化肥减量与有机物料添加对华北潮土微生物氮循环功能基因丰度和氮转化遗传潜力的影响

作     者：李胜君 胡菏 李刚 王蕊 赵建宁 张贵龙 修伟明 LI Shengjun;HU He;LI Gang;WANG Rui;ZHAO Jian-ning;ZHANG Gui-long;XIU Wei-ming

作者机构：农业农村部环境保护科研监测所天津300191 

出 版 物：《环境科学》 (Environmental Science)

年 卷 期：2022年第43卷第10期

页      面：4735-4744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：农业农村部环境保护科研监测所基础前沿项目(2021-jcqyrw-xwm) 公益性行业(农业)科研专项(201503121-04) 中国农业科学院科技创新工程项目 

主　　题：化肥减量 有机物料 N循环功能微生物 丰度 N转化遗传潜力 小麦-玉米轮作 

摘      要：有机物料作为生态友好型的化肥替代品为农业生态系统带来了巨大的经济和环境效益.然而,在化肥减量的基础上添加有机物料会对土壤氮(N)循环产生何种影响依旧知之甚少.在此,设置了常规施肥(NPK)、化肥减量(NPKR)、化肥减量配施秸秆(NPKRS)、化肥减量配施有机肥(NPKRO)、化肥减量配施秸秆和有机肥(NPKROS)共5种施肥处理,采用实时定量PCR方法测定微生物N循环功能基因丰度,并估算微生物N转化遗传潜力.结果表明,与NPK处理相比,有机物料添加显著增加了参与有机N分解、N固定和N还原的异养微生物数量,而降低了执行氨氧化的自养微生物丰度.因此,异养微生物的比例增加,自养微生物的比例降低.施肥措施变化显著提高了微生物N存储和气态N排放潜力,降低了NO^(-)_(3)淋溶潜力,N_(2)O还原潜力也有所提升.基于距离的冗余分析(db-RDA)表明,5种施肥处理间N循环功能基因丰度差异显著(PERMANOVA,P=0.002),NH^(+)_(4)是驱动这种变化的关键因子,施用有机肥有利于异养N循环功能微生物,并且同时加入秸秆增强了这种影响.Pearson相关分析表明N存储潜力和气态N排放潜力均与NH^(+)_(4)含量显著负相关;NO^(-)_(3)淋溶潜力与SOC和TN含量显著负相关,而与NH^(+)_(4)含量显著正相关.综上所述,在化肥减量基础上添加有机物料有利于增加农田土壤N库,降低土壤N淋溶损失,甚至在特定环境下可以降低N_(2)O排放的环境风险.