生物炭连续施用对农田土壤氮转化微生物及N2O排放的影响

• 作者: 张阳阳 杨家蘅 王晨阳 缑培欣 董成 谢迎新 郭天财 陈智勇 马冬云
• 来源期刊: 中国农业科学
• 关键词: 生物炭 农田 土壤微生物 氮转化功能基因 N2O排放 夏玉米
• 年，卷（期）: 2020,（19）
• 所属期刊栏目: 土壤肥料·节水灌溉·农业生态环境
• 页码范围: 4024-4034
• 页数: 11页
• 语种: 中文
• DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2020.19.015

摘要

[目的]研究连续添加生物炭6年后对农田土壤氮转化相关微生物功能基因的影响,揭示生物炭影响作物产量和N2O排放的微生物学机制,并为生物炭的推广使用提供理论依据.[方法]通过在潮土农田设置O(BC0,对照)、2.25(BCL,低量)、6.75(BCM,中量)和11.25 t·hm-2(BCH,高量)4个秸秆生物炭量处理的田间定位试验,采用田间观测、化学分析、荧光定量PCR (qPCR)技术,系统研究施用生物炭对氧化亚氮(N2O)排放、氨单加氧酶(amoA)、亚硝酸还原酶(nirK、nirS)、氧化亚氮还原酶(nosZ)基因丰度及夏玉米产量的影响.[结果]与对照BC0处理相比,施用生物炭可显著提高夏玉米籽粒产量,且BCM处理籽粒产量达到最大值10 811 kg·hm-2,显著降低夏玉米生育期N2O累积排放量,并以BCM处理减少N2O排放效果最优.研究还发现,在夏玉米多个生育时期,与对照比较,生物炭施用可以显著提高耕层土壤无机氮储量和土壤含水量.此外,随着生物炭施用量增加,土壤氨氧化古菌(A0A)基因拷贝数在夏玉米大喇叭口期和成熟期均表现为先上升后下降趋势,且两个时期均以BCM处理最高,而氨氧化细菌(A0B)基因拷贝数在夏玉米大喇叭口期和成熟期分别为BCH处理和BCM处理最高.与对照相比,中、高量生物炭施用(BCM、BCH处理)可显著提高夏玉米大喇叭口期和成熟期土壤反硝化作用功能相关基因(nirK、nirS、nosZ)拷贝数.相关性分析表明,夏玉米成熟期土壤N2O排放通量与土壤硝态氮、土壤含水量、A0A、A0B、nirK、nirS、nosZ呈显著负相关关系.[结论]施用生物炭通过增加土壤微生物氮转化功能基因丰度进而降低土壤N2O排放,通过增加土壤耕层无机氮储量和土壤水分含量进而提高作物产量,并以中等用量(6.75 t·hm-2)施用效果最优.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	郭天财		202	5504	39.0	61.0
2	王晨阳		122	3547	34.0	52.0
3	马冬云		62	1854	23.0	41.0
4	谢迎新		37	714	17.0	26.0
5	董成		3	2	1.0	1.0
6	陈智勇		2	2	1.0	1.0
7	杨家蘅		2	1	1.0	1.0
8	张阳阳		1	0	0.0	0.0
9	缑培欣		1	0	0.0	0.0