华北农学报

作者：王凌, 张国印, 刘孟朝, 孙世友, 刘蕾, 茹淑华, 赵欧亚, 李博文

单位：1. 河北农业大学 资源与环境科学学院, 河北 保定 071001;；2. 河北省农林科学院 农业资源环境研究所, 河北 石家庄 050051;；3. 河北省肥料技术创新中心, 河北 石家庄 050051

关键词：设施菜田,氮源气体减排,氨氧化古菌,硝化抑制剂,微生物功能基因,

基金：国家重点研发专项（2016YFD0801005）；国家留学基金（CSC201408130101）；河北省重点研发计划（18223613D）；河北省自然科学基金（C2020301007）

开展了以减少设施菜田系统中氮源气体损失、提高肥料利用率为目的的田间试验。以设施黄瓜为例，通过设置对比常规施肥、减量施肥与不同硝化抑制剂型配比试验，连续5 a定位监测不同施肥处理下氮源气体排放规律，基于qPCR结果分析了氮源气体排放与氨氧化古菌AOA的互作关系，并应用高通量Illumina MiSeq平台测序，利用PICRUSt对16S rDNAV3-V4区基因系列数据进行分析，基于KEGG数据库对与氮代谢相关的功能基因进行了鉴定。结果表明，北方设施黄瓜-土壤系统的5个不同施肥处理中，增施硝化抑制剂DCD（处理In-1）与常规施肥（处理FT）和减量施肥（处理OPT）相比，每年向环境排放的氮氧化物（NOx）排放总量分别减少76.5%和71.8%，减量施肥（处理OPT）和增施DCD分别比常规施肥（处理FT）氧化亚氮（N2O）年排放总量减少28.4%和21.8%。明确了北方石灰性褐土设施黄瓜菜田中，增施DCD可显著抑制氨氧化古菌AOA种群数量，效果优于吡啶；氨氧化古菌AOA对NOx排放起调控作用，氨氧化古菌AOA amoA基因拷贝数与土壤NOx排放通量之间呈指数正相关关系：Y=121.18e3E-08x（R2=0.840 5，P<0.05）。基于KEGG数据库的鉴定结果显示，在肥料减施（处理OPT）和硝化抑制剂（处理In-2）调控的土壤中，与同化途径相关的烯酰水合酶（K01692）、底物结合蛋白（K02035）以及转运系统ATP结合蛋白（K09687）系统代谢通路相关的功能基因相对丰度高，是响应上述调控变化最为敏感的氮循环途径。5 a间，与常规施肥（处理FT）相比，减量施肥（处理OPT）和增施DCD（处理In-1）的肥料偏生产力分别提升了32.1%~38.2%和17.8%~21.9%。因此，在北方设施菜田中，增施施氮量15%的硝化抑制剂和减量25%的肥料施用，可有效减少农田氮源气体排放损失，提高肥料利用率，并且明确了随着氨氧化古菌AOA种群数量的增加，NOx的排放通量呈指数锐升的关系。为实现农业面源污染有效防控，促进我国农业高质量绿色发展提供了有力的科学依据。

来源：2021年第2期

《华北农学报》期刊编辑部

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