量测序结果表明类型AOB对氮肥诱导的硝化过程起主导作用。此外，ATU和DCD还能显著提高，并降低、、、和等微生物属在群落中的相对丰度。该研究为深化土壤碳氮循环理论，合理使用硝化抑制剂以及减缓温室气体排放提供科学依据。

烯丙基硫脲（ATU）；双氰胺（DCD）；硝化作用；N2O；土壤微生物

POD数据后处理应用程序包由数据输入模块、POD数据处理核心模块和数据输出模块等3个功能模块组成(见图1)。

硝化作用由氨氧化微生物和亚硝酸盐氧化微生物（NOB）共同催化完成。由于氨氧化是硝化作用第一步且是限速步骤，因此，氨氧化微生物成为全球氮循环的研究热点。氨氧化微生物主要包括氨氧化古菌（AOA）、细菌（AOB）和新发现的全程氨氧化细菌（Comammox）[3]。土壤中 AOA数量通常高于AOB[4]。然而，AOA和AOB生理活性受土壤pH、氮的来源和浓度等环境因素的影响。其中，AOA倾向于贫营养环境生长，在酸性土壤中主导硝化过程[5]，而AOB则更加适应铵态氮浓度较高的环境，如中性-碱性土壤[6]。Comammox可以进行一步硝化，挑战了传统分步硝化理论。已培养的Comammox具有贫营养生活方式[7]，但最近Li等[8]发现Comammox在施用氮肥的农田土壤中也具有硝化活性，表明Comammox在氮循环中的生态作用仍需深入评估。

设计思维是一种新型思维方式，在问题学生教育转化中的应用尚处于起步阶段。我们在应用设计思维教育转化问题学生时，最好先从典型案例出发，以便充分体会设计思维在教育转化问题学生方面的精妙之处。

硝化抑制剂主要通过影响氨单加氧酶AMO活性、抑制硝化细菌呼吸、改变土壤微域环境或影响土壤氮矿化和固持过程等方式，抑制硝化作用[9]。硝化抑制剂与氮肥配施已被证明是一项现实有效的保氮减排措施。其中，双氰胺（DCD）的应用最为广泛，在较多田间试验中表现出显著抑制硝酸盐积累，并降低N2O排放的效果[10]。烯丙基硫脲（ATU）在众多液体培养基和污泥反应器研究中显示出优越的抑制细菌硝化的性能[11]，表明其在调控AOB主导的土壤硝化过程中具有应用潜力。一些研究表明ATU可以显著抑制土壤AOB生长和硝酸盐积累[12-13]，也有研究表明ATU不能有效抑制土壤硝化作用[14]，以上结果差异可能与ATU施用量和土壤类型有关。张苗苗等[9]还指出ATU可能存在一定化学毒性不宜推广，但可能引发何种生态效应未见报道。因此，系统探究ATU在土壤中的有效抑制浓度和微生物机理，有利于明确ATU施用的生态环境后果。

在0、7、14、21 d分别采集培养瓶上部气体，用气相色谱仪（Agilent7890）分别对CO2、N2O和CH4的浓度进行检测。采完气后，将培养瓶橡胶塞打开，更新瓶内空气，再塞紧橡胶塞，于28℃恒温培养箱中继续培养。每种气体的累积排放量以其周排放量之和表示。经检测，CH4排放量低于检测限，故仅以图表展示CO2和N2O动态排放情况。

培养21 d后，土壤AOB群落组成在处理间存在明显差异（图4a），而AOA和NOB群落组成在处理间较为相似（图4b，图4c）。高通量测序结果显示属在AOB群落中占主导地位（>93%），远远多于属AOB。在分类种水平可将属AOB分为四个类型，其中，CK处理AOB群落中，unclassified占比最大，其次为。类AOB在氮肥刺激下快速生长，但受到DCD强烈抑制，表明类AOB主导土壤硝化作用和高水平N2O的产生。ATU对sp. Nsp65类AOB抑制作用随ATU用量增加而增强，可能与N2O排放的降低有关。AOA共检测到5个属，但各处理土壤AOA群落组成基本保持一致，其中，unclassified所占比例最大（86%～90%），其次为（10%～14%）。NOB群落共检测到两个属，其中的生长占据绝对优势（97%～99%）。

