铁矿对水稻土硝化过程氧化亚氮排放的生物化学耦合影响研究方法

摘要

本发明涉及土壤化学与环境技术领域，且公开了铁矿对水稻土硝化过程氧化亚氮排放的生物化学耦合影响研究方法，包括以下步骤：首先选取不同层次土壤铁含量分异明显的潴育型和潜育型水稻土，对比分析2种水稻土N2O排放的差异及主要影响因素，本发明中，通过进行实验设计对比后，潜育型水稻土N2O排放量显著高于潴育型水稻土，饱和含水量条件下，不同层次供试土壤N2O排放量显著高于低含水量。不同层次水稻土N2O排放差异显著的主要原因是不同土层铁含量分异以及氮转化功能基因丰度存在差异，pH值对2种水稻土各处理的AOB、AOAamoA，nirK和nosZ基因丰度有重要影响。Fe2+和Fe3+含量与4种基因丰度以及N2O排放量均显著相关，说明铁对硝化、反硝化微生物及N2O排放有一定影响。

说明书

技术领域

本发明涉及土壤化学与环境技术领域，具体为铁矿对水稻土硝化过程氧化亚氮排放的生物化学耦合影响研究方法。

背景技术

农田土壤作为N2O排放的一个重要来源受到广泛关注，研究水稻土N2O 释放过程及影响机制尤为重要。水稻土处于频繁干湿交替的水分状况，在非淹水期间，硝化作用是N2O排放的主要来源。铁氧化物作为土壤中最为活跃的因子之一，其氧化还原过程与土壤N素的生物及非生物转化过程耦合发生，从而直接或间接影响N2O的排放。研究铁氧化物对水稻土硝化过程N2O 释放的影响及机制，对全面理解农田土壤氮素循环过程具有重要意义，同时可为农田土壤N2O合理减排措施的制定提供理论依据。

为此，提出铁矿对水稻土硝化过程氧化亚氮排放的生物化学耦合影响研究方法。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了铁矿对水稻土硝化过程氧化亚氮排放的生物化学耦合影响研究方法，解决了上述的问题。

(二)技术方案

为实现上述所述目的，本发明提供如下技术方案：铁矿对水稻土硝化过程氧化亚氮排放的生物化学耦合影响研究方法，包括以下步骤：

第一步、首先选取不同层次土壤铁含量分异明显的潴育型和潜育型水稻土，对比分析2种水稻土N2O排放的差异及主要影响因素，探明内源铁对水稻土N2O排放的影响；

第二步、然后通过针铁矿的添加，探讨针铁矿对2种不同pH水稻土硝化过程N2O释放的生物化学耦合效应及机制；

第三步、通过灭菌、非灭菌处理、以及添加乙炔或高纯度O2等抑制实验，进一步区分不同pH水稻土在针铁矿添加条件下，生物和非生物作用以及不同途径(自养硝化、异养硝化、反硝化)产生N2O的相对贡献；

第四步、并量化评价针铁矿对2种不同pH水稻土自养硝化过程中AOB和 AOA对N2O排放相对贡献的影响及机制；

第五步、最后通过灭菌、非灭菌并添加不同氮源(NH2OH和NO2-)处理，定量分析不同pH水稻土在针铁矿存在下，硝化中间产物NH2OH和NO2-N非生物过程对N2O产生的相对贡献；

第六步、上述实验中都需要进行实验时进行材料收集与方法步骤，首先进行土壤样品、然后进行实验设计、设计好实验后，进行样品采集与分析，书籍计算与统计分析，

第七步、根据数据计算与统计分析。

优选的，所述第一步中，水稻土内源铁对N2O排放的影响，通过先进行土壤样品取样，2种水稻土均为长期种植水稻的稻田土壤，一种为灌排条件良好，土壤还原淋溶和氧化淀积作用明显、土层分异明显的水稻土，属于潴育型水稻土，另一种位于地下水位较高的稻田，具有明显青灰色潜育层；按照“5点法”用直径为5cm的土钻，分别按0-10cm、10-20cm和20-40cm三个层次采集耕层土壤。取样后去除石砾、植物残体等，并充分混匀，分于室温下风干至土壤质量含水量约10％，然后将其过2mm孔径的筛子并储存于20℃冰箱以备后续培养使用，另一部分风干，测定土壤基本理化性质。

优选的，所述测定土壤基本理化性质为测定N:O排放以及无机靓、铁含量等理化指标，再定量PCR测定硝化和反硝化功能基因丰度，接收上述两组测量结构对比N；O与环境因子和硝化、反硝化功能基因丰度相关性，探明内源铁对水稻土N；O排放的影响。

优选的，所述第二步中，针铁矿对水稻土硝化过程N2O排放的生物化学耦合影响，先进行土壤样品，供试的2种不同pH水稻土，按照“5点法”用土钻采集0-20cm表层土壤样品，取样后去除石砾、植物残体等，并充分混匀。土壤样品一部分于室温下风干至土壤质量含水量约10％，然后将其过2mm孔径的筛子并储存于－20℃冰箱以备后续培养实验使用，另一部分风干，测定土壤基本理化性质；根据采集的土壤样品进行针铁矿制备，针铁矿的制备方法参考Atkinson等合成。具体方法为，称取50gFe(NO3)3·9H2O溶于825mL去离子水中，磁力搅拌器下搅动均匀，以5mLmin-1速度滴入200mL浓度为 2.5molL-1的NaOH溶液，并调节最终pH为12。在60℃水浴下老化48h，将得到的沉淀物质用超纯水清洗至电导率＜20μscm-1，并用无水乙醇洗涤2次，然后离心收集沉淀物质，置于60℃烘箱烘干，过60目筛保存备用；把上述材料进行实验设计以及样品采集与分析，然后进行土壤DNA提取和实时定量 PCR分析。

