生物有机肥施用对土壤氧化亚氮排放的影响及微生物驱动机制(附件)
本文通过室内培养实验，研究了有机肥施用、有机肥接种木霉及将有机肥灭菌对土壤N2O排放及硝化反硝化功能微生物丰度的影响。试验共设六个处理CK（空白对照处理）、T（土壤接种木霉处理）、OF（有机肥处理）SOF（灭菌有机肥处理）、OT（有机肥接种木霉处理）、SOT（灭菌有机肥接种木霉处理），观察研究土壤N2O的排放及氨氧化古菌AOA和氨氧化细菌AOB及反硝化功能基因nirS、nirK、nosZ的丰度变化。结果表明有机肥施用对N2O的排放有显著影响、并且显著增加AOB的丰度；接种木霉可显著增加nirS的丰度进而增加N2O排放；是否灭菌无显著影响。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1 材料与方法2
1.1 材料 2
1.2 方法 2
1.2.1 气体采集方法2
1.2.2 理化性质测定方法3
1.2.3 微生物基因丰度测定方法3
2 结果与分析3
2.1 N2O和CO2排放通量3
2.1.1 N2O排放通量4
2.1.2 N2O累计排放量4
2.1.3 CO2排放通量5
2.1.4 CO2累计排放量5
2.2 土壤理化性质变化5
2.2.1 土壤硝态氮5
2.2.2 土壤铵态氮6
2.2.3 土壤pH6
2.2.4 土壤电导率（EC）7
2.2.5 土壤溶解性有机碳7
2.3 功能基因丰度变化8
2.3.1 16S rRNA8
2.3.2 AOA8
2.3.3 AOB9
2.3.4 nosZ9
2.3.5 nirS10
2.3.6 nirK10
3 讨论11
3.1 生物有机肥施用对N2O排放的影响11
3.1 生物有机肥施用对N2O排放的功能微生物丰度的影响11
致谢11
参考文献12
生物有机肥施用对土壤氧化亚氮排放的影 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
响及微生物驱动机制
引言
大气温室气体浓度升高引起的全球变暖是当今全球性的环境问题，也是人类社会面临的威胁。氧化亚氮（N2O）是地球上主要的温室气体之一，它使得氮沉降不断升高，进而加剧土壤的酸化；并且通过参与各种光化学反应破坏臭氧层，从而带来全球气候变暖等一系列危害。
在众多N2O产生源中，土壤是重要排放源，占整个生物圈排放总量的90% 左右[14]。据IPCC第四次评估报告显示，农业温室气体排量占总排放量的13.5%，其中农田N2O的排放占全球人为N2O排放总量的60%[5]。据联合国粮农组织预测，由于全球化肥和有机氮肥施用量的持续增加，到2030 年农业N2O排放量将增加3560%[6]。因此，准确估算农业N2O排放量并寻找减缓农业N2O排放的有效措施在全球变暖研究中十分重要。
农田土壤N2O的排放主要是由于施用大量氮肥造成的，普遍认为反硝化作用和硝化作用是农田土壤释放N2O的最重要途径[78]。硝化作用（nitrification）是好氧过程，硝化微生物经两个阶段将土壤中的氨或铵盐氧化为亚硝酸盐和硝酸盐[9]。参与第一阶段的亚硝酸细菌将氨或铵盐氧化为NO2?，氨氧化古菌（AOA）和氨氧化细菌（AOB）在此过程中发挥着很大作用，整个硝化过程的反应速度取决于第一阶段，因为这个阶段反应较慢。硝酸细菌在第二阶段将NO2?氧化成NO3?。N2O 是羟胺氧化成NO2N 过程中因化学反应、酶反应或两方面反应而生成的。反硝化作用（denitrification）是在缺氧条件下，硝酸盐或硝态氮被反硝化细菌还原为N2O和N2的过程[10]。该还原反应过程为：NO3→NO2→NO→N2O→N2。其中NO2在亚硝酸还原酶（其编码基因为nirS和nirK）的催化作用下被还原为NO。nirS和nirK是亚硝酸还原酶两种不同的编码基因，氧化亚氮还原酶的编码基因是nosZ[11]，它是反硝化过程中一个关键的功能基因。
随着经济的发展和人口的快速增长，越来越多的化肥被施用以满足更多的生产需求。中国是世界上的农业生产大国，因此寻求农业N2O减排措施在我国亟不可待。而有机肥能改善土壤物理化学特性、提高土壤微生物活性、增加作物产量，对环境更为友好，因此作为新型肥料而被广泛应用到农业生产中。生物有机肥则是在传统有机肥的基础上加入从土壤中筛选出的具有特定功能微生物菌落，对提高作物抗逆性、防御作物病虫害具有良好的效果，在农业生产上也有很好的应用[1213]。木霉菌在自然界分布广泛，其中一些是普遍认可的根际促生真菌，具有促进植株生长和提高作物产量的潜力[1415]。目前有机肥施用对温室气体排放的影响尚存有争议，因此本研究旨在通过对施用不同处理有机肥的研究，来进一步探索有机肥中产生的微生物对土壤中硝化反硝化微生物的影响，进而对温室气体排放的影响。
1 材料与方法
1．1 材料
在南京市蔬菜科学研究所科技园试验大棚中进行土样的采集，此地为亚热带季风气候，四季分明，雨量充沛。供试土壤为黄棕壤，各项理化性质如下：pH为5.76，电导率为583μs/cm，有机质含量22.46 gkg1，速效磷含量10.09 mgkg1，速效钾含量227.5 mgkg1 ，全氮含量1.745 gkg1，NH4+ 7.48mgkg1, NO3 62.61mgkg1。
1．2 方法
