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摘要
【目的】探究植物根系分泌的主要组分(有机酸、氨基酸、糖类)对土壤N2O排放及其微生物过程的影响,为选择适宜的植物进而控制土壤N2O排放提供支撑。【方法】通过室内试验分别添加草酸、丝氨酸、葡萄糖于土壤中模拟根系的3种主要分泌物,每种分泌物设置两个浓度水平:低浓度(150μg C·d-1)和高浓度(300μg C·d-1),另设置添加蒸馏水的对照组,共7个处理。将土壤置于120 mL玻璃瓶中进行培养,24 h内采集气体样品7次,每次培养2 h,获取N2O排放速率、日累积排放量和同位素特征值(δ15Nbulk、δ18O和SP(site preference,SP=δ15Nα-δ15Nβ))。【结果】添加3种根系分泌物组分后,土壤N2O排放速率均逐渐升高,且均高于对照。高浓度处理组N2O累积排放量为:葡萄糖((3.2±1.3)mg·kg-1·d-1)处理>丝氨酸((2.6±0.5)mg·kg-1·d-1)处理>草酸((1.4±0.2)mg·kg-1·d-1)处理,低浓度处理组为:草酸((2.7±1.3)mg·kg-1·d-1)处理>丝氨酸((1.8±0.4)mg·kg-1·d-1)处理>葡萄糖((1.6±0.8)mg·kg-1·d-1)处理;添加根系分泌物的不同处理间土壤N2O的δ18O值无明显差异,并稳定在24.1‰—25.6‰,且均显著高于对照((20.1±1.5)‰);土壤N2O的δ15Nbulk值与添加根系分泌物的种类有关,其中草酸处理组为(-20.06±2.22)‰、丝氨酸处理组为(-22.33±1.10)‰、葡萄糖处理组为(-13.86±1.11)‰、对照组为(-23.14±3.72)‰。各处理土壤N2O的SP值的变化范围为13.13‰—15.03‰,根系分泌物浓度越高,SP值越低。综合分析不同处理4个指标(N2O排放速率、N2O的δ15Nbulk、δ18O和SP值)的不同时刻的检测值与日均值的校正系数,添加根系分泌物后第16小时各处理4个指标的校正系数最接近于1。【结论】在NH+4-300 mg N·kg-1的土壤环境下根系分泌物促进N2O的排放,且在培养期间(24 h)土壤N2O排放速率逐渐升高。高浓度处理组葡萄糖对土壤N2O排放速率促进效果最强,低浓度处理组草酸对土壤N2O排放速率促进效果最强。与对照组相比,根系分泌物的添加使N2O的δ18O值显著升高;与对照组相比,葡萄糖的添加使δ15Nbulk值显著升高。根系分泌物浓度越高,反硝化作用对N2O的贡献越大。
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单位中国农业科学院; 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所
