亚硝酸盐添加对土壤硝化和反硝化基因转录活性及N2O排放的影响

摘要：

设施菜田土壤氧化亚氮(N2O)脉冲式排放期间通常伴随着亚硝酸盐(NO2-)的大量积累,为揭示NO2-对设施菜田土壤N2O排放的影响机制,以两种典型蔬菜种植区土壤(碱性土壤/酸性土壤)为研究对象,通过室内培养试验,对比厌氧和好氧培养条件下添加NO2-后两种土壤无机氮转化与N2O、氮气(N2)和二氧化碳(CO2)等气体排放,以及氨氧化单加氧酶α亚基调控基因(amoA)、亚硝酸盐还原酶调控基因(nirK和 nirS,统称nir)和N2O还原酶调控基因(nosZ)的丰度和转录情况.结果显示:受pH等环境因素影响,土壤中NO2-含量并不一定与N2O排放之间存在相关性,但添加NO2-的处理显著增加了两种土壤的N2O排放量和N2O/(N2O+N2)指数(IN2O)(P＜0.05).碱性土壤中,60 mg·kg-1外源NO2-对土壤CO2排放无明显抑制作用,厌氧培养条件下nirK基因、好氧培养条件下amoA和nirS基因均出现了添加NO2-后转录拷贝数显著高于空白处理的现象,而nosZ基因无此现象.酸性土壤中,amoA转录活性整体较低,好氧空白处理时nirS基因转录拷贝数随培养时间的延长而增加(P＜0.05);60 mg·kg-1外源NO2-明显降低了酸性土壤的CO2排放量、相关基因的丰度及转录拷贝数.上述结果显示,土壤中积累的NO2-会通过诱导nir基因转录与N2O还原酶竞争电子和抑制N2O还原酶活性等途径,增加土壤的IN2O,影响有氧条件下N2O的排放途径,研究结果将为探索设施菜田土壤氮素高效利用和N2O减排提供科学依据.

关键词：NO2-、N2O、N2O/(N2O+N2)指数、硝化和反硝化功能基因转录、pH、异养反硝化

所属期刊栏目：60

分类号：X511(大气污染及其防治)

在线出版日期：2023-08-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：726-737