共设置六个处理：CK（空白对照处理）、T（土壤接种木霉处理）、OF（有机肥处理）SOF（灭菌有机肥处理）、OT（有机肥接种木霉处理）、SOT（灭菌有机肥接种木霉处理）。每个处理3个重复，同时设置5组3个平行样品在培养期间土壤样品的采集。供试有机肥为氨基酸有机肥，pH为6.62，电导率为42.5μs/cm；灭菌氨基酸有机肥的pH为6.43，电导率为44.85μs/cm。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1 材料与方法2
1.1 材料 2
1.2 方法 2
1.2.1 气体采集方法2
1.2.2 理化性质测定方法3
1.2.3 微生物基因丰度测定方法3
2 结果与分析3
2.1 N2O和CO2排放通量3
2.1.1 N2O排放通量4
2.1.2 N2O累计排放量4
2.1.3 CO2排放通量5
2.1.4 CO2累计排放量5
2.2 土壤理化性质变化5
2.2.1 土壤硝态氮5
2.2.2 土壤铵态氮6
2.2.3 土壤pH6
2.2.4 土壤电导率（EC）7
2.2.5 土壤溶解性有机碳7
2.3 功能基因丰度变化8
2.3.1 16S rRNA8
2.3.2 AOA8
2.3.3 AOB9
2.3.4 nosZ9
2.3.5 nirS10
2.3.6 nirK10
3 讨论11
3.1 生物有机肥施用对N2O排放的影响11
3.1 生物有机肥施用对N2O排放的功能微生物丰度的影响11
致谢11
参考文献12
生物有机肥施用对土壤氧化亚氮排放的影 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
响及微生物驱动机制
引言
大气温室气体浓度升高引起的全球变暖是当今全球性的环境问题，也是人类社会面临的威胁。氧化亚氮（N2O）是地球上主要的温室气体之一，它使得氮沉降不断升高，进而加剧土壤的酸化；并且通过参与各种光化学反应破坏臭氧层，从而带来全球气候变暖等一系列危害。
在众多N2O产生源中，土壤是重要排放源，占整个生物圈排放总量的90% 左右[14]。据IPCC第四次评估报告显示，农业温室气体排量占总排放量的13.5%，其中农田N2O的排放占全球人为N2O排放总量的60%[5]。据联合国粮农组织预测，由于全球化肥和有机氮肥施用量的持续增加，到2030 年农业N2O排放量将增加3560%[6]。因此，准确估算农业N2O排放量并寻找减缓农业N2O排放的有效措施在全球变暖研究中十分重要。
农田土壤N2O的排放主要是由于施用大量氮肥造成的，普遍认为反硝化作用和硝化作用是农田土壤释放N2O的最重要途径[78]。硝化作用（nitrification）是好氧过程，硝化微生物经两个阶段将土壤中的氨或铵盐氧化为亚硝酸盐和硝酸盐[9]。参与第一阶段的亚硝酸细菌将氨或铵盐氧化为NO2?，氨氧化古菌（AOA）和氨氧化细菌（AOB）在此过程中发挥着很大作用，整个硝化过程的反应速度取决于第一阶段，因为这个阶段反应较慢。硝酸细菌在第二阶段将NO2?氧化成NO3?。N2O 是羟胺氧化成NO2N 过程中因化学反应、酶反应或两方面反应而生成的。反硝化作用（denitrification）是在缺氧条件下，硝酸盐或硝态氮被反硝化细菌还原为N2O和N2的过程[10]。该还原反应过程为：NO3→NO2→NO→N2O→N2。其中NO2在亚硝酸还原酶（其编码基因为nirS和nirK）的催化作用下被还原为NO。nirS和nirK是亚硝酸还原酶两种不同的编码基因，氧化亚氮还原酶的编码基因是nosZ[11]，它是反硝化过程中一个关键的功能基因。
随着经济的发展和人口的快速增长，越来越多的化肥被施用以满足更多的生产需求。中国是世界上的农业生产大国，因此寻求农业N2O减排措施在我国亟不可待。而有机肥能改善土壤物理化学特性、提高土壤微生物活性、增加作物产量，对环境更为友好，因此作为新型肥料而被广泛应用到农业生产中。生物有机肥则是在传统有机肥的基础上加入从土壤中筛选出的具有特定功能微生物菌落，对提高作物抗逆性、防御作物病虫害具有良好的效果，在农业生产上也有很好的应用[1213]。木霉菌在自然界分布广泛，其中一些是普遍认可的根际促生真菌，具有促进植株生长和提高作物产量的潜力[1415]。目前有机肥施用对温室气体排放的影响尚存有争议，因此本研究旨在通过对施用不同处理有机肥的研究，来进一步探索有机肥中产生的微生物对土壤中硝化反硝化微生物的影响，进而对温室气体排放的影响。
1 材料与方法
1．1 材料
在南京市蔬菜科学研究所科技园试验大棚中进行土样的采集，此地为亚热带季风气候，四季分明，雨量充沛。供试土壤为黄棕壤，各项理化性质如下：pH为5.76，电导率为583μs/cm，有机质含量22.46 gkg1，速效磷含量10.09 mgkg1，速效钾含量227.5 mgkg1 ，全氮含量1.745 gkg1，NH4+ 7.48mgkg1, NO3 62.61mgkg1。
1．2 方法
共设置六个处理：CK（空白对照处理）、T（土壤接种木霉处理）、OF（有机肥处理）SOF（灭菌有机肥处理）、OT（有机肥接种木霉处理）、SOT（灭菌有机肥接种木霉处理）。每个处理3个重复，同时设置5组3个平行样品在培养期间土壤样品的采集。供试有机肥为氨基酸有机肥，pH为6.62，电导率为42.5μs/cm；灭菌氨基酸有机肥的pH为6.43，电导率为44.85μs/cm。
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