1 材料与方法

1.1 供试土壤

培养设8个处理：（1）CK处理：以等体积去离子水代替其他底物加入土壤；（2）N处理：氮肥选用硫酸铵，以N 200mg·g–1施入土壤，其他施氮处理的氮肥形式和用量与此相同；（3）1-ATU+N处理：ATU用量为施氮量的1%，按2mg·g–1施入土壤；（4）5-ATU+N处理：ATU用量为施氮量的5%，按10mg·g–1施入土壤；（5）10-ATU+N处理：ATU用量为施氮量的10%，按20mg·g–1施入土壤；（6）15-ATU+N处理：ATU用量为施氮量的15%，按30mg·g–1施入土壤；（7）20-ATU+N处理：ATU用量为施氮量的20%，按40mg·g–1施入土壤；（8）10-DCD+N处理：DCD用量为施氮量的10%，按20mg·g–1施入土壤。

1.2 微宇宙培养

土壤取自安徽省巢湖市栏杆集镇（117°50′E，31°59′N），土壤类型为黄棕壤，种植作物为玉米，采集于2019年10月玉米收获后。采用五点交叉法进行采样，用土钻采集耕层0～20 cm土壤混合组成代表土样。将土样去除石块、植物残体，过2 mm筛并混合均匀，4℃保存待用。土壤基本理化性质为：pH（H2O）5.99；硝态氮9.20 mg·kg–1；铵态氮1.18 mg·kg–1；全碳7.41 g·kg–1；全氮0.75 g·kg–1；碳氮比9.92；含水量5.88%；最大持水量（SWHC）61.5%。

具体实验操作[15]如下：称取5.29 g新鲜土壤（相当于5.0 g干土），均匀平铺于120 mL玻璃培养瓶瓶底，用微量注射器逐滴均匀向土壤中加入灭菌去离子水，调节土壤水分至最大持水量40%，用橡胶塞密封，于28℃恒温培养箱中，避光预培养3 d，以恢复土壤微生物活性。预培养结束后，将培养瓶取出，打开橡胶塞，更新培养瓶上部空气，用微量注射器逐滴均匀向土壤加入对应底物，使土壤水分达最大持水量60%，塞紧橡胶塞，重新置于28℃恒温培养箱，避光培养21 d。每个处理设置3个重复。

1.3 温室气体CO2、N2O和CH4的排放动态

本研究以DCD为参考，采用室内微宇宙培养法，评价ATU施用量对土壤氮素转化及N2O和CO2排放的影响，进一步结合分子生物学手段，明确不同土壤微生物类型对ATU的响应机制。该研究将加深碳氮循环微生物机理的理解，为指导农业生产和缓解气候变化提供理论依据。

N2O的增温潜势是100年时间尺度上单位质量CO2的298倍。由CO2和N2O的累积排放量，可计算综合温室效应（Global warming potentials，GWP），公式如下：

1.4 土壤无机氮与pH测定

在7、14、21 d进行破坏性采样。从每个培养瓶中各取1.5 g土壤置于无菌离心管，保存于–20℃，以备后续分子生物学分析。再取出1.5 g于10 mL离心管中，以1︰5（w/v）加入1 mol·L–1KCl溶液，充分震荡并静置30 min，用玻璃电极测定土壤pH[16]；剩余土壤（约3.8 g）以1︰5（w/v）加入2 mol·L–1KCl溶液，以200 r·min–1振荡60 min，过滤后将滤液经流动分析仪（Skalar，Inc.，Breda，Netherlands）测定土壤铵态氮和硝态氮含量。

1.5 土壤微生物DNA提取和实时荧光定量PCR监测

利用FastDNA®Spin Kit for Soil（MP Biomedicals）试剂盒提取土壤微生物总DNA，并溶解于100 μL无菌水。通过Nano Drop®ND-2000微量紫外分光光度计，测定土壤总DNA浓度和纯度，确保大部分DNA样品OD260/OD280值在1.8～2.0之间以保证DNA质量。最后将DNA稀释10倍后，保存于–20℃。

实时荧光定量PCR的引物和反应条件，见表1。PCR扩增反应体系为：10 μL的TB Green™ Premix Ex Taq™ II（Takara），上、下游引物（20 μmol·L–1）各1.0 μL，1.0 μL稀释10倍的DNA模板，补充灭菌双蒸水至20 μL。采用无菌水代替DNA作为严格的阴性对照。定量PCR反应在CFX96 Optical Real-Time Detection System（Bio-Rad）上进行。获得扩增产物后，通过2.0%琼脂糖凝胶电泳检测PCR产物的特异性。

