《農業旱地N2O排放的溫度敏感性及其微生物驅動機制研究》是依託浙江大學，由梁永超擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：農業旱地N2O排放的溫度敏感性及其微生物驅動機制研究
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：梁永超
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
作為三大溫室氣體之一和最大的臭氧破壞氣體，土壤N2O釋放的溫度敏感性變異很大，可對未來氣候產生不同的反饋效應，但控制該過程的微生物機制尚不清楚。本項目首先將評價我國農業旱地N2O釋放的溫度敏感性。然後將結合酶促反應動力學和微生物生態學兩種研究思路，用抑制劑和15N穩定同位素技術區分N2O釋放的途徑，用定量PCR定量功能基因豐度和轉錄強度，用以表征產N2O相關酶的數量，通過分析各產N2O途徑的活化能與相關功能微生物群落結構的對應關係，探索內在N2O釋放溫度敏感性的微生物調控機制；同時，通過研究酶的數量和底物供應對溫度變化的回響，及其對相應N2O釋放過程溫度敏感性的貢獻，探索表觀N2O釋放溫度敏感性的微生物調控機制。該項目對預測和調控N2O與氣候變化的反饋作用具有重要意義。
結題摘要
N2O作為三大溫室氣體之一和最大的臭氧破壞氣體，其人為增長的主要來源是農業生產活動。土壤N2O釋放的溫度敏感性變異很大，可對未來氣候產生不同的反饋效應，但控制該過程的微生物機制尚不清楚。由於尿素、硝化抑制劑及兩者配施，有機肥、無機肥以及兩者配施是農業生產中普遍套用的農藝措施，且對土壤N2O釋放有著明顯影響。本項目首先研究了長期施肥條件下，土壤反硝化潛勢變化及其相關微生物機制，和施肥對土壤N2O釋放溫度敏感性的影響和微生物驅動機制。還研究了尿素及硝化抑制劑配施對N2O釋放的影響和硝化微生物的回響。最後通過調查全國不同土壤類型，總結出影響土壤N2O排放溫度敏感性的因素和微生物機理。 研究結果表明：（1）長期施用有機肥能顯著提高東北黑土的反硝化潛勢，黑土中nirS型反硝化菌的豐度和群落結構對有機肥比無機肥有更顯著的回響，且其種群豐度的增加和群落結構的改變與反硝化潛勢的提高顯著相關。（2）長期施用有機肥顯著提高了土壤N2O釋放的溫度敏感性。在施有機肥的處理中，反硝化途徑釋放N2O占總N2O釋放量的比例有所增加。nirS型反硝化菌的豐度和群落結構與N2O釋放溫度敏感性的變化顯著相關。（3）在中國北方三種典型耕作土壤（潮土、黑土和水稻土）中，尿素和硝化抑制劑Nitrapyrin（NP）對土壤N2O釋放有增高和抑制作用，增高和抑制的效果隨著土壤類型不盡相同。不同土壤中N2O釋放隨著尿素和NP處理的變化原因主要是硝化過程中氨氧化細菌（AOB）的生長。（4）在對全國12種不同土壤類型的調查中，土壤N2O釋放溫度敏感性受土壤無機氮含量、全氮含量、有機質含量和土壤質地的影響，與pH無顯著相關。在12種土壤類型中，粘土類土壤類型的N2O溫度敏感性主要來源於化學過程如化學反硝化、硝酸銨降解等。而壤土類土壤類型的N2O溫度敏感性主要與反硝化過程中nirS、nirK和nosZ型反硝化菌的生長顯著相關。 本項目的研究結果揭示了長期施肥處理對於土壤N2O排放的溫度敏感性有著非常顯著的提高，反硝化過程是貢獻土壤N2O排放溫度敏感性的主要途徑，並且這一過程主要是伴隨著nirS型反硝化菌的生長。對硝化過程來說，尿素和硝化抑制劑的施用對土壤N2O有著顯著的提高和抑制效應，這些效應主要是和氨氧化細菌的生長緊密相關。另外，pH較低的粘土類土壤如紅壤主要由化學過程釋放N2O，受無機氮含量、可溶性有機氮含量影響。
