生物质炭被认为是减少土壤氧化亚氮(N2O)排放的潜在策略，而有关生物质炭对土壤N2O排放的研究具有不一致性。本实验对三种不同的土壤进行了培养实验（分别为茶园土（TG），菜地土（GV）和盐碱土（JA））以评估生物质炭施用对N2O排放的影响。定量PCR分析表明，在三种土壤中，生物质炭施用均显著增加了AOB和nosZ基因丰度，降低了AOA丰度，而对nirK和nirS的基因丰度的影响取决于土壤类型。在N添加条件下，生物质炭施用对三种土壤N2O排放的影响不一致，在TG和JA土壤中由于N2O还原酶基因丰度增加而N2O排放呈下降趋势。然而，当AOB主导N2O生产过程时，向GV土壤中施加生物质炭会增加N2O排放。本研究发现生物质炭对土壤N2O排放影响的净效应与该土壤N2O排放的主导途径有关。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1 材料与方法2
1.1 供试土壤和生物质炭2
1.2 试验设计 3
1.3 气体采集与分析3
1.4 土壤理化性质测定3
1.5 土壤DNA提取及功能基因定量分析4
1.6 统计分析4
2 结果与分析5
2.1土壤理化性质5
2.2土壤 N2O排放7
2.3 氮循环功能微生物基因丰度7
2.4 将N2O排放与添加生物质炭处理的土壤中N循环功能微生物的基因丰度联系起来 9
3 讨论 11
3.1 生物质炭对不同土壤类型的土壤生物地球化学性质的影响11
3.2 生物质炭对不同类型土壤的N2O排放的影响12
4 结论13
致谢13
参考文献13
生物质炭对不同土壤N2O排放的影响
引言
引言 氧化亚氮 (N2O)是一种重要的温室气体，在100年尺度上表现出持续的全球变暖潜力(SGWP)是二氧化碳(CO2)的270倍。农业土壤是全球N2O排放的主要来源之一。由于氮肥投入的增加[1]，耕作土壤的N2O年排放量估计高达4 Tg，到2030年，它们将占N2O总 *51今日免费论文网|www.jxszl.com +Q: &351916072& 
排放量的59%[2]。因此，探索减少农业土壤N2O排放的对策越来越受到人们的关注。
生物质炭，是指生物质在完全或部分缺氧的条件下通过热裂解(＜700°C)得到的一类含炭的、稳定的、高度芳香化的固态物质，pH值一般为5－12 [3]。生物质炭作为一种稳定的富碳材料，其在缺氧条件下通过热解生物质产生，它可以改善土壤质量和增强土壤固碳[4]。生物质炭也被认为是一种潜在的减少土壤N2O排放的策略[5]。尽管生物质炭施入可以减少大部分旱地土壤的N2O排放[6]，但仍然存在不一致的结果，生物质炭施用后土壤N2O排放没有明显差异，或增加了土壤N2O排放[7,8]。这些生物质炭对土壤N2O排放的不同影响凸显了生物质炭特性、土壤理化性质与土壤N2O相关功能微生物相互作用的重要性。
生物质炭对N2O排放影响的不一致可能与其特性、施入量、土壤理化性质和实验条件有关[5,9]。鉴于大多数生物质炭源具有芳香碳结构含量高、pH值高、表面积大等共同特征[10]，相同生物质炭对N2O排放的相互矛盾的影响可以归因于土壤理化性质、土壤功能微生物群、氮素的添加以及它们间的相互作用[11]。众所周知，生物质炭对土壤N2O产生的影响一般通过改善土壤曝气环境、提高土壤pH值或与土壤可利用的有机碳相互作用来实现[12]。
虽然有研究将生物质炭施用下土壤N2O排放与土壤性质联系起来[13]，以前的研究所针对的土壤类型十分有限[14,15]。同时，由于生物质炭在实践中通常与氮肥同时施用，那么生物质炭施入后有关N2O排放非生物因子的改变是否依赖于氮素的添加，目前还不清楚。因此，未来有关生物质炭对N2O排放影响的研究应更多地集中在施用氮肥与否和不同土壤类型上。
除土壤理化性质外，生物质炭引起的N2O排放变化还与N2O产生的微生物途径有关。人们普遍认为，硝化和异养反硝化作用是土壤N2O生成的主要途径[16,17]。氨氧化是硝化过程中的限速步骤[18]。据估计，根据土壤类型、温度和湿度的不同，氨氧化可以产生多达80%的土壤N2O[19]。大量研究将N2O的减少归因于生物质炭施用后nosZ基因丰度的增加，然而之前的研究发现，生物质炭增加了稻田土壤N2O的排放，AOB基因丰度的增加是主要原因[20,21]。这些不一致的研究结果表明，生物质炭可以同时影响土壤硝化作用和反硝化作用，而生物质炭的净效应取决于这两个过程的相对贡献。因此，在生物质炭施用后，需要同时检测与N2O产生相关的微生物功能基因情况，这将有助于了解生物质炭在不同土壤影响N2O排放的微生物机制。
本研究通过开展培养实验，比较了生物质炭对三种不同耕地土壤N2O排放的影响。同时测定了与N2O排放相关的土壤理化参数和功能基因丰度。主要研究目的是：1)观测三种土壤N2O排放对生物质炭添加的响应，2)量化关键氮循环功能基因丰度对生物质炭和氮源添加的响应，3)通过将土壤N2O排放、理化性质以及N2O形成和消耗功能基因丰度联系起来，探究不同土壤N2O排放对生物质炭响应不一致的潜在机制。
1 材料与方法
1．1供试土壤和生物质炭
室内培养实验共采集三种典型的农田土壤，分别是1）蔬菜种植土壤（GVs），采集于江苏省南京市蔬菜花卉研究所（32°8′N, 119°11′E）；2）菊芋种植土壤（JAs），采集于江苏省大丰市川东农场（33°19′N, 120°45′E）；3）绿茶种植土壤（TGs），采集于江苏省宜兴市有机茶场（31°20′N, 120°13′E）。土壤样品均采集于施肥前的耕层土壤（020 cm）。每个土壤样品风干后过2 mm筛混匀备用。这些土壤样品在理化性质上表现出很大的差异，如表11所示。
试验中所用生物质炭来自于河南省三利新能源有限公司，原料是小麦秸秆，热裂解温度为400500°C。生物质炭经过研磨后过2 mm筛备用。生物质炭的pH值为10.9，铵态氮（NH4+N）和硝态氮（NO3N）的含量分别为14.2和28.9 mgkg1。总碳和全氮的含量分别为503.1和9.4 gkg1。

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