酸性土壤被认为是氧化亚氮（N2O）排放的热点之一，N2O主要是通过真菌和细菌的反硝化作用产生。然而，有关真菌和细菌反硝化对N2O产生的相对贡献的研究较少。在本研究中，通过培养实验发现生物质炭的添加可以显著减少N2O的排放。通过qPCR分析表明，生物质炭的施用提高了氨氧化细菌（AOB）的活性和编码N2O还原酶nosZ基因的表达活性，从而最终降低了N2O的排放量。通过选择性抑制剂的方法，进一步发现生物质炭的施用增加了细菌对土壤反硝化速率（PDR）的贡献，降低了真菌对PDR的贡献。相关分析可知，土壤pH值、C/N比与细菌丰度及其对PDR的贡献均呈正相关；真菌种群丰度及其对PDR的贡献均不受土壤pH值的影响，但与土壤C/N比值呈负相关。研究表明，生物质炭的施用可以作为减少酸化茶园土壤N2O排放的一种有效策略，其作用机制主要包括提高土壤pH值，提高N2O还原酶活性。这项研究加深了我们对施用生物质炭引起N2O减排所涉及的微生物机制的认识，特别是不同条件下细菌和真菌反硝化作用的比较。
目录
摘要 1
关键词 1
Abstract 1
Keywords 1
引言 2
1材料与方法 2
1.1土壤取样 2
1.2室内培养实验 2
1.3实验室土壤反硝化速率（PDR）测定 3
1.4土壤反硝化速率（PDR）的测定 3
1.5 统计分析 4
2.结果与分析 4
2.1施用生物质炭对土壤N2ON排放的影响 4
2.2施用生物质炭对N循环相关功能基因丰度的影响 5
2.3土壤反硝化速率（PDR）对不同抑制剂的响应 6
2.3.1土壤反硝化速率（PDR）和CO2排放速率 6
2.4细菌和真菌丰度 8
2.5不同参数之间的相关性分析 9
3.讨论 10
4.结论 12
致谢 11
参考文献 11
酸性土壤中真菌和细菌反硝化作用对生物质炭的不同响应
引言
引言
氧化亚氮（N2O）是三大温室气体之一，其全球增暖潜势是CO2的298 *51今日免费论文网|www.jxszl.com +Q: @351916072@ 
倍[1]，同时它也是消耗臭氧的氮氧化物的前体[2]以及酸沉降过程中硝酸的重要来源,对人体健康和人居环境造成了巨大的威胁。农业约占全球N2O人为排放源的60% [3]，特别是酸性土壤被公认为是N2O产生的热点[4]。在氮肥过量施用、耕地土壤酸化日益加剧的大背景下，了解酸性土壤N2O排放的微生物机制，制定有效的N2O减排策略显得尤为重要。
一般而言，N2O主要是通过硝化和反硝化两个微生物过程产生[4]，它们对土壤N2O排放的贡献在很大程度上取决于土壤的性质，如土壤充水孔隙度[5]、pH值[6]、肥料管理和土壤温度[3]。硝化过程是氨（NH3）或铵盐氧化为亚硝酸盐（NO2），然后再次氧化为硝酸盐（NO3），由氨单加氧酶催化[EC 1.14.99.39]，该酶由amoA基因编码；可分别由氨氧化古菌和氨氧化细菌（分别为AOA和AOB）产生，羟胺氧化还原酶和亚硝酸盐氧化还原酶依次催化这两步。反硝化作用是将NO3还原成N2O、NO和N2的过程，分别由硝酸还原酶（narG）、亚硝酸盐还原酶（nirK/nirS）、一氧化氮还原酶（norB）和氧化亚氮还原酶（norZ）编码[5]。反硝化过程中的N2O排放可能是NO3转化为N2O和N2O转化为N2之间的净排放[2]。在酸性土壤中，反硝化过程是N2O产生的最主要途径。
细菌和真菌都有能力在反硝化过程中产生N2O[7]，它们的相对贡献随生态系统类型和土壤环境的不同而相应改变。例如，在湿地中，细菌反硝化在强还原条件下占据主导地位，在中度还原和弱氧化条件下，真菌反硝化占主导地位[8]。Herold等人在2012年的研究中表明，细菌对土壤反硝化速率（PDR）的贡献率高达54%，而真菌对反硝化速率的贡献仅为18%。然而，Huang 等人指出在pH为3.8的强酸性茶园中真菌反硝化对土壤N2O排放起主要作用，表明细菌和真菌反硝化的相对贡献可能取决于土壤pH值。
近年来，生物质炭施用对土壤N2O排放影响已深入研究。生物质炭减少N2O排放的机制可以简略地概括为对N2O的直接吸收[8]，生物质炭通过改善土壤曝气、增加土壤pH和释放乙烯等措施来调节反硝化作用[9]。然而，所涉及的微生物机制，特别是它们对施用生物质炭的响应，以及细菌和真菌的反硝化作用对土壤N2O排放量的相对贡献的机制目前尚不清楚，有待于进一步研究。
在本研究中，我们利用从茶园中收集的酸性土壤，进行了室内培养试验，以研究生物质炭施用对N2O排放的影响及其与N循环相关功能基因的相关丰度的联系。采用底物诱导呼吸选择性抑制的方法研究了细菌和真菌反硝化对在生物质炭施用下土壤N2O生成的相对贡献。本研究的主要目的是通过研究真菌和细菌对潜在反硝化速率（PDR）的贡献，深入探究生物质炭对酸性土壤N2O排放影响的微生物机制。
1材料与方法
1.1土壤取样
本实验供试土壤取自江苏省宜兴市（31°13′N, 120°01′E）具有15年绿茶栽培历史的茶园，取土深度为015cm。该地区为典型的北亚热带季风气候，年降水量约为1177 mm，年平均气温15.7°C。供试土壤基本理化性质如下:有机碳含量为7.32 ± 0.41 gkg1,总氮含量为0.24 ± 0.02 gkg1, 总碳含量2.05 ± 0.10 g kg1,体积密度约为1.43 mgcm3。
1.2室内培养实验
在培养实验中，20克（g）鲜土置于250毫升的玻璃瓶中，并将土壤置于黑暗中25℃预培养7天。预培养后，根据试验处理设置三组瓶子，分别为:（1）20 g新鲜土壤（无氮和施用生物质炭，Control）；（2）20 g新鲜土壤 + 8.6 mg尿素（含量为200 mg Nkg1, N）；（3）20 g新鲜土壤 + 8.6 mg尿素+1 g生物质炭（5% w/w, N+B）。用于室内培养实验的生物质炭以小麦秸秆为原料，经500℃热解制得，其理化性质如下：总碳含量467.0 gkg1，总氮含量5.6 gkg1，pH值为9.4，阳离子交换量24.1 cmol kg1，灰分含量20.8%。每个处理由24个重复组成，其中三个随机瓶用于气体取样，另外21瓶用于理化性质与微生物分析。培养前用无菌水调节水份至60%WFPS，25°C黑暗条件下连续培养42天。在最初的12天培养中，每天采集气体样本两次，之后为每天一次，直到培养实验结束。使用配备电子捕获检测器（ECD）的气相色谱仪（Agilent 7890, Agilent Technologies）定量测定N2O的浓度。N2O排放速率按照每个采样日的密封培养0和2小时之间累积的气体计算的，并代表每日平均排放速率。N2O累积排放量通过日平均排放速率计算。

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