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苯甲酸对土壤反硝化过程与氧化亚氮排放的影响研究认领

被引量： 1

作者：

贾文慧

学位授予单位：

河北农业大学

摘要：

土壤反硝化过程是氮肥损失和N2O排放的主要途径,因此,抑制土壤反硝化过程的进行或降低N2O气体排放是降低环境污染风险及提高作物氮素利用率的有效途径。众多研究表明,土壤中根系分泌、秸秆腐解、动物尿液分解等均会产生苯甲酸。由于苯甲酸具有较强的抑菌作用,不仅可影响植物生长及生理性状,还可能对参与土壤氮循环转化过程的微生物的活性及功能也有一定的影响,进而抑制土壤反硝化过程并降低N2O排放。但尚未有研究从反硝化功能基因、微生物结构等方面深入揭示苯甲酸对土壤氮素转化和损失的影响。因此,本研究通过室内模拟试验,以石灰性土壤为研究对象,探究了不同苯甲酸添加量(0、1、2、4和6 mmol/kg 土)、不同含水量(80%和40%WFPS)条件下,土壤N2O排放、氮素转化和以及反硝化微生物丰度的动态变化。主要研究结果如下: (1)在适宜反硝化发生的土壤含水量85%WFPS条件下,苯甲酸对N2O累积排放量的影响表现为低浓度促进(136.3%),高浓度抑制(43.0%-64.1%)的特征,而在40%WFPS时,苯甲酸对N2O的排放无显著影响。 (2)q-PCR结果表明,苯甲酸的添加显著增加了土壤细菌及真菌的基因拷贝数,并降低了细菌与真菌的比值,因此苯甲酸对真菌的促进作用要高于细菌。添加不同浓度苯甲酸均显著影响了反硝化功能基因的丰度,但降低了排放高峰期的(nirS+nirK)/nosZ 比值,因此,苯甲酸促进N2O还原为N2可能是N2O 主要减排机制。 (3)PCoA及RDA分析结果表明,苯甲酸(系数为0.825-0.834)和pH(0.732-0.764)是影响土壤微生物结构最主要的环境影响因子,显著影响了土壤微生物、细菌及真菌的群落组成。 (4)COG功能层级分析结果表明,苯甲酸对微生物功能组成及丰度无显著影响。 (5)高通量测序结果表明,苯甲酸降低N2O排放的机理主要为苯甲酸的添加显增加了编译氧化亚氮还原酶(1.7.2.4)以及硝酸盐异养还原酶(1.7.1.15)和(1.7.2.2)的基因相对丰度,并显著降低了(nirS+nirK)与nosZ的比值。综上所述,在石灰性土壤中添加苯甲酸对土壤微生物功能组成没有显著影响;且在添加量超过时2 mmol/kg具有显著的N2O减排效果,这主要是降低了(nirS+nirK)与nosZ的比值。因此,苯甲酸具有作为石灰性土壤反硝化抑制剂的潜力,但需要更多的田间试验加以验证。

摘要译文

关键词：

反硝化; 苯甲酸; 氧化亚氮; 石灰性土壤; 功能基因; 宏基因组

学位年度：

2022

学位类型：

硕士

学科专业：

农业资源与环境

导师：

高志岭

中图分类号：

S154.1[土壤生态学]

学科分类号：

0713[生态学];090301[土壤学]

D O I：

10.27109/d.cnki.ghbnu.2022.000090