Abstract Ammonia-oxidation is the first rate-limiting step of the nitrification process performed by ammonia-oxidizing bacteria (AOB) and archaea (AOA). The response of ammonia oxidizers to agricultural management determines the forms of nitrogen available for plant nutrition and the potential for nitrate leaching, nitrous oxide emissions, and soil acidification. We investigated the potential nitrification rates (PNR) of AOA and AOB through the use of a specific inhibitor of bacterial nitrification, and the amoA gene abundance of AOB and AOA under potato, fallow and eucalyptus land uses in an agricultural system in the Central Andes of Bolivia. AOA dominated PNR and amoA gene abundance under all land uses. The ratio of AOA to AOB abundance decreased with soil pH, due to higher AOB abundances under the less acid soils of potato crops. Eucalyptus led to reduced AOB amoA abundances and PNR of both AOA and AOB, while PNR were highest under potato soils, and the contribution of AOB to total PNR increased. Specific PNR, as expressed per amoA gene copy numbers, was 12, 14 and 62 times higher for AOB than for AOA in potato, fallow and eucalyptus soils, respectively. AOB and AOA PNR were positively related to their respective amoA gene copy numbers, but for AOA the relationship depended on land use. This study demonstrates the interest for measuring separately nitrification rates of AOA and AOB for a mechanistic understanding of nitrification in different environments, as well as the importance of measuring process rates for assessing the environmental consequences of land use management.

中文翻译：

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中安第斯山脉农业系统中氨氧化细菌和古菌丰度和活性对土地利用变化的响应

摘要 氨氧化是氨氧化细菌（AOB）和古细菌（AOA）硝化过程的第一个限速步骤。氨氧化剂对农业管理的反应决定了可用于植物营养的氮形式以及硝酸盐浸出、一氧化二氮排放和土壤酸化的可能性。我们通过使用特定的细菌硝化抑制剂研究了 AOA 和 AOB 的潜在硝化率 (PNR)，以及安第斯山脉中部农业系统中马铃薯、休耕和桉树土地利用下 AOB 和 AOA 的 amoA 基因丰度。玻利维亚。在所有土地利用下，AOA 主导 PNR 和 amoA 基因丰度。AOA 与 AOB 丰度的比率随土壤 pH 值而降低，这是由于在马铃薯作物的酸性较低的土壤下 AOB 丰度较高。桉树导致AOA和AOB的AOB amoA丰度和PNR降低，而PNR在马铃薯土壤下最高，AOB对总PNR的贡献增加。在马铃薯、休闲和桉树土壤中，AOB 的特定 PNR 分别比 AOA 高 12、14 和 62 倍，以每个 amoA 基因拷贝数表示。AOB 和 AOA PNR 与其各自的 amoA 基因拷贝数呈正相关，但对于 AOA 而言，这种关系取决于土地利用。这项研究表明，分别测量 AOA 和 AOB 的硝化速率对于了解不同环境中硝化作用的机理很有意义，以及测量过程速率对评估土地利用管理的环境后果的重要性。而PNR在马铃薯土壤下最高，AOB对总PNR的贡献增加。在马铃薯、休闲和桉树土壤中，AOB 的特定 PNR 分别比 AOA 高 12、14 和 62 倍，以每个 amoA 基因拷贝数表示。AOB 和 AOA PNR 与其各自的 amoA 基因拷贝数呈正相关，但对于 AOA 而言，这种关系取决于土地利用。这项研究表明，分别测量 AOA 和 AOB 的硝化速率对于了解不同环境中硝化作用的机理很有意义，以及测量过程速率对评估土地利用管理的环境后果的重要性。而PNR在马铃薯土壤下最高，AOB对总PNR的贡献增加。在马铃薯、休闲和桉树土壤中，AOB 的特定 PNR 分别比 AOA 高 12、14 和 62 倍，以每个 amoA 基因拷贝数表示。AOB 和 AOA PNR 与其各自的 amoA 基因拷贝数呈正相关，但对于 AOA 而言，这种关系取决于土地利用。本研究表明，分别测量 AOA 和 AOB 的硝化速率对于了解不同环境中硝化作用的机理很有意义，以及测量过程速率对评估土地利用管理的环境后果的重要性。分别为休耕土壤和桉树土壤。AOB 和 AOA PNR 与其各自的 amoA 基因拷贝数呈正相关，但对于 AOA 而言，这种关系取决于土地利用。这项研究表明，分别测量 AOA 和 AOB 的硝化速率对于了解不同环境中硝化作用的机理很有意义，以及测量过程速率对评估土地利用管理的环境后果的重要性。分别为休耕土壤和桉树土壤。AOB 和 AOA PNR 与其各自的 amoA 基因拷贝数呈正相关，但对于 AOA 而言，这种关系取决于土地利用。这项研究表明，分别测量 AOA 和 AOB 的硝化速率对于了解不同环境中硝化作用的机理很有意义，以及测量过程速率对评估土地利用管理的环境后果的重要性。