表1 荧光实时定量PCR引物和反应条件

1.6 高通量测序16S rRNA基因分析土壤微生物群落

由上海派森诺生物科技股份有限公司（Shanghai Personal Biotechnology Co.，Ltd）对土壤样品中微生物16S rRNA基因V4区进行扩增（引物515F/907R）和建库，最后在Illumina NovaSeq PE250测序系统上进行双端测序。下机数据先根据barcode信息进行样本划分，去除barcode序列。再通过FLASH[17]软件进行双端合并（-m 15 -M 300 -x 0.2 -p 33 -t 6）。最后利用QIIME2[18]流程进行ASV（100%相似度聚类）分析，主要步骤为：使用dada2 denoise-single插件[19]进行质控和特征序列ASV提取（--p-trim-left 0 --p-trunc-len 350），获取ASVs丰度表；再将ASVs用classify-consensus-blast插件，按照默认参数[20]，以silva138数据库[21]为参考进行物种注释。最后，在各分类水平统计样本的群落组成和各分类单元的相对丰度。相对丰度，以各样本中每个分类单元的ASV序列除以总序列条数的值表示。所测序列已提交至NCBI SRA（Sequence Read Archive），序列号PRJNA699396。

1.7 统计分析

通过高通量测序技术对培养21 d后土壤整体微生物群落组成进行分析可知，不同处理AOB的16S rRNA基因相对丰度与其基因丰度的变化趋势较为一致（图3e）。N处理AOB相对丰度增加到0.179%，是CK处理4.34倍。与N处理相比，高浓度ATU（20-ATU+N）显著抑制了AOB的增加，AOB相对丰度仅为N处理的0.53倍。10-DCD+N处理AOB相对丰度与CK处理无显著差异，进一步证明DCD能够通过抑制AOB生长而较大程度抑制硝化作用。N处理对AOA相对丰度的影响不显著（图3f）。相比于单施氮肥，中等浓度ATU（5-ATU+N、10-ATU+N 和15-ATU+N）和DCD与氮肥配施使AOA相对丰度有所提高，但彼此之间无显著差异。氮肥及与硝化抑制剂配施处理均检测到大量NOB生长（图3g），NOB相对丰度（0.840%～1.061%）均显著高于CK处理（0.454%）。

2 结 果

2.1 土壤无机氮转化强度

2.2 N2O和CO2通量变化及综合温室效应

N2O和CO2累积排放量随培养时间延长而增加，但处理间存在明显差异（图2）。N2O的排放情况，如图2a所示。在21 d培养期内，CK处理N2O累积排放量最低，仅为0.04 µg·g–1。而单独施氮（N处理）强烈刺激了N2O排放，N2O累积排放量在所有处理中最高，达3.15 µg·g–1，较CK处理提高87.6倍。ATU与N配施显著抑制了N2O排放，但不同ATU用量间差异不显著。ATU+N处理中N2O累积排放量较N处理降低了60.3%～68.2%。与ATU+N相比，10-DCD+N处理对N2O抑制作用更为强烈，N2O累积排放量仅为N处理的6.7%。各处理CO2累积排放量（图2b）均高于N2O，是N2O的118.7倍以上。培养21 d后，1-ATU+N与5-ATU+N处理CO2累积排放量显著低于N处理，其他施氮处理间无显著差异。

而“特征感知”包含“机构实力”“师资力量”“项目质量”这三个概念范畴。之所以将其概括为“特征感知”，是因为它们反映的都是个体对再就业培训项目及相关要素（如，培训机构及师资）的特征感知。基于这些感知，可获得对“项目质量”“机构实力”“师资力量”的评价信息。

各处理产生的综合温室效应（GWP），如表2所示，总体而言，N>ATU+N>10-DCD+N≈CK，且不同ATU施用量差异不显著。N处理产生的综合温室效应最高，约为1 314.4 µg·g–1（以CO2当量计），较CK处理增加227.9%，而ATU+N处理GWP较CK处理增加53.4%～81.9%。CK处理CO2排放对总GWP的贡献高达97.3%。单独施N促进N2O的排放，使N2O对GWP的贡献由2. 7%上升至71.5%。硝化抑制剂ATU降低了N2O的排放，从而使N2O对GWP的贡献下降到48.6%～55.5%，DCD使N2O的贡献降至更低水平（13.8%）。

