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武汉植物园在钾肥对N2O温室气体排放的调控研究中取得新进展

2021-06-11 | 来源:农业环境生态学科组 李志国| 【  

  氮素(N)在植物生长和品质发育中起着重要的作用。然而,农作物的氮肥利用效率普遍较差。全球范围内,用于农业的氮肥约有50%未被植物吸收,而是以氨(NH3)、硝酸盐(NO3-)、氮氧化物(NOx)等形式流失到环境中,造成严重的环境破坏和气候变化。 

  钾(K)是主要的矿质营养素,是植物生长的关键。它对提高作物产量和品质起着重要作用。因此,全球钾肥需求将增加,预计2023年将达到约4570万公吨。长期大规模施用钾肥可能对土壤氮素转化过程和全球N2O排放产生重大影响,因为添加K+可以通过与NH4+竞争土壤吸附位点直接改变土壤氮的有效性,或通过植物对的N吸收利用影响根际环境而间接影响氮代谢相关微生物的活性。然而,很少有研究强调钾肥对N2O产生及其相关微生物的影响。 

  中国科学院水生植物与流域生态重点实验室、武汉植物园农业环境生态学科组李志国副研究员、陈鹏助理研究员和刘毅研究员,以武汉市郊区的农田土壤为材料,采用六种肥料处理(含钾和两种氮源)进行了盆栽试验。采用静态气相色谱法和高通量测序法,研究了K与不同形态氮的交互作用对N2O通量和硝化反硝化微生物群落丰度的影响。与不施肥对照(CK)相比,硝态氮、氨氮和钾肥的施用显著增加了N2O的排放。但是,钾和硝态氮肥的联合施用显著降低了平均N2O排放量28.3%,而钾和铵态氮的联合施用则增加了22.7%。氨氧化古菌(AOA)和氨氧化细菌(AOB)中硝化基因amoA的丰度随施氮和钾肥的变化而变化,而反硝化基因narGnirKnorlN2O的排放量密切相关。说明氮、钾肥及其交互作用主要通过改变土壤-植物系统中反硝化微生物功能基因的丰度来影响N2O的排放。氮钾配施下,土壤反硝化微生物副球菌属、Rubrivivax属、地杆菌属、链霉菌属和菌丝属是调控土壤N2O的排放的关键物种。 

  本研究得到国家重点研究发展计划(项目编号2016YFD0200108)、国家自然科学基金(项目编号41501313)和中国科学院知识创新计划(项目编号Y455434I02)的资助。研究成果以K fertilizer alleviates N2O emissions by regulating the abundance of nitrifying and denitrifying microbial communities in the soil-plant system为题,发表在国际期刊Journal of Environmental Management(IF=5.641) 

  论文链接: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0301479721006411 

 

 
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