結(jié)果 

 CAW對(duì)土壤微生物生物量的影響

與對(duì)照（204.4 mg kg?1）相比，向蘋果根區(qū)土壤施用5、10、20和40 g kg?1CAW導(dǎo)致土壤MBC顯著增加（分別為19%、20%、21%和22%）。施用5和10 g kg?1CAW時(shí)，土壤MBN和MBP顯著增加，但施用40 g kg?1時(shí)與對(duì)照相比無(wú)顯著差異。施用5 g kg?1CAW處理時(shí)，土壤MBN和MBP的增加分別為4%和78%，施用10 g kg?1CAW后分別為6%和284%。施用10 g kg?1CAW改良后，土壤MBC、MBN和MBP均顯著增加。

MBC,微生物生物量碳; MBN,微生物生物量氮; MBP,微生物生物量磷; CAW,碳化蘋果木; C0,對(duì)照; C5,5 g kg?1CAW; C10,10 g kg?1CAW; C20,20 g kg?1CAW; C40,40 g kg?1CAW。同時(shí)給出了這些處理間的最小顯著差異（LSD）（P<0.05）和標(biāo)準(zhǔn)誤（SE），n=3。

蘋果根區(qū)土壤氮轉(zhuǎn)化功能基因拷貝數(shù)的定量分析

qPCR證實(shí)所有樣品中均存在厭氧氨氧化基因，其豐度為1.0-2.5 x 10?基因拷貝g?1干土。方差分析（ANOVA）顯示，對(duì)照與CAW改良土壤（5、10和40 g kg?1CAW）之間的厭氧氨氧化基因豐度無(wú)顯著差異，而在20 g kg?1CAW處理下基因豐度顯著降低。

通過(guò)測(cè)定古菌和細(xì)菌amoA基因拷貝數(shù)來(lái)量化AOA和AOB的豐度。蘋果根區(qū)土壤中AOA和AOB amoA基因的豐度范圍分別為2.6 x 10?至7.6 x 10?和6.8 x 10?至1.3 x 10?基因拷貝g?1干土。與對(duì)照相比，AOA amoA基因豐度隨著CAW施用比例的增加而逐漸降低，而AOB amoA基因豐度并未隨CAW比例增加而顯著增加，但在施用40 g kg?1CAW后有所提高。

通過(guò)測(cè)定蘋果根區(qū)土壤中nirS和nirK基因的豐度來(lái)量化NO??還原細(xì)菌。蘋果根區(qū)土壤中nirS基因拷貝數(shù)（3.7-7.7 x 10?拷貝g?1干土）比nirK基因拷貝數(shù)（1.8-5.0 x 10?拷貝g?1干土）高一個(gè)數(shù)量級(jí)。施用不同比例的CAW后，根區(qū)土壤中nirS和nirK基因的豐度有不同程度的下降。然而，ANOVA顯示，對(duì)照與20和40 g kg?1CAW處理之間的nirS基因豐度無(wú)顯著差異，對(duì)照與10 g kg?1CAW處理之間的nirK基因豐度也無(wú)顯著差異。

CAW對(duì)蘋果根區(qū)土壤NR和NiR活性及氮形態(tài)的影響

土壤NR和NiR活性在施用不同比例（0-40 g kg?1）CAW后表現(xiàn)出不同的趨勢(shì)。土壤NR活性在10 g kg?1CAW處理下增加，在40 g kg?1處理下降低。土壤NiR活性隨CAW改良而降低，在10 g kg?1CAW施用后記錄到最小的活性（P<0.01）。

施用不同比例CAW后，土壤氮形態(tài)的含量存在顯著差異。施用5、10和20 g kg?1CAW顯著降低了土壤NO??-N含量，且在10 g kg?1CAW處理下最小。相反，施用5和10 g kg?1CAW后，土壤NO??-N含量顯著增加；然而，0和20 g kg?1CAW處理之間的土壤NO??-N含量無(wú)顯著差異。此外，與對(duì)照相比，5 g kg?1CAW處理導(dǎo)致土壤NH??-N含量顯著降低，而10和20 g kg?1CAW處理顯著增加了土壤NH??-N含量。

NR,硝酸還原酶; NiR,亞硝酸還原酶; NO??-N,土壤硝態(tài)氮含量; NO??-N,土壤亞硝態(tài)氮含量; NH??-N,土壤銨態(tài)氮含量; CAW,碳化蘋果木; C0,對(duì)照; C5,5 g kg?1; C10,10 g kg?1; C20,20 g kg?1; C40,40 g kg?1。數(shù)據(jù)是三個(gè)獨(dú)立土壤樣品的三次測(cè)量的平均值。同時(shí)給出了這些處理間的最小顯著差異（LSD）（P<0.05）和標(biāo)準(zhǔn)誤（SE），n=3。

CAW對(duì)蘋果根區(qū)土壤NO和N?O濃度的影響

5-20厘米土層的原位NO濃度測(cè)量顯示，與對(duì)照（170.6μmol l?1）相比，施用CAW（分別為5、10、20和40 g kg?1CAW）后NO含量顯著降低（分別為123.8、139.7、156.5和144.9μmol l?1）；平均降低8-27%。類似地，與對(duì)照相比，施用5、10、20和40 g kg?1CAW后，CAW改良使N?O濃度分別顯著降低了30%以上、14%、16%和32%。此外，CAW處理也影響了蘋果根區(qū)土壤不同深度的N?O濃度。

使用Pearson相關(guān)系數(shù)來(lái)識(shí)別不同比例CAW施用后土壤特性與氮轉(zhuǎn)化功能基因之間的關(guān)系。AOA amoA基因拷貝數(shù)與土壤MBN（r=-0.588,P<0.05）和NO??-N（r=-0.838,P<0.01）呈負(fù)相關(guān)，而AOB amoA基因拷貝數(shù)與土壤MBC（r=0.546,P<0.05）呈正相關(guān)，與土壤NO??-N（r=-0.524,P<0.05）呈負(fù)相關(guān)。nirS基因拷貝數(shù)與土壤MBN和NO??-N呈負(fù)相關(guān)（分別為r=-0.651和-0.933,P<0.01）。平均土壤NO濃度與AOA amoA和nirS基因的豐度呈正相關(guān)（分別為r=0.820和0.796,P<0.01），平均N?O含量與AOA amoA基因豐度呈正相關(guān)（r=0.536,P<0.05）。NR和NiR活性與土壤特性之間沒(méi)有顯著相關(guān)性。

基于相關(guān)程度，選擇CAW改良后的土壤變量進(jìn)行RDA，并匯總功能基因豐度。選定的土壤變量為MBC、MBN、MBP、NO??-N、NO??-N、NH??-N、NO和N?O。表S6（支持信息）給出了RDA前四個(gè)軸的特征值，按大小降序排列。前兩個(gè)軸分別解釋了基因豐度變異的79.2%和12.9%。RDA雙標(biāo)圖表明，土壤特性的差異影響了CAW施用下氮轉(zhuǎn)化微生物功能基因的豐度。圖4（a）中紅色箭頭的長(zhǎng)度表示每個(gè)土壤因子在解釋功能基因豐度方面的相對(duì)重要性，而箭頭之間的角度表示它們相關(guān)的程度。土壤NO??-N和NO與RD1關(guān)系密切，分別在該軸上具有最大正值和負(fù)值（分別為0.9632和-0.7954），而土壤MBC和NO??-N在RD2上分別具有最大正值和負(fù)值（分別為0.3976和-0.3890）。