《石灰性土壤亞硝態氮積累對氧化亞氮產生的作用機制》是依託中國農業大學，由巨曉棠擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：石灰性土壤亞硝態氮積累對氧化亞氮產生的作用機制
- 依託單位：中國農業大學
- 項目負責人：巨曉棠
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
農田土壤施肥是最大人為N2O排放源，理解農田土壤N2O產生機制是制定有效減排措施的前提。在課題組多年來對華北石灰性低碳土壤N2O排放特徵、過程和影響因素研究的基礎上，本項目套用靜態培養-氣相色譜系統、連續自動培養測定系統、15N示蹤技術、微生物分子技術，結合田間原位測定技術，進一步研究：（1）在華北石灰性潮土發現的現象是否在我國其他石灰性土壤也存在？（2）石灰性土壤亞硝態氮積累和消除機制是什麼？（3）這種土壤亞硝態氮積累和消除與N2O排放之間數量關係如何？（4）哪些微生物參與了土壤亞硝態氮積累？積累的亞硝態氮是通過自養硝化作用或硝化細菌的反硝化作用，還是通過起始於亞硝態氮的真正的異養反硝化作用消除？（5）農戶田間實際施肥方式土壤亞硝態氮積累時空變異及其與N2O排放的關係？以揭示石灰性土壤亞硝態氮積累和消除對N2O 產生的作用機制，為制定石灰性土壤N2O的減排措施提供科學依據。
結題摘要
對於我國北方旱作石灰性土壤中是否普遍存在N2O排放與亞硝態氮累積耦合現象，亞硝態氮累積和消除機制是什麼，亞硝態氮累積與N2O排放之間的數量關係如何，有哪些微生物參與，施肥方式如何影響以上兩過程不清楚。因此，選取華北平原潮土和另外七種典型土壤為研究對象，套用連續自動培養系統（Robot），研究不同碳氮底物添加對O2、CO2、NO、N2O和N2動態變化的影響；利用分子生物學技術，定量土壤N2O排放過程中相關功能基因的表達；利用15N標記技術，研究不同土壤氮素初級轉化速率及N2O產生途徑；結合田間觀測，研究施肥方式對亞硝態氮累積和N2O排放的影響。主要結果如下： （1）北方石灰性土壤添加銨態氮後，強氨氧化過程加速O2的消耗，累積亞硝態氮並產生大量N2O，且兩者數量成正比；等量亞硝態氮和銨態氮添加時，亞硝態氮產生更高的N2O；酸性土壤添加銨態氮後，沒有明顯的亞硝態氮的累積和N2O產生；厭氧條件銨態氮和亞硝態氮共存時，發生明顯的厭氧氨氧化過程。（2）添加碳源會造成土壤中的低氧或厭氧微域，啟動反硝化作用，釋放大量N2O和N2，且碳氮比越高，生成的氣態產物中N2比重越大；秸稈能夠促進硝酸鹽的異化還原。（3）在北方旱作石灰性土壤上，硝化抑制劑DMPP通過抑制自養硝化過程和降低硝化產物中N2O的比重來實現N2O減排。（4）石灰性潮土在好氧條件下，銨態氮添加促進氨氧化細菌amoA基因表達，且有亞硝態氮的短暫累積；隨著O2濃度的降低，啟動部分反硝化功能基因表達，進一步增強N2O排放；乙炔顯著減緩銨態氮向硝態氮的氧化過程，降低亞硝態氮的累積，減少N2O的排放；添加葡萄糖顯著促進了nosZ基因表達，增大了氣態產物中N2的比重。（5）田間條件下，撒施氮肥會產生大量N2O並伴隨亞硝態氮的累積，硝化抑制劑DCD減少N2O排放的同時增加了NH3揮發；條施覆土顯著降低NH3揮發，但在施肥帶上發現了亞硝態氮累積和N2O的排放，其trade-off效應值得進一步研究。本項目揭示了石灰性土壤亞硝態氮累積和消除對N2O產生的作用機制，為制定N2O減排措施提供科學依據。
