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| 石灰性农田土壤水分落干过程中生物炭抑制N2O排放 |
| Biochar mitigates N2O emissions during the drying process of calcareous farmland soil |
| 投稿时间：2025-03-18 修订日期：2025-05-19 |
| DOI： |
| 中文关键词: 生物炭、N2O排放、水分落干过程、氮循环功能基因、微生物群落结构 |
| 英文关键词: biochar, N2O emissions, soil moisture drying process, nitrogen cycling functional genes, microbial community structure |
| 基金项目:山西省科技合作专项 |
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| 中文摘要: |
| 为探究玉米秸秆生物炭对石灰性农田土壤水分落干过程中N2O排放的调控作用及其微生物机制。本研究设置0%、1%、2%、4%（w/w）生物炭添加处理（BC0、BC1、BC2、BC4），通过模拟降雨及水分落干实验，结合土壤N2O排放通量监测、微生物群落结构和氮循环功能基因表达分析，揭示生物炭的减排效应与机制。结果表明，玉米秸秆生物炭显著抑制N2O排放（F3,8=3275.81，P<0.001），BC1、BC2和BC4处理较BC0的N2O累积排放量分别减少35.11%、41.92%和60.16%。生物炭对N2O排放的抑制作用可能通过以下机制实现：根据功能基因丰度变化推测，一方面可能通过抑制氨和羟胺氧化，降低硝化作用过程生成N2O的底物浓度；另一方面可能通过抑制NO3-还原并促进NO2-和N2O还原，减少反硝化作用过程N2O排放。另外，玉米秸秆生物炭改变了土壤微生物群落结构：在门水平上，生物炭提高了Proteobacteria（变形菌门）、Bacteroidota（拟杆菌门）和Firmicutes（厚壁菌门）门相对丰度，降低了Acidobacteriota（酸杆菌门）和Chloroflexi（绿弯菌门）门相对丰度；在属水平上，生物炭提高了Pontibacter（庞特杆菌属）和Bacillus（芽孢杆菌属）属相对丰度，降低了Sphingomonas（鞘氨醇单胞菌属）属相对丰度。综上，生物炭通过调控氮循环功能基因及改变微生物群落结构，有效抑制石灰性农田土壤水分落干过程中N2O排放，且减排效果与添加量正相关。 |
| 英文摘要: |
| 1、研究视角创新。前人的研究多关注于单一因素或静态水分条件下生物炭对土壤N2O排放的影响，本文则耦合生物炭施用与土壤水分动态变化（模拟降雨-落干过程）两个关键变量，系统揭示土壤水分落干过程中生物炭调控土壤N2O排放的微生物机制，为解决石灰性农田土壤N2O排放的问题提供新的思路。
2、研究方法创新。本文在实验过程中搭建土柱装置模拟土壤田间状态，构建动态监测体系（WFP变化及N2O排放速率）解析N2O排放特征与土壤水分的关系，该研究方法对于生物炭如何影响N2O排放的探究更为深入，能够揭示出更深层次、更细微的规律。 |
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