Abstract Fertilization is a necessary practice for paddy fields to achieve high crop yields, and this practice could have an important impact on soil nitrogen cycle. Anammox (anaerobic ammonium oxidation) is an important process in the nitrogen cycle of paddy ecosystems. However, until now, the influence of nitrogen fertilization on anammox, is not well understood. Here, the vertical distribution of the activity, abundance and community composition of anammox bacteria was investigated in paddy soils (0–50 cm) under three different fertilizer treatments: chemical fertilizer (CF), organic fertilizer (OF) and unfertilized control (CK). The 15N tracer experiments confirmed anammox activity in different depths of paddy soils across all treatments, with the highest activity in the surface soil layer (0–10 cm) under OF treatment. The potential anammox rates were 0.76–1.82, 0.95–2.39 and 1.19–3.62 nmol N g−1 (dry soil) h−1, respectively, under CK, CF and OF treatments. The abundance of anammox bacterial hzsA genes in upper 30 cm layers was significantly higher under CF (3.1 × 106-6.5 × 106 copies g−1 dry soil) and OF (3.4 × 106-7.1 × 106 copies g−1 dry soil) treatments than CK treatment (2.1 × 106-3.5 × 106 copies g−1 dry soil). Similar community composition of anammox bacteria was observed in soils under different fertilizer treatments, with Candidatus Brocadia being the single dominant genus. Overall, our results demonstrated that the input of inorganic or organic fertilizers significantly increased the anammox bacterial abundance and activity in both surface and subsurface paddy soils, while the anammox community remained relatively stable.

中文翻译：

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不同施肥方式对水稻土厌氧氨氧化垂直分布的影响

摘要 施肥是稻田实现高产的必要措施，对土壤氮循环具有重要影响。厌氧氨氧化（厌氧氨氧化）是水稻生态系统氮循环中的一个重要过程。然而，直到现在，氮肥对厌氧氨氧化的影响还不是很清楚。在这里，研究了三种不同肥料处理下水稻土（0-50 cm）中厌氧氨氧化细菌的活性、丰度和群落组成的垂直分布：化肥（CF）、有机肥（OF）和未施肥对照（CK） . 15N 示踪剂实验证实了所有处理中稻田不同深度的厌氧氨氧化活性，OF 处理下表层土壤（0-10 cm）的活性最高。在 CK、CF 和 OF 处理下，潜在的厌氧氨氧化率分别为 0.76-1.82、0.95-2.39 和 1.19-3.62 nmol N g-1（干土）h-1。在CF（3.1×106-6.5×106拷贝g-1干土）和OF（3.4×106-7.1×106拷贝g-1干土）处理下，上层30cm厌氧氨氧化细菌hzsA基因的丰度显着更高比 CK 处理（2.1 × 106-3.5 × 106 份 g−1 干土）。在不同施肥处理的土壤中观察到类似的厌氧氨氧化细菌群落组成，其中 Candidatus Brocadia 是单一优势属。总体而言，我们的结果表明，无机或有机肥料的输入显着增加了表层和亚表层稻田中厌氧氨氧化细菌的丰度和活性，而厌氧氨氧化群落保持相对稳定。在 CK、CF 和 OF 处理下，分别为 39 和 1.19–3.62 nmol N g-1（干土）h-1。在CF（3.1×106-6.5×106拷贝g-1干土）和OF（3.4×106-7.1×106拷贝g-1干土）处理下，上层30cm厌氧氨氧化细菌hzsA基因的丰度显着更高比 CK 处理（2.1 × 106-3.5 × 106 份 g−1 干土）。在不同施肥处理的土壤中观察到类似的厌氧氨氧化细菌群落组成，其中 Candidatus Brocadia 是单一优势属。总体而言，我们的结果表明，无机或有机肥料的输入显着增加了表层和亚表层稻田中厌氧氨氧化细菌的丰度和活性，而厌氧氨氧化群落保持相对稳定。在 CK、CF 和 OF 处理下，分别为 39 和 1.19–3.62 nmol N g-1（干土）h-1。在CF（3.1×106-6.5×106拷贝g-1干土）和OF（3.4×106-7.1×106拷贝g-1干土）处理下，上层30cm厌氧氨氧化细菌hzsA基因的丰度显着更高比 CK 处理（2.1 × 106-3.5 × 106 份 g−1 干土）。在不同施肥处理的土壤中观察到类似的厌氧氨氧化细菌群落组成，其中 Candidatus Brocadia 是单一优势属。总体而言，我们的结果表明，无机或有机肥料的输入显着增加了表层和亚表层稻田中厌氧氨氧化细菌的丰度和活性，而厌氧氨氧化群落保持相对稳定。CF 和 OF 处理。在CF（3.1×106-6.5×106拷贝g-1干土）和OF（3.4×106-7.1×106拷贝g-1干土）处理下，上层30cm厌氧氨氧化细菌hzsA基因的丰度显着更高比 CK 处理（2.1 × 106-3.5 × 106 份 g−1 干土）。在不同施肥处理的土壤中观察到类似的厌氧氨氧化细菌群落组成，其中 Candidatus Brocadia 是单一优势属。总体而言，我们的结果表明，无机或有机肥料的输入显着增加了表层和亚表层稻田中厌氧氨氧化细菌的丰度和活性，而厌氧氨氧化群落保持相对稳定。CF 和 OF 处理。在CF（3.1×106-6.5×106拷贝g-1干土）和OF（3.4×106-7.1×106拷贝g-1干土）处理下，上层30cm厌氧氨氧化细菌hzsA基因的丰度显着更高比 CK 处理（2.1 × 106-3.5 × 106 份 g−1 干土）。在不同施肥处理的土壤中观察到类似的厌氧氨氧化细菌群落组成，其中 Candidatus Brocadia 是单一优势属。总体而言，我们的结果表明，无机或有机肥料的输入显着增加了表层和亚表层稻田中厌氧氨氧化细菌的丰度和活性，而厌氧氨氧化群落保持相对稳定。5 × 106 拷贝 g−1 干土）和 OF（3.4 × 106-7.1 × 106 拷贝 g−1 干土）处理比 CK 处理（2.1 × 106-3.5 × 106 拷贝 g−1 干土）。在不同施肥处理的土壤中观察到类似的厌氧氨氧化细菌群落组成，其中 Candidatus Brocadia 是单一优势属。总体而言，我们的结果表明，无机或有机肥料的输入显着增加了表层和亚表层稻田中厌氧氨氧化细菌的丰度和活性，而厌氧氨氧化群落保持相对稳定。5 × 106 拷贝 g−1 干土）和 OF（3.4 × 106-7.1 × 106 拷贝 g−1 干土）处理比 CK 处理（2.1 × 106-3.5 × 106 拷贝 g−1 干土）。在不同施肥处理的土壤中观察到类似的厌氧氨氧化细菌群落组成，其中 Candidatus Brocadia 是单一优势属。总体而言，我们的结果表明，无机或有机肥料的输入显着增加了表层和亚表层稻田中厌氧氨氧化细菌的丰度和活性，而厌氧氨氧化群落保持相对稳定。