摘要
甲烷(CH4)厌氧氧化过程是消减稻田CH4排放的重要途径。全球气候变暖的特征之一是夜间增温幅度远大于白天,夜间增温对稻田CH4氧化过程的影响备受关注。硅是水稻生长的有益元素,施硅对稻田CH4厌氧氧化过程的影响以及是否会改变夜间增温对该过程的影响效应,目前尚不清楚。本试验设置4个处理,即夜间常温不施硅(CK)、夜间增温不施硅(NW)、夜间常温施硅(Si)和夜间增温施硅(NW+Si)。采集上述田间处理4年后的耕层土壤,采用13CH4同位素标记法研究稻田土壤CH4厌氧氧化速率和固碳特征及其对氮输入的响应。结果表明:NW处理的CH4厌氧氧化速率为6.23 nmol·g-1·d-1(以13CO2计),显著低于CK处理;与NW处理相比,NW+Si处理的CH4厌氧氧化速率提高了22%。NW中CH4氧化驱动的13C有机碳净增量(13C-SOC)为0.31 μmol·g-1,与NW+Si稻田土壤则无明显差异。这表明增温条件下施硅对稻田土壤CH4厌氧氧化的固碳量无明显影响。添加N条件下4个稻田土壤的CH4厌氧氧化速率总体上明显减小,其中以Si稻田最为突出,下降29%~50%。相反,N添加提高了CH4厌氧氧化的固碳效率(13C-SOC /(13C-SOC+13CO2))。研究表明,施硅可缓解夜间增温对稻田CH4氧化速率的抑制作用,但对其固碳量无明显影响;外源N可提高增温/施硅稻田土壤CH4厌氧氧化的固碳效率,有利于将较高比例的13C-CH4碳源固定到土壤有机碳中。
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单位江苏省农业气象重点实验室; 中国科学院南京土壤研究所; 南京信息工程大学; 土壤与农业可持续发展国家重点实验室