接种氧化亚氮(N2O)还原细菌YSQ030对复垦土壤N2O排放和氮循环关键功能基因的影响

来源：南京信息工程大学学报·自然科学版杂志2024年第3期北京时间：

作者：朱津宏，熊若男，杨思琪，高南，吴永红，张振超，吴国平，申卫收

单位：朱津宏,南京信息工程大学 环境科学与工程学院/江苏省大气环境监测与污染控制高技术研究重点实验室/大气环境与装备技术协同创新中心, 南京, 210044,熊若男,南京信息工程大学 环境科学与工程学院/江苏省大气环境监测与污染控制高技术研究重点实验室/大气环境与装备技术协同创新中心, 南京, 210044,杨思琪,南京信息工程大学 环境科学与工程学院/江苏省大气环境监测与污染控制高技术研究重点实验室/大气环境与装备技术协同创新中心, 南京, 210044,高南,南京工业大学 生物与制药工程学院/国家生化工程技术研究中心, 南京, 211816,吴永红,中国科学院南京土壤研究所 土壤与农业可持续发展国家重点实验室, 南京, 2100084 江苏丘陵地区镇江农业科学研究所, 镇江, 212400,张振超,江苏丘陵地区镇江农业科学研究所, 镇江, 212400,吴国平,江苏丘陵地区镇江农业科学研究所, 镇江, 212400,申卫收,南京信息工程大学 环境科学与工程学院/江苏省大气环境监测与污染控制高技术研究重点实验室/大气环境与装备技术协同创新中心, 南京, 210044

摘要：复垦土地是重要的后备土地资源,但通常土壤结构差、有机质和养分含量低;增施有机肥是快速提升地力的关键途径,但会造成温室气体如氧化亚氮(N2O)的大量排放.接种具有N2O还原功能的植物根际促生菌(PGPR)不仅能够减少温室气体排放,还能促进作物生长.本研究以一株具有N2O还原功能的PGPR反硝化无色杆菌(Achromobacter denitrificans) YSQ030为供试菌株,明确接种YSQ030对施用有机肥的复垦土壤N2O排放和氮循环关键功能基因的影响.通过设置施用有机无机复混肥和羊粪有机肥的土壤微宇宙试验,利用气相色谱仪分析接种YSQ030后土壤N2O排放通量,进一步计算累积排放量;在试验结束后分析土壤pH、EC(电导率)、硝态氮和铵态氮含量,并利用实时荧光定量PRC分析土壤硝化功能基因(AOA amoA和AOB amoA)和反硝化功能基因(nirS、nirK、nosZ Ⅰ 和nosZ Ⅱ)的丰度.结果显示,施用有机无机复混肥和羊粪有机肥的土壤中接种YSQ030明显减少复垦土壤N2O排放,N2O排放量最大减少分别达90.4％和30.6％.施用有机无机复混肥处理的N2O排放量远高于施用羊粪有机肥处理,这可能是由于施用有机无机复混肥的土壤与施用羊粪有机肥的土壤相比,土壤中编码反硝化细菌N2O还原酶基因nosZ Ⅰ 和非典型反硝化细菌N2O还原酶基因nosZ Ⅱ 基因丰度较低.施用有机无机复混肥均显著降低土壤硝化和反硝化功能基因丰度,而施用羊粪有机肥对土壤硝化和反硝化功能基因丰度大多没有明显影响.本研究表明,接种YSQ030能够减少施用有机肥土壤的N2O排放,将为复垦土壤地力提升和N2O减排提供科学依据,也将为研发新型微生物肥料或生物有机肥提供核心菌种资源.

关键词：微生物肥料;有机肥;氧化亚氮(N2O);植物根际促生菌;温室气体减排

基金资助：国家自然科学基金(31972503,41771291);江苏省重点研发计划(社会发展)项目(BE2020731)