中國熱科院環(huán)植所農(nóng)業(yè)環(huán)境研究團(tuán)隊(duì)在熱帶農(nóng)田土壤溫室氣體氧化亞氮（N2O）排放的微生物代謝機(jī)制上取得重要進(jìn)展，首次報(bào)道了我國熱帶農(nóng)田土壤氨氧化微生物群落結(jié)構(gòu)變化對N2O排放的影響，并分析了特定物種在驅(qū)動N2O排放中的關(guān)鍵作用。該研究結(jié)果對減緩氣候變化和優(yōu)化施肥模式具有重要理論指導(dǎo)意義。
N2O是一種重要的溫室氣體，具有強(qiáng)大的全球增溫潛力。農(nóng)田土壤是N2O的重要排放源，氨氧化過程為其關(guān)鍵排放路徑。有機(jī)肥替代化肥模式雖然能夠改善土壤結(jié)構(gòu)、增加土壤肥力并促使作物增產(chǎn)，但也會影響土壤N2O排放。目前，有機(jī)肥替代化肥模式下土壤氨氧化過程驅(qū)動N2O排放的代謝機(jī)制尚不明確。
本研究系統(tǒng)解析了氨氧化古菌（AOA）和氨氧化細(xì)菌（AOB）驅(qū)動N2O排放的貢獻(xiàn)與機(jī)制，闡明連續(xù)四年不同有機(jī)肥替代化肥比例對氨氧化過程的影響。結(jié)果表明，熱帶農(nóng)田土壤AOA對氨氧化過程的貢獻(xiàn)大于AOB。與不施肥相比，單施化肥未顯著影響氨氧化潛力，但通過降低土壤pH、AOA-amoA和AOB-amoA基因豐度降低了N2O排放。有機(jī)肥替代化肥處理通過提高AOA和AOB的豐度和活性，顯著提高了土壤N2O的排放。其中，50%有機(jī)肥替代化肥處理激發(fā)了AOA驅(qū)動的N2O排放，并促進(jìn)了亞硝化球菌屬（Nitrososphaera）的發(fā)育；30%有機(jī)肥替代化肥處理中AOB驅(qū)動的N2O排放增量與氨氧化細(xì)菌（Nitrosospiramultiformis）豐度增加有關(guān)。總之，不同配比有機(jī)肥替代化肥模式通過調(diào)控特定氨氧化微生物的分布進(jìn)而增加氨氧化過程N(yùn)2O的排放。
相關(guān)研究結(jié)果以“Organicsubstitutionstimulatesammoniaoxidation-drivenN2Oemissionsbydistinctivelyenrichingkeystonespeciesofammonia-oxidizingarchaeaandbacteriaintropicalarablesoils”為題發(fā)表在《ScienceoftheTotalEnvironment》。中國熱科院環(huán)植所聯(lián)合培養(yǎng)碩士研究生張琪和陳淼副研究員為論文共同第一作者，范長華副研究員和李勤奮研究員為該論文共同通訊作者。該研究在海南儋州熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學(xué)觀測研究站完成，得到了國家自然科學(xué)基金、海南省重大科技計(jì)劃、海南省自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。
