有机肥替代化肥与丛枝菌根真菌互作对砂姜黑土和潮土N_(2)O排放的影响OA北大核心

【背景】有机肥替代化肥(organic fertilizer substitution:OF)是一种有效的农田化肥减量策略,可以改变土壤有机碳与无机氮的比例,调节土壤氧化亚氮(N_(2)O)排放。丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)通过与大多数陆生植物共生增加植物对土壤养分的吸收,调控N_(2)O排放。【目的】探索不同土壤类型有机肥替代化肥比例及其与丛枝菌根真菌互作对土壤N_(2)O排放的影响,分析其作用机制,为农田化肥减施提供技术支撑。【方法】选用砂姜黑土和潮土两种土壤类型,在玉米生育期设置有机肥替代化肥(仅施化学氮肥180 kg N·hm^(-2),0%OF;等氮有机肥替代25%化学氮肥,25%OF;等氮有机肥替代50%化学氮肥,50%OF)和AMF(不接种丛枝菌根真菌:M-;接种丛枝菌根真菌:M+)双因素试验,并设不施肥对照(CK),于玉米生育期测定植株生物量、氮素累积量、籽粒产量、土壤无机氮和N_(2)O排放通量,同时测定砂姜黑土反硝化相关功能基因nirK和nirS的丰度。【结果】砂姜黑土上有机肥替代化肥不同比例之间玉米产量无显著差异,而潮土的玉米产量随替代比例增加呈降低趋势。与0%OF处理相比,砂姜黑土25%OF和50%OF处理N_(2)O累积排放量分别减少17.6%和18%;而潮土分别减少13.5%和3.9%。与M-相比,M+处理能够增加玉米籽粒硝酸还原酶、亚硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶、谷氨酸合成酶和籽粒产量,同时减少N_(2)O排放量,砂姜黑土N_(2)O累积排放量减少26.5%—28.2%,潮土减少2.7%—13.5%,其中砂姜黑土和潮土的25%OFM+处理N_(2)O累积排放量分别减少34.6%和22.5%,而根系总长度、根系表面积、根体积、根直径均显著增加。相关分析表明,砂姜黑土和潮土N_(2)O排放均与土壤NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(-)-N呈正相关,与AMF侵染率呈负相关;砂姜黑土N_(2)O排放与nirK和nirS基因拷贝数呈正相关。【结论】不同土壤类型有机肥替代化肥并接种AMF均能降低N_(2)O排放,这种影响主要通过AMF侵染扩大玉米根系氮素吸收范围和调控土壤反硝化关键功能微生物表达而实现。其中有机肥替代25%化肥(25%OF)并接种AMF是实现玉米稳产、减肥、减排较为合理的施肥方式。