生物炭配施硝化抑制剂降低稻田土壤NH3和N2O排放的微生物机制

文献类型： 中文期刊

第一作者： 何莉莉

作者： 何莉莉;黄佳佳;王梦洁;刘玉学;吕豪豪;汪玉瑛;杨生茂

作者机构：

关键词： 稻田;生物炭;硝化抑制剂;NH3排放;N2O排放;amoA基因拷贝数;nosZ基因拷贝数

期刊名称： 植物营养与肥料学报

ISSN：

年卷期： 2023 年 011 期

页码： 2030-2041

收录情况： 北大核心 ; CSCD

摘要： 【目的】研究生物炭和硝化抑制剂对稻田土壤主要活性氮气体（NH3和N2O）排放的影响及机制，以提升施用生物炭与硝化抑制剂的减排效果。【方法】采集浙江典型水稻土进行盆栽试验。试验设置5个处理：不施氮肥（N0）、仅施尿素（Urea）、尿素配施硝化抑制剂（DMPP）、尿素配施生物炭（BC）、尿素配施硝化抑制剂和生物炭（BCDM）。从水稻插秧后开始，利用密闭箱-气相色谱法和Drage-Tube法分别监测土壤N2O及NH3排放，在基肥、分蘖肥和穗肥后，取田面水和渗漏水样，测定无机氮浓度。在水稻收获后，采集鲜土提取土壤微生物DNA，利用qPCR技术分析测定氨氧化细菌（AOB）、氨氧化古菌（AOA）的amoA以及氧化亚氮还原酶nosZ的基因拷贝数。【结果】施基肥后，各处理没有显著提升田面水中的NH4+-N浓度；追施分蘖肥和穗肥后，BC和DMPP处理显著提升田面水NH4+-N浓度，最高达35.4 mg/L;BCDM及DMPP处理分别降低田面水NO3--N浓度达80.0%及56.9%。与Urea处理相比，BC和DMPP单施或配施均显著降低田面水累计氮损失量，降幅最大为95.6%（BCDM）。Urea处理20和40 cm深度土层的累积渗漏氮损失量为N 3.67 kg/hm~2,BC、BCDM及DMPP处理分别降低了累积渗漏氮损失量16.5%、27.9%及37.4%。与Urea处理相比，BC、DMPP和BCDM处理分别显著降低N2O累积排放量约31.5%、64.0%和57.6%；施加DMPP使氨累积排放量显著增加了10.5%，而BC与DMPP配施或BC单独施用降低了氨累积排放，降幅分别为25.2%和21.6%。水稻生育期内，BC、BCDM、DMPP、N0和Urea处理由氨排放带来的N2O间接排放对N2O总排放的贡献率分别为83.9%、90.2%、90.5%、52.9%和82.0%。qPCR结果显示，与Urea处理相比，BC、DMPP和BCDM处理土壤AOA的amoA基因拷贝数较Urea处理增加48.0%～73.4%,AOB的基因拷贝数降低了62.7%～195.6%（P＜0.05）。DMPP和BCDM处理nosZ基因拷贝数较Urea处理分别增加了3.7%和14.8%。【结论】生物炭和DMPP与尿素同时基施可显著降低土壤amoA-AOB基因拷贝数，减缓土壤铵离子的硝化过程，从而降低NO3--N浓度，减少稻田田面水、渗漏水中的无机氮浓度；增加N2O还原酶nosZ基因拷贝数，促进N2O还原能力，降低N2O （N2O直接排放和NH3带来的间接排放）总排放量32.2%，是同时有效减少N2O排放和氨挥发的有效措施。

分类号： S156

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