短期培养下抑制剂烯丙基硫脲对土壤硝化作用及微生物的影响

作     者：沈晓忆 夏围围 次仁拉姆 李乙坤 SHEN Xiaoyi;XIA Weiwei;Cirenlamu;LI Yikun

作者机构：南京信息工程大学应用气象学院/江苏省农业气象重点实验室南京210044 

出 版 物：《土壤学报》 (Acta Pedologica Sinica)

年 卷 期：2021年第58卷第6期

页      面：1552-1563页

核心收录：

学科分类：07[理学] 09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 0713[理学-生态学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(41501267) 土壤与农业可持续发展国家重点实验室开放课题(Y20160025)资助 

主　　题：烯丙基硫脲(ATU) 双氰胺(DCD) 硝化作用 N_(2)O 土壤微生物 

摘      要：硝化抑制剂烯丙基硫脲(ATU)对土壤硝化作用及温室效应的影响及机理尚不清楚。采集典型旱地土壤,进行21 d室内微宇宙培养,探究氮肥与不同剂量ATU(分别为氮素用量的1%、5%、10%、15%和20%)配施对土壤硝化作用及N_(2)O和CO_(2)排放通量的影响,并通过实时荧光定量PCR和高通量测序16S rRNA基因技术监测硝化微生物群落变化,同时与传统硝化抑制剂双氰胺(DCD)进行保氮减排效果的对比。结果表明,与未施加氮肥的对照(CK)相比,单施氮肥(N)显著提高土壤硝化强度并促进N_(2)O排放。DCD能显著抑制硝态氮和N_(2)O的积累,抑制效率分别为68.6%和93.3%。而低浓度ATU对土壤硝化作用无影响,仅在高浓度具有抑制效应,且抑制效率最高仅为14.7%。所有ATU处理N_(2)O排放量均显著降低,降幅为60.3%~68.2%,仍远高于DCD处理。处理间N_(2)O和CO_(2)的综合温室效应强弱顺序为NATU+NDCD+N≈CK,不同ATU施用量处理之间差异不显著。相关分析发现氨氧化细菌(AOB),而不是氨氧化古菌(AOA)和全程氨氧化细菌(Comammox),与土壤硝态氮积累和N_(2)O排放显著正相关,与土壤pH显著负相关。高通量测序结果表明Nitrosovibrio tenuis类型AOB对氮肥诱导的硝化过程起主导作用。此外,ATU和DCD还能显著提高Cupriavidus,并降低Patulibacter、Aeromicrobium、Actinomycetospora、Defluviicoccus和Acidipila等微生物属在群落中的相对丰度。该研究为深化土壤碳氮循环理论,合理使用硝化抑制剂以及减缓温室气体排放提供科学依据。