生物炭和有机肥对菜地土壤N2O排放及硝化、反硝化微生物功能基因丰度的影响

通过室内培养试验和实时荧光定量PCR技术,研究了田间施用生物炭和有机肥对菜地土壤氧化亚氮（N2O）排放、氨单加氧酶（amo A）和亚硝酸盐还原酶（nir S、nir K）、氧化亚氮还原酶（nos Z）基因丰度的影响,并探讨功能基因丰度对N2O排放的影响.试验设置5个处理:CK（对照）、N（尿素）、N+BC（尿素和生物炭）、N+M（尿素和有机肥）和N+BC+M（尿素、生物炭和有机肥）.结果表明,与CK处理相比,各施肥处理均降低了土壤氨氧化细菌（AOB）和氨氧化古菌（AOA）丰度,增加了nir K、nir S和nos Z基因丰度,并提高了培养期间N2O累积排放量.与N处理相比,N+BC处理的土壤p H值提高了11.1%,并增加了AOB、AOA、nir S、nir K和nos Z基因丰度,增幅分别为105.8%、57.3%、22.0%、176.2%和204.9%,同时显著降低了培养期间N2O累积排放量,降幅为58.1%;N+M处理增加了nir K和nir S基因丰度,增幅分别为58.8%和7.1%,对N2O排放的影响不显著;N+BC+M处理增加了AOB、nir K、nir S和nos Z基因丰度,增幅分别为30.7%、68.7%、6.5%和84.5%,降低了N2O累积排放量,降幅为14.4%.生物炭通过增加amo A、nir S和nir K基因丰度间接增加N2O排放,同时通过增加nos Z基因丰度促进N2O还原,综合效应表现为降低了菜地土壤N2O排放.因此,通过施用生物炭改善土壤性质,增加功能基因丰度,降低土壤N2O排放,是一种较好的N2O减排措施.施用有机肥可以增加反硝化作用功能基因丰度,但对N2O减排效果不显著.