壽光設(shè)施菜田土壤菌群與氧化亞氮排放模式研究.pdf

1、山東省壽光市設(shè)施蔬菜的規(guī)模化發(fā)展，在為菜農(nóng)帶來(lái)更高的經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，也因其高水肥投入的特點(diǎn)，造成了菜田土壤質(zhì)量衰退、投入的氮素大量損失以及以氧化亞氮（N2O）為代表的土壤溫室氣體排放量增加等環(huán)境問題。氧化亞氮是是一種強(qiáng)有力的溫室氣體（GHG），它的溫室效應(yīng)約是同分子CO2的300倍。在過(guò)去一百年間，隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，氧化亞氮排放量急劇升高，它對(duì)全球氣候變化的影響不容忽視。據(jù)估計(jì)平均每年土壤過(guò)程貢獻(xiàn)了全球氧化亞氮排放的56％-70%（10

2、.3-12.8Tg Nyr-1）。山東省壽光市一長(zhǎng)期定點(diǎn)監(jiān)測(cè)設(shè)施菜田的前期研究表明，該菜田土壤受到田間水肥管理措施的強(qiáng)烈影響，呈脈沖式排放氧化亞氮?dú)怏w。本研究選取該設(shè)施菜田作為研究對(duì)象，研究其微生物菌群特征和氣體排放規(guī)律。
　　首先，對(duì)該設(shè)施菜田與棚外糧田的土壤菌群結(jié)構(gòu)和反硝化功能基因豐度進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明設(shè)施菜田與棚外糧田具有不同的土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)，并且土壤細(xì)菌總量顯著高于棚外糧田，然而兩種反硝化功能基因（nirS，nosZ）

3、相對(duì)豐度并沒有顯著變化。菜田各處理土壤菌群總體結(jié)構(gòu)受灌溉施肥和時(shí)間推移的影響較小，保持穩(wěn)定；nosZ功能基因豐度在灌溉施肥后顯著上升。
　　為了研究氮轉(zhuǎn)化過(guò)程中的氣體產(chǎn)生，我們建立了一套自動(dòng)化反硝化培養(yǎng)物實(shí)時(shí)氣體檢測(cè)系統(tǒng)（ROBOT系統(tǒng)），并進(jìn)行前期的方法創(chuàng)立和儀器運(yùn)行狀態(tài)的評(píng)估。結(jié)果表明該系統(tǒng)具有良好的擴(kuò)展性，通過(guò)對(duì)分析方法的改進(jìn)，整個(gè)分析時(shí)間可以縮短1分鐘，并建立了含有氫氣和乙炔樣本的測(cè)定方法；測(cè)定準(zhǔn)確，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)真實(shí)可信，儀器

4、精密度良好，系統(tǒng)泄漏量較小。
　　此外，我們還進(jìn)行了壽光設(shè)施菜田與棚外糧田的土壤培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，利用ROBOT系統(tǒng)檢測(cè)土壤培養(yǎng)過(guò)程中的反硝化氣體的排放模式。結(jié)果表明與設(shè)施菜田相比，棚外糧田有相對(duì)低的N2O積累量和產(chǎn)物比，并且在厭氧初期氣體產(chǎn)生模式有所不同。菜田土壤N2O排放主要源于微生物的厭氧硝酸鹽呼吸，不同土壤管理方式僅與該呼吸過(guò)程的強(qiáng)度相關(guān)，而終止土壤厭氧狀態(tài)可以使N2O排放過(guò)程立即停止。據(jù)此提出了通過(guò)縮短因灌溉造成的土壤厭氧條件時(shí)