农学院温晓霞教授团队在长期保护性耕作农田氮功能微生物群落变化调节农田土壤N2O排放方面取得进展
近日，农学院温晓霞教授团队在保护性耕作引起的氮功能微生物群落变化调节农田土壤N2O排放方面取得进展，研究成果以“Continuous application of conservation tillage affects in situ N2O emissions and nitrogen cycling gene abundances following nitrogen fertilization”为题在《Soil Biology & Biochemistry》发表。农学院博士研究生王威雁为第一作者，温晓霞教授与团队青年教授莫非为论文共同通讯作者。
温室气体排放是引起全球气候变化的主要因素，而农业活动是温室气体排放的重要来源。氧化亚氮（N2O）增温潜势大，是农田温室气体排放主要组成部分。保护性耕作被普遍认为是一种改善土壤健康和减少农田N2O排放的农业管理措施，在我国北方农田大面积推广应用。此外，氮肥的施用有助于提高粮食产量，但是大量施用造成了一些环境问题，特别是N2O向大气中排放。土壤N2O的排放与土壤氮功能微生物活动过程密切相关，而保护性耕作对土壤氮素的转化及微生物群落结构和功能会产生影响。然而，长期保护性耕作下农田施肥后原位土壤N2O排放的微生物作用机制尚不清楚。本研究基于长期保护性耕作定位试验，通过绝对定量PCR、扩增子测序以及宏基因组测序等方法对不同耕作处理土壤氮功能微生物结构和功能进行研究，并采用结构方程模型探讨了长期保护性耕作农田土壤性质和微生物特性与N2O排放的关系，初步揭示了保护性耕作农田N2O排放及相关氮功能微生物的作用机理。结果表明，深松耕及免耕通过改变土壤理化性质，调节了氮功能微生物群落结构和多样性，增强了保护性耕作农田土壤N2O汇的能力，减弱了N2O源的能力，最终实现了N2O排放的减少。这一研究为进一步全面揭示保护性耕作农田土壤氮功能微生物群落、N2O排放和还原潜在的微生物作用机制提供了科学依据。
图1农业生态系统土壤N2O排放峰值期氮循环模式图：基因水平 (A)、物种水平(B)、显著差异基因(C)和显著差异物种(D)。
绿色代表在免耕土壤中丰度下降，红色代表在免耕土壤中丰度上升。
本研究得到了国家自然基金项目（31671643, 31761143003和 31971860）资助。