表2 培养期间CO2和N2O的累积排放量和温室效应

2.3 土壤硝化微生物数量

通过荧光定量PCR评估了土壤不同微生物类群对氮肥及硝化抑制剂的响应。研究表明土壤总体微生物16S rRNA基因拷贝数约为（3.65～5.10）×109g–1，在施氮处理间变化不显著（图3a）。但是，AOB、AOA以及Comammox这三类硝化微生物对不同处理的响应规律不同（图3b-图3d）。单施氮肥促进AOB生长，培养21 d后AOB基因达到3.59×108g–1，是CK处理1.60倍。DCD+N能够显著抑制AOB增长，与CK相比无显著变化。ATU对AOB的影响表现为：低浓度促进，高浓度抑制。1-ATU+N处理中AOB基因数量最多（3.88×108g–1），是N处理1.08倍，20-ATU+N处理AOB基因最低（2.56×108g–1），仅为N处理的0.71倍。ATU+N对AOA和Comammox特征基因的拷贝数无显著影响。而DCD+N显著刺激了AOA和Comammox生长，其基因拷贝数分别为2.56×108g–1和3.45×108g–1，是N处理的1.58倍和1.22倍。

采用SPSS 16.0进行统计分析。采用单因素方差分析检验同一时刻不同处理样品间的差异显著性（<0.05）。采用双尾检验分析土壤微生物指标与温室气体排放量以及土壤理化性质的相关性。

天色接近黄昏时，太阳收了通红的光线，我和堂妹仍然欢天喜地地走出去，公园门外站着父亲，一边说：“怎么出来得这么迟？”一边笑着邀我们去吃晚餐。我们都觉得疲倦，于是父亲便带我们回奶奶家看电视，新闻频道过后的节目《西游记》确是一番刺激不过，我们都盼着呢。

DCD和ATU均能通过抑制硝化，减缓土壤酸化。与CK相比，N处理显著降低了土壤pH，在14和21 d分别降低0.41和0.63。ATU和DCD在14和21 d土壤pH则均显著高于N处理。10-DCD+N处理在14和21 d土壤pH与CK处理无显著差异。

化学类实验室包括无机化学、有机化学、物理化学、分析化学、药物化学、药物分析、天然药物化学、中药分析、生物化学等实验室，其中有机试剂、有毒有害有腐蚀性物品、易燃易爆物品等是安全环保防控点。

2.4 土壤硝化微生物群落组成

养殖实验用大黄鱼购自宁德市富发水产有限公司，于4.0 m×4.0 m×4.0 m的海水网箱中暂养2周，暂养期投喂对照组饲料。养殖实验开始前，所有大黄鱼饥饿24 h，使用1∶10 000稀释的丁香酚麻醉。选取规格一致的大黄鱼，称重并随机分配到9个2.0 m×2.0 m×2.5 m的网箱中，每个网箱放养50尾。养殖实验期间，每天饱食投喂两次（6:00和18:00），养殖周期9周，水温18～28 ℃，盐度28～32 g/l，溶氧6.2～8.3 mg/l。

表3 土壤硝化微生物的丰度与温室气体N2O、CO2累计排放量以及土壤理化性质的相关分析

注：双尾显著性检验，=24；*，<0.05：**，<0.01：***，<0.001。Note：’stwo-tailedtest，=24：*，<0.05：**，<0.01：***，<0.001.

2.5 其他类型土壤微生物

高通量测序结果的生物信息分析显示，在分类属水平，特定微生物在处理间存在显著差异。如图5所示，N与CK处理相比、20-ATU+N与N处理相比、以及10-DCD+N与N处理相比，分别存在22个、25个以及27个显著改变的微生物属。其中，除AOB属外，在三组比较中存在6个共有微生物属发生显著改变，分别为、、、、和。单独施N促进前5个属微生物相对丰度显著增加，其中和增加最多。同时单独施N还对产生了一定抑制，其相对丰度低于CK。ATU和DCD与N配施对这6个属微生物的影响趋势与N处理相反，且和降幅最大，一定程度上缓解了施N引起的微生物变化。此外，单独施N显著刺激了生长，而ATU和DCD均未对其产生明显作用；ATU最大程度促进了的增加，而DCD对MND1有最强的刺激作用。

