中国热科院在热带农田土壤氧化亚氮排放机制方面取得重要进展

中国热科院环植所农业环境研究团队在热带农田土壤温室气体氧化亚氮（N₂O）排放的微生物代谢机制上取得重要进展，首次报道了我国热带农田土壤氨氧化微生物群落结构变化对N₂O排放的影响，并分析了特定物种在驱动N₂O排放中的关键作用。该研究结果对减缓气候变化和优化施肥模式具有重要理论指导意义。

　　N₂O是一种重要的温室气体，具有强大的全球增温潜力。农田土壤是N₂O的重要排放源，氨氧化过程为其关键排放路径。有机肥替代化肥模式虽然能够改善土壤结构、增加土壤肥力并促使作物增产，但也会影响土壤N₂O排放。目前，有机肥替代化肥模式下土壤氨氧化过程驱动N₂O排放的代谢机制尚不明确。

　　本研究系统解析了氨氧化古菌（AOA）和氨氧化细菌（AOB）驱动N₂O排放的贡献与机制，阐明连续四年不同有机肥替代化肥比例对氨氧化过程的影响。结果表明，热带农田土壤AOA对氨氧化过程的贡献大于AOB。与不施肥相比，单施化肥未显著影响氨氧化潜力，但通过降低土壤pH、AOA-amoA和AOB-amoA基因丰度降低了N₂O排放。有机肥替代化肥处理通过提高AOA和AOB的丰度和活性，显著提高了土壤N₂O的排放。其中，50%有机肥替代化肥处理激发了AOA驱动的N₂O排放，并促进了亚硝化球菌属（Nitrososphaera）的发育；30%有机肥替代化肥处理中AOB驱动的N₂O排放增量与氨氧化细菌（Nitrosospira multiformis）丰度增加有关。总之，不同配比有机肥替代化肥模式通过调控特定氨氧化微生物的分布进而增加氨氧化过程N₂O的排放。

　　相关研究结果以“Organic substitution stimulates ammonia oxidation-driven N₂O emissions by distinctively enriching keystone species of ammonia-oxidizing archaea and bacteria in tropical arable soils”为题发表在《Science of the Total Environment》。中国热科院环植所联合培养硕士研究生张琪和陈淼副研究员为论文共同第一作者，范长华副研究员和李勤奋研究员为该论文共同通讯作者。该研究在海南儋州热带农业生态系统国家野外科学观测研究站完成，得到了国家自然科学基金、海南省重大科技计划、海南省自然科学基金等项目的资助。