短期培养下抑制剂烯丙基硫脲对土壤硝化作用及微生物的影响

作者：沈晓忆; 夏围围^*; 次仁拉姆; 李乙坤

来源：土壤学报, 2021, 58(06): 1552-1563.

• 烯丙基硫脲(ATU)
• 双氰胺(DCD)
• 硝化作用
• N2O
• 土壤微生物

硝化抑制剂烯丙基硫脲(ATU)对土壤硝化作用及温室效应的影响及机理尚不清楚。采集典型旱地土壤,进行21 d室内微宇宙培养,探究氮肥与不同剂量ATU(分别为氮素用量的1%、5%、10%、15%和20%)配施对土壤硝化作用及N2O和CO2排放通量的影响,并通过实时荧光定量PCR和高通量测序16Sr RNA基因技术监测硝化微生物群落变化,同时与传统硝化抑制剂双氰胺(DCD)进行保氮减排效果的对比。结果表明,与未施加氮肥的对照(CK)相比,单施氮肥(N)显著提高土壤硝化强度并促进N2O排放。DCD能显著抑制硝态氮和N2O的积累,抑制效率分别为68.6%和93.3%。而低浓度ATU对土壤硝化作用无影响,仅在高浓度具有抑制效应,且抑制效率最高仅为14.7%。所有ATU处理N2O排放量均显著降低,降幅为60.3%～68.2%,仍远高于DCD处理。处理间N2O和CO2的综合温室效应强弱顺序为N>ATU+N>DCD+N≈CK,不同ATU施用量处理之间差异不显著。相关分析发现氨氧化细菌(AOB),而不是氨氧化古菌(AOA)和全程氨氧化细菌(Comammox),与土壤硝态氮积累和N2O排放显著正相关,与土壤pH显著负相关。高通量测序结果表明Nitrosovibrio tenuis类型AOB对氮肥诱导的硝化过程起主导作用。此外,ATU和DCD还能显著提高Cupriavidus,并降低Patulibacter、Aeromicrobium、Actinomycetospora、Defluviicoccus和Acidipila等微生物属在群落中的相对丰度。该研究为深化土壤碳氮循环理论,合理使用硝化抑制剂以及减缓温室气体排放提供科学依据。

• 单位
  江苏省农业气象重点实验室; 南京信息工程大学