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 |
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引用本文: | 陈吉吉,荆红卫,曹文超,陶蕾,王敬国.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[J].土壤学报,2023,60(3). |
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作者姓名: | 陈吉吉 荆红卫 曹文超 陶蕾 王敬国 |
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作者单位: | 北京市生态环境监测中心,北京市生态环境监测中心,潍坊科技学院贾思勰农学院,北京市生态环境监测中心,中国农业大学资源与环境学院 |
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基金项目: | 国家自然科学基金项目(41230856) 和北京市科技重大专项项目(Z181100005518009)资助 |
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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。
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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 |
收稿时间: | 2021/7/19 0:00:00 |
修稿时间: | 2022/7/25 0:00:00 |
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