施肥、硝化抑制劑和溫度對農(nóng)田土壤N2O釋放的影響及其微生物驅(qū)動機(jī)制.pdf

1、氧化亞氮（N2O）作為三大溫室氣體之一和臭氧破壞氣體，其人為增長的主要來源是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動。土壤N2O釋放的溫度敏感性變異很大，可對未來氣候產(chǎn)生不同的反饋效應(yīng)，但控制該過程的微生物機(jī)制尚不清楚。土壤N2O主要來源于硝化和反硝化過程，它們均與土壤微環(huán)境中的水分、氧氣及氮素形態(tài)條件等有著密切聯(lián)系。不同種類的肥料進(jìn)入土壤后對土壤的理化性質(zhì)影響不一，同時土壤質(zhì)地又與土壤其它理化性質(zhì)有著復(fù)雜的交互作用，這些都影響著土壤N2O的產(chǎn)生。尿素、硝化抑制劑

2、（N I)及兩者配施，有機(jī)肥、無機(jī)肥以及兩者配施是我國普遍應(yīng)用的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)措施，且對土壤N2O釋放有明顯影響。本項目首先研究了尿素及NI對N2O釋放的影響及硝化微生物的響應(yīng)，然后通過試驗選出最適的手段來抑制硝化過程，從而分途徑研究長期施肥對土壤N2O釋放溫度敏感性的影響和微生物驅(qū)動機(jī)制。最后通過調(diào)查全國不同類型土壤，總結(jié)影響土壤N2O排放溫度敏感性的因素和微生物機(jī)理。
　　研究結(jié)果表明：
　?、懦蓖梁退就罭2O釋放隨使用尿素

3、而增加，但尿素添加NI(Nitrapyrin)后顯著降低。潮土和水稻土中Nitrapyrin抑制硝化作用降低N2O的釋放與氨氧化細(xì)菌（AOB)豐度顯著正相關(guān)，黑土中尿素和Nitrapyrin對硝化作用和N2O釋放較弱的促進(jìn)和抑制作用也與其對應(yīng)的AOB豐度相關(guān)；三種土壤中N2O釋放速率的變化都與氨氧化古菌（AOA)豐度無相關(guān)性。潮土中尿素使用改變了 AOB的群落結(jié)構(gòu)，水稻土和黑土中AOB的群落結(jié)構(gòu)無變化。三種土壤的AOA群落結(jié)構(gòu)都未隨試驗

4、處理有顯著變化。
　?。?)不同濃度的乙炔和Nitrapyrin都能有效抑制由使用尿素帶來的土壤N2O釋放。低濃度的Nitrapyrin抑制效果較差，高濃度的Nitrapyrin在培養(yǎng)后期效果不夠理想。乙炔最適合用于較長時間的土壤培養(yǎng)試驗。
　　（3)長期施用有機(jī)肥顯著提高N2O釋放的溫度敏感性（Q10），并增加由反硝化途徑產(chǎn)生的N2O比例。施肥能改變氨氧化微生物和反硝化微生物的種群豐度和群落結(jié)構(gòu)。只有型反硝化菌的群落結(jié)構(gòu)對

5、溫度的變化敏感，并且其豐度與N2O釋放速率有很強(qiáng)的正相關(guān)關(guān)系。AOB和nirK的基因豐度與N2O釋放之間也有較弱的相關(guān)性。除直接影響外，溫度還通過NH4+濃度和nirS-型反硝化菌對N2O釋放產(chǎn)生間接影響。以上結(jié)果表明，長期施肥，尤其是有機(jī)肥可以通過調(diào)控nirS-型反硝化菌的種群豐度和群落結(jié)構(gòu)來加強(qiáng)由升溫所提高的N2O釋放。
　?。?)在對全國12種不同類型土壤的調(diào)查中，N2O釋放的受土壤無機(jī)氮含量、全氮含量、有機(jī)質(zhì)含量和土壤質(zhì)地

6、的影響，與pH無顯著相關(guān)。土壤質(zhì)地越粘，N2O釋放的越低。粘土類土壤的N2O溫度敏感性主要來源于化學(xué)過程，而壤土類土壤的N2O釋放主要與反硝化微生物的豐度顯著相關(guān)?？扇苄杂袡C(jī)氮（DON)對不同質(zhì)地類型的土壤N2O產(chǎn)生溫度敏感性都有非常關(guān)鍵的作用。
　　本文揭示了長期施用有機(jī)肥對土壤N2O排放的Q10有非常顯著的提高，反硝化過程是貢獻(xiàn)土壤N2O排放溫度敏感性的主要途徑，并且這一過程主要伴隨著nirS-型反硝化菌的生長。N2O排放溫度