微生物の窒素の鉱化作用は、厚い黄土の堆積物で農地からリンゴ園への変換によってわずかに影響を受けます

土壌炭素や窒素サイクルに不可欠な有機窒素の鉱化作用は、深部バドースゾーンの硝酸貯留層の最大の貢献者です。深い土壌内の微生物窒素鉱化（MNM）、特に集中的な農業活動と厚い土壌視野を持つ地域では、ほとんど無視されています。そのため、この研究の目的は、栽培された農地と2つのリンゴ園の下にある9つの10 mプロファイル内のチアを掘り出した微生物構造とネットワークを調査することにより、この知識のギャップに対処することを目的としています。結果は、農地と比較して、リンゴの果樹園が、よく発達した根系と化学肥料の過剰使用により、より深い土壌層内でかなりの水不足と窒素蓄積を有していることを示した。しかし、チアを掘り出した微生物の多様性、組成、および存在量はすべて、さまざまな土地利用タイプの影響を受けるのではなく、土壌の深さを持つ有意なばらつきを示しました。さらに、多様性の指標と遺伝子の存在量は土壌の深さとともに減少し、関連する土壌微生物には19の門、29のクラス、72の順序、114の家族、197属が含まれ、アクチノバクテリアとプロテオバクテリアは2つの主要な細菌系です。微生物の共起ネットワークは、Apple Orchardsの下にシンプルでした。深い不飽和ゾーン内のチアを覆う微生物は、総窒素、有機炭素、利用可能なカリウムなどの深さ依存性の土壌栄養素の影響を大きく受けました。限られた植物根バイオマスと乾燥土壌層の阻害効果はどちらも炭素源の利用可能性を制限し、深い土壌内のMNMプロセスにさらに干渉しました。したがって、かなりの植物誘発性の生態式結果にもかかわらず、農地から厚い黄土堆積物内のリンゴ園への変換後、深さ依存のMNMプロセスはわずかに影響を受けました。この研究は、深い生物圏の微生物ダイナミクスに関する重要な洞察を提供し、それにより、グローバルな深い不飽和ゾーン内の深さ依存の生物地球化学サイクルの理解に貢献します。

Organic nitrogen mineralization, indispensable to soil carbon and nitrogen cycles, is the largest contributor to nitrate reservoirs in deep vadose zones. The microbial nitrogen mineralization (MNM) within deep soils, particularly in regions with intensive agricultural activities and thick soil horizons, has been largely disregarded. As such, this study aims to address this knowledge gap by investigating the chiA-harboring microbial structure and network within nine 10-m profiles beneath cultivated farmland and two apple orchards. The results showed that apple orchards, compared to farmland, had considerable water deficit and nitrogen accumulation within deeper soil layers due to well-developed root systems and the overuse of chemical fertilizers. However, the chiA-harboring microbial diversity, composition, and abundance all exhibited significant variations with soil depths rather than being influenced by different land use types. Moreover, the diversity indices and gene abundances decreased with soil depths, and the related soil microbes included 19 phyla, 29 classes, 72 orders, 114 families, and 197 genera, with Actinobacteria and Proteobacteria being the two major bacterial phyla. The microbial co-occurrence network was simper beneath apple orchards. The chiA-harboring microorganisms within deep unsaturated zones were greatly influenced by the depth-dependent soil nutrients, such as total nitrogen, organic carbon, and available potassium. The limited plant root biomass and the inhibitory effects of dried soil layers both restricted the availability of carbon sources, which further interfered with the MNM processes within deep soils insignificantly. Therefore, despite the considerable plant-induced ecohydrological consequences, the depth-dependent MNM processes were slightly affected after the transformation from farmland to apple orchards within thick loess deposits. This study offers crucial insights into microbial dynamics of the deep biosphere, thereby contributing to our understanding of depth-dependent biogeochemical cycles within global deep unsaturated zones.