过量施肥对设施菜田土壤菌群结构及N 2 O产生的影响

背景 N 2 O是一种很强的温室气体, 其温室效应强度大约是CO 2 的265倍。土壤氮肥施加量是影响N 2 O排放的重要因素, 而厌氧条件下微生物反硝化则是N 2 O产生的重要途径。 目的 研究过量施肥条件下蔬菜大棚土壤菌群结构变化及其对N 2 O气体排放的影响。 方法 利用自动化培养与实时气体检测系统(Robot)监测土壤厌氧培养过程中N 2 O和N 2 排放通量, 比较过量施肥和减氮施肥模式下土壤N 2 O排放模式的差异。通过Illumina二代测序平台对这2种不同施肥处理的土壤微生物群落进行高通量测序, 研究不同施肥量对土壤菌群组成的影响。 结果 过量施肥土壤中硝酸盐的含量大约是减氮施肥土壤的2倍, 通过添加硝酸盐使2种土壤的硝酸盐含量均为60 mg/kg或为200 mg/kg时, 过量施肥土壤在厌氧培养前期N 2 O气体的产生量及产生速度都明显高于减氮施肥土壤。另外, 过量施肥导致土壤菌群结构发生显著改变, 并且降低了土壤微生物的多样性。相对于减氮施肥, 过量施肥方式富集了 Rhodanobacter 属的微生物。PICRUSt预测结果显示, 传统施肥没有显著改变反硝化功能基因相对丰度。 结论 长期过量氮肥施用显著增加了土壤N 2 O的排放, 可能原因是施肥改变了包括氮转化相关微生物在内的土壤菌群组成, 从而影响了土壤N 2 O气体的形成与还原过程。