生物有機肥減少菜地土壤N2O排放的潛力與機制

摘要：富含植物根際益生菌的生物有機肥替代礦質(zhì)氮肥作為改善土壤質(zhì)量和提高作物產(chǎn)量的有效措施被廣泛推廣。然而，目前尚缺乏生物有機肥對土壤氧化亞氮（N2O）排放影響的綜合評估。為了探究生物有機肥替代礦質(zhì)氮肥對土壤N2O排放的影響及潛在微生物驅(qū)動機制，以菜地土壤為研究對象，通過室內(nèi)盆栽試驗，采用靜態(tài)暗箱-氣相色譜法和Illumina高通量測序，研究不同施肥處理（常規(guī)施肥，CF；富含芽孢桿菌的生物有機肥，BOF；經(jīng)過γ射線滅菌的BOF，MBOF）下N2O排放特征、小白菜生物量、土壤理化性質(zhì)以及微生物群落結(jié)構變化。結(jié)果表明，與CF處理相比，BOF可減少42.25%的N2O排放，同時增加15.52%的小白菜生物量。而與BOF處理相比，MBOF處理N2O累積排放量增加7.22%。生物有機肥替代礦質(zhì)氮肥降低了土壤NH+4 -N含量并提高了AOA-amoA 基因的豐度，BOF土壤中較低的NH+4 -N含量可能更有利于AOA主導氨氧化過程，導致單位N2O-N排放的減少。相關性分析結(jié)果表明，髕骨菌門（Patescibacteria）與N2O排放呈正相關，與nosZⅡ功能基因豐度呈負相關，BOF處理下N2O低排放可能與細菌共生網(wǎng)絡中以Patescibacteria為代表的關鍵物種豐度增加有關。此外，土壤芽孢桿菌豐度與（AOA+AOB+nirK+nirS）/nosZⅠ值呈負相關，BOF處理中較高豐度的芽孢桿菌可能通過改變氮循環(huán)功能基因的豐度降低硝化和反硝化過程的N2O/N2產(chǎn)物比。由此可見，生物有機肥替代礦質(zhì)氮肥是一種兼具增產(chǎn)和減少N2O排放的環(huán)境友好型施肥策略。

關鍵詞：生物有機肥；氧化亞氮；芽孢桿菌；溫室蔬菜；可持續(xù)發(fā)展

中圖分類號：X144；S141 文獻標志碼：A 文章編號：2095-6819（2025）02-0369-11 doi： 10.13254/j.jare.2024.0008

N2O不僅是一種強效的溫室氣體，還是平流層主要的臭氧消耗物質(zhì)，直接或者間接地導致全球氣候變化[1-2]。……