3 讨 论

AOA和AOB对ATU的响应并不一致。多数AOB菌株对ATU敏感，小于100 μmol·L–1ATU即对其产生强烈抑制[23]。而AOA对ATU敏感范围较广，100 μmol·L–1ATU能够完全抑制一些嗜酸类AOA，但中性类AOA则需要在更高ATU浓度（>500 μmol·L–1）才有较强抑制[23-24]。本研究设置了一系列ATU与氮肥的施用配比，发现20% ATU（40 μg·g–1）与氮肥配施对土壤硝化作用的抑制最强，此时土壤溶液中ATU浓度约为500 μmol·L–1，显著抑制了AOB生长并改变了AOB群落结构。sp.Nsp65类AOB在群落中的占比明显下降，表明其对ATU较为敏感，与几株代表性AOB菌株的动力学特征较为相似[23，25]，而类 AOB在群落中的占比增加，表明其具有较强ATU耐受能力，与上述类型有所不同，表明AOB群落具有较高的生理多样性。主导供试土壤AOA群落的中性类和unclassfiedAOA未受明显影响，表明其对ATU耐受能力较强，与先前研究较为一致[23]。

ATU在土壤中的施用效果差异较大。如Li等[12]发现14% ATU（14 μg·g–1）在草地土壤中显著降低了AOB和Comammox的数量，但在中性农田土壤中却明显刺激了Comammox的生长。另一些农田或草地土壤中观测到100 μmol·L–1ATU降低了AOB的生长活性[26-27]，但在冰岛草地土壤中相同浓度ATU似乎未对AOB和AOA生长产生影响[14]。由此可见，硝化微生物对ATU的响应规律因土壤类型而异。硝化微生物群落组成差异、微生物的相互作用以及土壤本身的高度异质性等因素，都可能使土壤硝化微生物对ATU的响应机制更加复杂。

Comammox对陆地生态系统氮循环的贡献正在重新评估。已培养的Comammox代表菌株的仅为63 nmol·L–1[7]。供试黄棕壤原位NH3浓度与该值较为接近，并检测到了丰富的Comammox基因，证明该土壤在无外源氮输入情况下能够为Comammox生长提供适宜底物条件。而施入氮肥后土壤游离NH3的浓度高于220 nmol·L–1，不利于Comammox生长，同时Comammox基因拷贝数与土壤无相关关系（>0.05），表明Comammox在氮肥诱导的土壤硝化作用中贡献较小[26]。但最近Li等[8]发现Comammox能够在施氮农田土壤中硝化并同化13CO2生长，表明NH3浓度不是决定Comammox生态功能的唯一因素。相关研究已证实ComammoxClade A分支与浓度呈正相关，而Clade B分支则与土壤pH负相关[28]。可见土壤Comammox群落组成直接影响其在不同土壤硝化过程中的重要性。

近年来肿瘤免疫治疗一直备受关注。本届大会日本近畿大学Kudo等 （摘要LB-2）报告，在CheckMate-040研究中Child-Pugh B级晚期HCC患者应用NIVO单抗治疗可获得持久应答，安全性情况与Child-Pugh A级患者相似，中位生存时间为7.6个月。

从风电齿轮箱涂装生产线物质代谢过程物质输入看，水、清洗剂和油漆输入构成的物质投入量表征了研究系统的物质消耗强度，当年物质输入总量为2 770.4 t，每生产1台风电齿轮箱需投入0.9 t物料，新鲜水（含生产蒸汽）的物质投入量占总投入的97.2%，清洁剂及油漆的物质投入量占总投入的2.8%。

本研究施用DCD处理中Comammox和AOA基因显著增加，表明硝化群落中部分氨氧化菌对DCD不敏感，生长活性不受DCD抑制，具有区别于典型氨氧化菌的生理特点。Palomo等[29]已经证实ComammoxClade B可能通过非氨氧化途径产能，并还原三羧酸循环进行CO2固定，为其适应更多生境提供了能量代谢基础。未来在纯培养体系中展开硝化菌株生理代谢和基因水平研究，可以为揭示复杂环境中硝化微生物生态功能多样性提供理论依据。

此外，ATU和DCD可以促进多种有益微生物或植物促生菌（PGPR）的生长。例如，ATU处理中属和DCD处理中属均显著提高，可以固氮或促进植物根系氮吸收[30-31]，提高作物产量和品质。ATU和DCD还刺激了属的生长，而已知属多个代表菌株均具有固氮结瘤潜力[32]。DCD处理中属也显著增加，而其能够改变植物激素水平，解除根系生长抑制[33]。具有降解有机物能力的微生物属也在施入抑制剂后迅速增加，如，等。此外，硫脲类化合物具有一定杀菌作用，本研究发现ATU对16个微生物属有显著抑制作用（图5），其中，降幅最大的两个属（和）均属于放线菌门。DCD也具有相似的抑菌效果。鉴于目前对更低分类水平上的微生物功能划分未有准确认知，它们对土壤生态功能的影响以及对植物生长的调节作用有待进一步研究。

