围垦对滨海稻田土壤N2O还原潜力的影响

作者：汪方圆; 张耀鸿^*; 饶旭东; 谢晴; 贾仲君

来源：农业环境科学学报, 2020, 39(11): 2668-2674.

• 围垦
• 滨海稻田
• nosZ基因
• N2O还原

稻田湿地生态系统的N2O还原消耗潜力对缓解大气温室气体效应具有重要意义,而滨海自然湿地围垦改造成稻田后耕层土壤的N2O还原速率及其微生物机制却鲜有报道。选取崇明岛光滩湿地为对照(WK0),比较研究不同围垦年限(19、27、51、86 a)的围垦区稻田耕作层土壤N2O还原速率演替规律及其微生物数量变异特征。结果表明,土壤总有机碳含量(TOC)随围垦年限增长而显著增加,而土壤pH值、SO42-浓度和EC值则均随围垦年限增长而呈逐渐下降趋势。土壤N2O还原速率随围垦年限增长而显著增加,其中围垦86 a稻田土壤达到25.5μg N2O·g-1·d-1,与光滩湿地相比增加了58.4%。定量PCR结果发现,功能基因nosZⅠ和nosZⅡ拷贝数也随着围垦年限增长而显著增加,其中围垦86 a的稻田土壤功能基因分别为1.72×108copies·g-1和4.36×108copies·g-1,比光滩湿地稻田高出一个数量级。相关性分析发现土壤N2O还原速率与功能基因nosZⅠ拷贝数呈显著正相关,而功能基因nosZⅡ拷贝数随围垦年限的增加率远高于功能基因nosZⅠ;N2O还原速率、功能基因nosZⅠ、nosZⅡ拷贝数与3个土壤理化指标(pH、EC、SO42-)均呈负相关。因此,围垦造田促进了滨海湿地土壤N2O还原过程,而功能基因nosZⅠ数量的大幅增加是N2O还原速率增加的重要原因。

• 单位
  土壤与农业可持续发展国家重点实验室; 江苏省农业气象重点实验室; 南京信息工程大学; 中国科学院南京土壤研究所