近日，資源與環(huán)境學(xué)院諸葛玉平教授團(tuán)隊(duì)在《Agriculture, Ecosystems and Environment》發(fā)表了題為“ N2O emissions from soils under short-term straw return in a wheat-corn rotation system are associated with changes in the abundance of functional microbes” 的研究論文。林繼彤碩士為該論文的第一作者，潘紅副教授和諸葛玉平教授為該論文的通訊作者。
秸稈還田是一種有效的保護(hù)性耕作措施，可以改善土壤性質(zhì)，提高作物產(chǎn)量，是重新利用農(nóng)業(yè)生物能源副產(chǎn)品的有效手段之一。華北平原小麥-玉米輪作農(nóng)田系統(tǒng)中，不同秸稈還田模式對(duì)硝化過程和反硝化過程驅(qū)動(dòng)的N2O排放微生物機(jī)制尚不明確。本研究基于小麥和玉米秸稈全還田（CWSR），僅小麥秸稈還田（WSR），以及秸稈不還田（NSR）三種秸稈還田方式研究不同秸稈還田模式下N2O的微生物排放機(jī)制。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，相比不還田，秸稈還田（CWSR和WSR）處理的土壤N2O排放總量顯著增加了31.74%和12.37%。結(jié)構(gòu)方程模型（SEM）分析發(fā)現(xiàn)，秸稈還田通過影響AOB-amoA基因、nirK基因和nosZ基因間接影響N2O排放。總的來說，短期秸稈還田增加小麥-玉米輪作系統(tǒng)的N2O排放量，主要是通過增加硝化過程AOB-amoA和反硝化過程nirK基因豐度，減少nosZ基因豐度，從而刺激N2O排放。因此，理論層面上，調(diào)控硝化和反硝化過程的功能基因活性和豐度對(duì)于溫室氣體減排和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。
圖1. 不同秸稈還田模式土壤N2O排放通量和N2O排放總量
秸稈還田顯著影響N2O排放。與不還田（NSR）相比，小麥和玉米秸稈還田（CWSR）以及僅小麥秸稈還田（WSR）的N2O排放總量顯著增加了31.74%和12.37%。
圖2. 秸稈還田對(duì)N2O排放的微生物影響機(jī)制結(jié)構(gòu)方程模型
結(jié)構(gòu)方程模型（SEM）表明秸稈還田通過影響AOB-amoA基因、nirK基因和nosZ基因進(jìn)而間接影響N2O釋放。
該研究分析發(fā)現(xiàn)，秸稈還田增加N2O排放的微生物機(jī)制是促進(jìn)硝化過程AOB-amoA基因和反硝化過程nirK基因，從而刺激N2O產(chǎn)生；同時(shí)抑制nosZ基因，進(jìn)而抑制N2O還原。研究結(jié)果對(duì)于農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)溫室氣體減排和農(nóng)業(yè)廢棄物的綜合高效利用具有重要的理論指導(dǎo)意義。
該研究得到了山東省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（重大科技創(chuàng)新工程）項(xiàng)目，以及財(cái)政部和農(nóng)業(yè)農(nóng)村部：國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系的資助。
編 輯：萬 千
審 核：賈 波
