持续保护性耕作影响了施氮后N2O的原位排放和氮素循环基因丰度( Continuous application of conservation tillage affects in situ N2O emissions and nitrogen cycling gene abundances following nitrogen fertilization )

W Wang Y Hou W Pan N Vinay X Wen

施肥的农业土壤是向大气排放一氧化二氮(N2O)的主要来源。保守的土壤管理可能有能力通过影响一些与氮循环相关的土壤生物物理特性来减少N2O的排放。采用原位N2O测定技术,结合定量聚合酶链反应(qPCR)、扩增子测序和宏基因组测序技术,研究了长期(>10年）保护性耕作（即零耕和凿耕与常规翻耕）对玉米施用无机氮肥后土壤N2O生成及相关微生物群的影响。2017年至2019年期间,对N2O通量的连续原位测量表明,与犁耕相比,零耕和凿耕显著降低了生长季节内的累积排放量,主要是通过缩短施肥后排放事件的持续时间和减少其规模。与翻耕相比，土壤的保守管理，特别是零耕，在整个生长季节内细菌群落的香农多样性指数持续增加。高频qPCR分析进一步揭示了耕作诱导的nosZI和nosZII-N2O还原体之间的生态位分化,这可以从nosZII和nosZI在保护性耕作土壤中的显性基因丰度得到证明,这可能最终有助于N2O向N2的转化。此外，与犁耕相比，零耕显著降低了N2O产生相关基因的丰度，包括nirS、nirK和narG基因，但增加了N2O减排基因的丰度，如nosZ。关键的是,反硝化作用中所检测到的细菌（如Deltaproteobacteria_bacterium spp.）的丰度。和Alphaproteobacteria_bacterium spp.0-till明显抑制。总体而言，减少耕作条件下土壤N2O排放量的减少与NOSZI与NOSZII的比值呈正相关，而常规耕作条件下土壤N2O排放量的增加与反硝化作用的增强呈正相关。在了解氮循环基因丰度对耕作强度的响应方面的这种改进肯定有助于发展更新的土壤管理做法和适应性的氮施用策略，以减少农业生态系统中的反应性氮排放。

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