4 结 论

单施氮素提高了土壤硝化强度和N2O排放，导致土壤pH下降。低浓度烯丙基硫脲对硝化作用的抑制不明显，随烯丙基硫脲浓度提高，抑制效果增强。与烯丙基硫脲相比，双氰胺能更大程度抑制土壤硝化作用和N2O排放。属AOB是黄棕壤农田土壤硝化过程的主要驱动者，而AOA和NOB群落对施肥措施无明显响应。除硝化微生物外，一些特定微生物属对ATU和DCD产生相似响应规律。

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Effect of Allylthiourea on Soil Nitrification and the Underlying Microbial Mechanism in Short-term Laboratory Microcosms

SHEN Xiaoyi, XIA Weiwei†, Cirenlamu, LI Yikun

(Jiangsu Key Laboratory of Agricultural Meteorology, College of Applied Meteorology, Nanjing University of Information Science and Technology, Nanjing 210044, China)

【Objective】Allylthiourea (ATU) is a promising nitrification inhibitor. However, its effects on soil nitrification and greenhouse gas (GHG) mitigation are still unclear.【Method】In this study, a 21-day microcosm incubation was established with the application of nitrogen (N) and different doses of ATU (1%, 5%, 10%, 15% and 20% of N applied) to a yellow-brown upland soil. Also, dicyandiamide (DCD, 10% of N applied)was applied to compare the inhibition efficiency on nitrification and GHG emission with ATU. The dynamics of inorganic nitrogen and N2O/CO2emission during the incubation were detected, and changes in the different microbial population were analyzed by real-time PCR and 16S rRNA gene-based high through-put sequencing.【Result】N application greatly stimulated soil nitrification activity and promoted N2O emission. DCD had a strong inhibitory effect on soil nitrification (68.6%) and N2O emission (93.3%). ATU did not influence soil nitrification at low doses (<5%), but inhibited the nitrate accumulation at high doses (>10%) with the highest inhibition efficiency of 14.7%. All treatments with ATU decreased N2O emission by 60.3%～68.2% but was still much higher than when DCD was applied. In general, the global warming potential (GWP) of N2O and CO2were the highest in N treatment and seconded by ATU+N treatment. There were no significant differences in GWP between DCD+N and CK treatment, or among different doses of ATU with N treatments. The quantitative real-time PCR ofgenes suggested that ammonia-oxidizing bacteria (AOB) rather than ammonia-oxidizing archaea (AOA) and complete ammonia-oxidizing bacteria (Comammox), had a positive relationship with soil nitrate accumulation and N2O emission, but a negative correlation with pH.Microbial community analysis by high through-put sequencing revealed-like AOB dominated in soil nitrification process which was greatly stimulated by nitrogen. Besides, ATU and DCD significantly increased the relative abundance ofbut reduced the relative abundance of,,,and【Conclusion】This study reveals the exact mechanisms of ATU on soil microbial guilds and GHG emission and plays an important role in the future implementation of agricultural management strategies and the evaluation of global climate change.

Allylthiourea (ATU); Dicyandiamide (DCD); Nitrification: N2O; Soil microorganism

X171；S154.3

A

10.11766/trxb202101080015

沈晓忆，夏围围，次仁拉姆，李乙坤.短期培养下抑制剂烯丙基硫脲对土壤硝化作用及微生物的影响[J]. 土壤学报，2021，58（6）：1552–1563.

SHEN Xiaoyi，XIA Weiwei，Cirenlamu，LI Yikun. Effect of Allylthiourea on Soil Nitrification and the Underlying Microbial Mechanism in Short-term Laboratory Microcosms[J]. Acta Pedologica Sinica，2021，58（6）：1552–1563.

*国家自然科学基金项目（41501267）和土壤与农业可持续发展国家重点实验室开放课题（Y20160025）资助Supported by the National Natural Science Foundation of China（No. 41501267）and the State Key Laboratory of Soil and Sustainable Agriculture，Institute of Soil Science，Chinese Academy of Sciences（No. Y20160025）

Corresponding author，E-mail：wwxia@nuist.edu.cn

沈晓忆（2000—），女，江苏苏州人，主要从事农田土壤硝化过程的调控机理研究。E-mail：shen_xiaoyi0721@163.com

2021–01–08；

2021–03–22；

2021–06–01

（责任编辑：卢 萍）