紫云英与油菜混播对稻田土壤N2O排放及相关功能基因丰度的影响

摘要

【目的】探究绿肥混播对稻田土壤N_(2)O的减排效果和机制,筛选既高产稳产,又减排的适合南方双季稻区发展应用的绿肥混播种植模式。【方法】比较不同紫云英与油菜混播比例(单播紫云英(CK1)、单播油菜(CK2))、3/4紫云英+1/4油菜(3/4M+1/4R)、1/2紫云英+1/2油菜(1/2M+1/2R)、1/4紫云英+3/4油菜(1/4M+3/4R)对稻田N_(2)O排放规律及相关功能基因的影响。【结果】(1)作物种类影响N_(2)O排放。各处理的N_(2)O排放规律基本一致,其中冬作季N_(2)O排放主要集中在冬季绿肥的盛花期,早晚稻季主要集中在水稻的分蘖、灌浆和成熟期。总体来看,稻田N_(2)O排放主要集中在水稻季,早稻季的N_(2)O排放量低于晚稻季;2018年稻田N_(2)O排放通量总体比2019年高。(2)各处理的早稻N_(2)O累积排放量差异均不显著。连续两年单播处理的N_(2)O累积排放量低于混播各处理,其中2019年处理CK1最低,处理3/4M+1/4R的N_(2)O周年累积排放量在各混播处理中最低。(3)整体来看,晚稻土壤的amo A-AOA和amoA-AOB基因拷贝数比早稻要高,amo A-AOA基因拷贝数比amo A-AOB高1—2个数量级。晚稻的土壤nirS、nirK、nosZ基因拷贝数比早稻要高,其中nir S基因拷贝数比nir K和nosZ高1—2个数量级。紫云英与油菜混播提高了土壤amo A-AOA和amoA-AOB基因丰度,amoA-AOA基因为优势功能基因,而且提高了土壤nirS、nirK、nosZ基因丰度,nirS基因占主导地位。反硝化基因拷贝数比硝化基因拷贝数高1—3个数量级,反硝化作用对N_(2)O排放贡献更大。【结论】"3/4紫云英+1/4油菜-早稻-晚稻"种植模式在保证高产和高肥力的情况下,N_(2)O排放量相对较低,是较理想的种植模式。