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)帶來更高的經(jīng)濟(jì)效益的同時，也因其高水肥投入的特點，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，它對全球氣候變化的影響不容忽視。據(jù)估計平均每年土壤過程貢獻(xiàn)了全球氧化亞氮排放的56％-70%（10

2、.3-12.8Tg Nyr-1）。山東省壽光市一長期定點監(jiān)測設(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烈影響，呈脈沖式排放氧化亞氮氣體。本研究選取該設(shè)施菜田作為研究對象，研究其微生物菌群特征和氣體排放規(guī)律。
　　首先，對該設(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)化過程中的氣體產(chǎn)生，我們建立了一套自動化反硝化培養(yǎng)物實時氣體檢測系統(tǒng)（ROBOT系統(tǒng)），并進(jìn)行前期的方法創(chuàng)立和儀器運行狀態(tài)的評估。結(jié)果表明該系統(tǒng)具有良好的擴(kuò)展性，通過對分析方法的改進(jìn)，整個分析時間可以縮短1分鐘，并建立了含有氫氣和乙炔樣本的測定方法；測定準(zhǔn)確，實驗數(shù)據(jù)真實可信，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)實驗，利用ROBOT系統(tǒng)檢測土壤培養(yǎng)過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程的強度相關(guān)，而終止土壤厭氧狀態(tài)可以使N2O排放過程立即停止。據(jù)此提出了通過縮短因灌溉造成的土壤厭氧條件時