近日，農學院溫曉霞教授團隊在保護性耕作引起的氮功能微生物群落變化調節農田土壤N2O排放方面取得進展，研究成果以“Continuous application of conservation tillage affects in situ N2O emissions and nitrogen cycling gene abundances following nitrogen fertilization”為題在《Soil Biology & Biochemistry》發表。農學院博士研究生王威雁為第一作者，溫曉霞教授與團隊青年教授莫非為論文共同通訊作者。
溫室氣體排放是引起全球氣候變化的主要因素，而農業活動是溫室氣體排放的重要來源。氧化亞氮（N2O）增溫潜勢大，是農田溫室氣體排放主要組成部分。保護性耕作被普遍認為是一種改善土壤健康和减少農田N2O排放的農業管理措施，在我國北方農田大面積推廣應用。此外，氮肥的施用有助於提高糧食產量，但是大量施用造成了一些環境問題，特別是N2O向大氣中排放。土壤N2O的排放與土壤氮功能微生物活動過程密切相關，而保護性耕作對土壤氮素的轉化及微生物群落結構和功能會產生影響。然而，長期保護性耕作下農田施肥後原位土壤N2O排放的微生物作用機制尚不清楚。本研究基於長期保護性耕作定位試驗，通過絕對定量PCR、擴增子測序以及宏基因組測序等方法對不同耕作處理土壤氮功能微生物結構和功能進行研究，並採用結構方程模型探討了長期保護性耕作農田土壤性質和微生物特性與N2O排放的關係，初步揭示了保護性耕作農田N2O排放及相關氮功能微生物的作用機理。結果表明，深松耕及免耕通過改變土壤理化性質，調節了氮功能微生物群落結構和多樣性，增强了保護性耕作農田土壤N2O匯的能力，减弱了N2O源的能力，最終實現了N2O排放的减少。這一研究為進一步全面揭示保護性耕作農田土壤氮功能微生物群落、N2O排放和還原潜在的微生物作用機制提供了科學依據。
圖1農業生態系統土壤N2O排放峰值期氮迴圈模式圖：基因水准（A）、物種水准（B）、顯著差异基因（C）和顯著差异物種（D）。
綠色代表在免耕土壤中豐度下降，紅色代表在免耕土壤中豐度上升。
本研究得到了國家自然基金項目（31671643，31761143003和31971860）資助。
論文連結：https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2021.108239
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