近日，资源与环境学院诸葛玉平教授团队在《Agriculture, Ecosystems and Environment》发表了题为“ N2O emissions from soils under short-term straw return in a wheat-corn rotation system are associated with changes in the abundance of functional microbes” 的研究论文。林继彤硕士为该论文的第一作者，潘红副教授和诸葛玉平教授为该论文的通讯作者。
秸秆还田是一种有效的保护性耕作措施，可以改善土壤性质，提高作物产量，是重新利用农业生物能源副产品的有效手段之一。华北平原小麦-玉米轮作农田系统中，不同秸秆还田模式对硝化过程和反硝化过程驱动的N2O排放微生物机制尚不明确。本研究基于小麦和玉米秸秆全还田（CWSR），仅小麦秸秆还田（WSR），以及秸秆不还田（NSR）三种秸秆还田方式研究不同秸秆还田模式下N2O的微生物排放机制。结果发现，相比不还田，秸秆还田（CWSR和WSR）处理的土壤N2O排放总量显著增加了31.74%和12.37%。结构方程模型（SEM）分析发现，秸秆还田通过影响AOB-amoA基因、nirK基因和nosZ基因间接影响N2O排放。总的来说，短期秸秆还田增加小麦-玉米轮作系统的N2O排放量，主要是通过增加硝化过程AOB-amoA和反硝化过程nirK基因丰度，减少nosZ基因丰度，从而刺激N2O排放。因此，理论层面上，调控硝化和反硝化过程的功能基因活性和丰度对于温室气体减排和农业可持续发展具有重要意义。
图1. 不同秸秆还田模式土壤N2O排放通量和N2O排放总量
秸秆还田显著影响N2O排放。与不还田（NSR）相比，小麦和玉米秸秆还田（CWSR）以及仅小麦秸秆还田（WSR）的N2O排放总量显著增加了31.74%和12.37%。
图2. 秸秆还田对N2O排放的微生物影响机制结构方程模型
结构方程模型（SEM）表明秸秆还田通过影响AOB-amoA基因、nirK基因和nosZ基因进而间接影响N2O释放。
该研究分析发现，秸秆还田增加N2O排放的微生物机制是促进硝化过程AOB-amoA基因和反硝化过程nirK基因，从而刺激N2O产生；同时抑制nosZ基因，进而抑制N2O还原。研究结果对于农田生态系统温室气体减排和农业废弃物的综合高效利用具有重要的理论指导意义。
该研究得到了山东省重点研发计划（重大科技创新工程）项目，以及财政部和农业农村部：国家现代农业产业技术体系的资助。
编 辑：万 千
审 核：贾 波
