22 / 2024-07-12 14:59:45

氮输入对稻田土壤反硝化型甲烷氧化过程的影响

稻田土壤是甲烷和氧化亚氮的主要排放源之一，水稻种植分别贡献了 22%和 11%的农业甲烷和氧化亚氮排放，稻田土壤温室气体减排是我国碳达峰碳中和战略的重要一环。一些高昂的碳减排技术在低盈利属性的农业环境中应用前景有限，因此开发一项低成本的，最好是“零成本”的温室气体减排技术，是实现农业环境碳中和的关键。反硝化型厌氧甲烷氧化（Denitrifying Anaerobic Methane Oxidation, DAMO）微生物可以利用硝酸盐、亚硝酸盐对甲烷进行氧化，同时在其反硝化路径上并不会产生 N₂O，有望在其基础上开发出极具前景的温室气体减排技术。相较于 pH、温度等环境因子，氮素是最易受人类活动影响的环境条件，也是 农业环境中最易实现调控的因素之一。通过对全国不同气候区不同土地利用类型土壤中甲烷氧化微生物的综合性研究发现，在受人为活动影响较大的草地和稻田土壤，DAMO 微生物丰度与活性均显著高于森林土壤，特别是有长期稳定氮素输入的稻田土壤，DAMO 过程对于甲烷的减排贡献更是超过了好氧甲烷氧化过程。同时我们也发现在水稻种植季节氮肥输入会导致 DAMO 微生物丰度及活性高出休耕期 1-2 个数量级，并且因为 DAMO 过程的甲烷减排贡献，水稻种植阶段追肥后甲烷排放速率明显放缓。本研究表明，氮素输入会导致 DAMO 过程的变化从而引起稻田土壤甲烷排放的变化，有望通过氮肥施用调控DAMO微生物从而实现稻田土壤温室气体减排。