还田秸秆种类对稻田N2O排放及nosZ 型反硝化细菌群落结构的影响

doi:10.15933/j.cnki.1004-3268.2021.08.009

摘要/Abstract

摘要： 为探究还田秸秆种类对稻田土壤N2O排放和nosZ 型反硝化细菌群落结构的影响，通过盆栽试验，采用静态暗箱-气相色谱法和Illumina Miseq高通量测序法，观测了单施化肥（NS）、油菜秸秆还田配施化肥（RS）和蚕豆秸秆还田配施化肥（BS）处理下稻田土壤N2O排放特征及土壤nosZ 型反硝化细菌群落结构的组成。结果表明，NS、RS和BS处理的稻田土壤N2O累积排放量分别为4.28、5.07、1.51 kg/hm²，且BS处理显著低于NS和RS处理（P<0.05），但NS和RS处理差异不显著。Veen分析结果显示，相比NS和RS处理，BS处理增加了土壤nosZ 型反硝化细菌在目、属、种水平的组成类群。NS、RS和BS处理的根瘤菌目(Rhizobiales)的相对丰度分别是4.30%、3.33%和7.59%，norank_p__environmental_samples目的相对丰度分别是0.57%、0.22%和1.89%，且BS处理的根瘤菌目和norank_p__environmental_samples目的相对丰度均显著高于RS处理（P＜0.05）。NS、RS和BS处理的norank_p__environmental_samples科的相对丰度分别是0.22%、0.11%和1.67%，且BS处理显著高于RS处理（P＜0.05）。相关性分析结果显示，N₂O累积排放量与根瘤菌目和norank_p__environmental_samples 目的相对丰度呈极显著负相关（P＜0.01），与norank_p__environmental_samples科的相对丰度呈显著负相关（P＜0.05）。综上所述，相比单施化肥和油菜秸秆还田，蚕豆秸秆还田在目、属、种水平上增加了nosZ 型反硝化细菌的种类，同时增加了根瘤菌目和norank_p__environmental_samples目以及norank_p__environmental_samples科的相对丰度，降低了N₂O排放。

关键词: N2O排放, 反硝化, nosZ 型反硝化细菌, 油菜秸秆, 蚕豆秸秆, 秸秆还田, 水稻土

Abstract: To investigate the effects of straw returning types on N₂O emission and nosZ‑denitrifying bacterial communities in paddy soils，N₂O fluxes and community structure of nosZ‑denitrifying bacteria were observed through the static closed chamber‑gas chromatography method and high‑throughput sequencing approach under the treatments of conventional fertilization（NS），conventional fertilization plus rape seed straw（RS）and conventional fertilization plus broad bean straw（BS），respectively. Results showed that under the NS，RS and BS treatments，the N2O cumulative emissions from paddy soils were4.28，5.07 and 1.51 kg/ha，respectively. And the N₂O cumulative emission of BS was significantly lower than that of RS and NS（P<0. 05）. But there was no significant difference between NS and RS in the N₂O cumulative emission. Veen analysis showed that BS increased the groups of nosZ‑ denitrifying bacteria at the order，genera and species levels compared with NS and RS. The relative abundance of Rhizobiales and norank_p__environmental_samples at the order level in NS，RS and BS treatments were 4.30%，3.33%， 7.59% and 0.57%， 0.22%， 1.89%， respectively. And both Rhizobiales an norank_p__environmental_samples of BS were significantly higher than that of RS at the order level（P＜0.05）. At the family level，the relative abundance of norank_p__environmental_samples of BS was significantly higher than that of RS（P<0.05），and the values of NS，RS and BS were 0.22%，0.11%，and 1.67%，respectively.The correlation analysis indicated that the N2O cumulative emission during rice growing season was significantly negatively correlated with the relative abundance of Rhizobiales，norank_p__environmental_samples at the order level（P＜0. 01），and the relative abundance of norank_p__environmental_samples at the family level（P＜0.05），respectively.In conclusion，compared with NS and RS，BS significantly increased the nosZ‑denitrifying bacterial groups at the order，genus and species levels，and the relative abundances of Rhizobiales norank_p__environmental_samples at order level，and norank_p__environmental_samples at family level，thereby reducing the N2O cumulative emission.

Key words: N2O emission, Denitrification, NosZ? denitrifying bacteria, Rapeseed straw, Broad bean straw, Straw returning, Paddy soil

中图分类号:

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图/表 5

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