咸水滴灌对棉田土壤N2O排放和反硝化细菌群落结构的影响

作     者：郭慧楠 马丽娟 黄志杰 李美琪 侯振安 闵伟 GUO Hui-nan;MA Li-juan;HUANG Zhi-jie;LI Mei-qi;HOU Zhen-an;MIN Wei

作者机构：石河子大学农学院新疆生产建设兵团绿洲生态农业重点实验室石河子832003 

基　　金：国家自然科学基金项目(41661055) 石河子大学青年创新人才培育项目(CXRC201706) 

出 版 物：《环境科学》 (Environmental Science)

年 卷 期：2020年第41卷第5期

页      码：2455-2467页

摘      要：淡水资源短缺是干旱区农业可持续发展所面临的严峻问题,合理利用咸水灌溉是缓解淡水资源不足的重要手段.长期咸水灌溉会导致土壤盐分积累,进而影响氮素的转化和N2O的排放.本研究通过10 a咸水灌溉试验,探究咸水灌溉对棉田土壤N2O排放、反硝化细菌丰度和群落结构组成的影响.试验采用灌溉水盐度和施氮量两因子2×2随机区组设计,其中灌溉水盐度(以电导率表示)设置2个水平:0.35 dS·m^-1和8.04 dS·m^-1,施氮量设2个水平:0 kg·hm^-2和360 kg·hm^-2(分别用SFN0、SHN0、SFN360和SHN360表示).结果表明,长期咸水滴灌棉田土壤盐分、含水量和NH+4-N含量显著增加,pH值、NO-3-N、有机质和全氮含量显著降低.咸水灌溉处理显著抑制N2O排放,不施氮肥和施氮肥处理下分别较淡水灌溉降低45.19%和43.50%.氮肥施用显著增加N2O排放,施肥处理N2O排放较不施肥处理增加161%.不施肥条件下,咸水灌溉显著降低反硝化酶活性、nirK、nirS和nosZ基因丰度,α多样性.施肥条件下,咸水灌溉对nosZ型反硝化细菌的丰度无显著影响,但显著降低反硝化酶活性和nirK、nirS基因丰度.咸水灌溉和氮肥施用共同改变nirK、nirS和nosZ型反硝化细菌群落结构,灌溉水盐度对于反硝化细菌群落结构的影响要大于施肥.Lefse分析显示nirK、nirS和nsoZ型反硝化细菌差异物种随着灌溉水盐度的增加而增加,咸水灌溉显著改变反硝化细菌群落结构,导致优势种群数量增加.上述结果表明,长期咸水灌溉降低土壤N2O排放,但会导致土壤盐分的持续上升,nosZ、nirK和nirS丰度的增加会促进N2O排放.

主 题 词：咸水 N2O排放 反硝化细菌 群落结构 高通量测序 

学科分类：0830[工学-生物工程类] 083001[083001] 07[理学] 08[工学] 09[农学] 0903[农学-动物生产类] 0713[0713] 

核心收录：

D　O　I：10.13227/j.hjkx.201910137

馆 藏 号：203923004...