优选的，所述第二步中实验设计中，土壤样品处理：预培养试验开始前，将制备的针铁矿以3％质量百分比与风干过筛后的2种水稻土分别充分混合均匀，同时设置不添加针铁矿的对照处理，共得到4个土壤样品处理，对照处理和添加3％针铁矿处理的酸性水稻土和碱性水稻土在文中分别以 pH5.5(control)，pH5.5+Fe和pH7.9(control)，pH7.9+Fe表示；

室内培养试验：分别将4个处理的土壤样品调节到20％土壤最大持水量 (WHC)，在25℃无光照条件的培养箱中进行预培养7d，以恢复微生物活性，预培养结束后，称取相当于25g烘干重土壤置于250mL培养瓶中，以水溶液的形式加入(NH4)2SO4，使土壤中含氮量为100mgNkg-1(相当于225kgNha-1)，并用去离子水调节土壤含水量为60％WHC，然后置于25℃恒温培养箱避光培养 14d，培养期间每2d补充水分保持土壤含水量与培养前一致。每个处理设置6 个重复，其中3个重复用来采集气体N2O，另外3个重复样品用来破坏性取样进行土壤性质分析。

优选的，所述针铁矿对水稻土N2O释放途径的影响，首先进行土壤样品及针铁矿制备、试验设计以及室内培养试验，然后再进行样品采集与分析，

样品采集：分别在培养开始的第0、1、3、5、7d用注射器采集培养瓶内顶空气体样品，用于测定N2O浓度。采集培养初期(0d)和培养结束后(7d) 的土壤样品，保存于－20℃冰箱中用于测定NH4+-N、NO3-N、Fe2+、Fe3+、 pH和Eh等指标；

样品分析：气体样品中N2O浓度由配有电子捕获检测器的气相色谱测定，土壤Eh由氧化还原电位仪测定，土壤pH由pH计测定，土壤无机氮用 2molL-1KCl溶液以液土比10:1浸提30min后的浸提液进行测定，铵态氮用次氯酸－苯酚法测定，硝态氮用双波长比色法进行测定；土壤Fe2+、Fe3+用 0.5molL-1HCl溶液以液土比20:1浸提30min后得到的浸提液进行测定，土样浸提液中的Fe2+用邻菲罗啉比色法测定，全铁通过添加盐酸羟胺将Fe3+还原为Fe2+之后用同样方法进行测定，Fe3+含量为全铁含量减去Fe2+含量。

优选的，所述针铁矿对水稻土中AOB和AOA产生N2O相对贡献的影响及机制，其中的在样品培养技术手，进行室内培养试验：将4个添加或不添加针铁矿的土壤样品调节到20％土壤最大持水量(WHC)，在25℃无光照条件培养箱中进行预培养7d，以恢复微生物活性，采用低浓度乙炔与1－辛炔区分 AOA和AOB对N2O释放的相对贡献，同时对AOA和AOBamoA基因进行高通量测序，以研究针铁矿对2种水稻土氨氧化微生物AOA和AOB释放N2O的贡献影响及机制。试验设置3个处理，分别为(1)：空气(CK)；(2)0.01％v/v 乙炔；(3)0.01％v/v1－辛炔。预培养结束后，称取相当于25g烘干重土壤置于250mL培养瓶中，以水溶液形式加入(NH4)2SO4，使土壤含氮量为 100mgNkg-1，同时做不施氮空白对照(N-free)，并用去离子水调节土壤含水量为60％WHC。然后用橡胶塞密封培养瓶，将瓶子中气体抽为真空后，按照四个处理添加不同抑制剂或者灭菌，置于25℃恒温培养箱避光培养21d，培养期间每2d补充水分以保持土壤含水量与培养前一致，补水后则重新注入抑制剂。每个处理设置6个重复，其中3个重复样品用来采集气体N2O，另外3 个重复用来破坏性取样进行土壤性质分析。

优选的，所述针铁矿对NH2OH和NO2－非生物过程释放N2O的影响实验中，再室内培养试验时：将4个添加或不添加针铁矿的土壤样品调节到20％土壤最大持水量(WHC)，在25℃无光照条件培养箱中预培养7d，以恢复微生物活性，为研究针铁矿对羟胺和亚硝酸根非生物过程N2O释放的影响，本章采用高压灭菌的方法，设置灭菌处理和非灭菌处理，并设置3种施肥处理，分别为(1)空白对照(不添加氮肥，N-free)；(2)添加NH2OH；(3)添加NO2-。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了铁矿对水稻土硝化过程氧化亚氮排放的生物化学耦合影响研究方法，具备以下有益效果：

1、该铁矿对水稻土硝化过程氧化亚氮排放的生物化学耦合影响研究方法，通过进行实验设计对比后，潜育型水稻土N2O排放量显著高于潴育型水稻土，饱和含水量条件下，不同层次供试土壤N2O排放量显著高于低含水量。不同层次水稻土N2O排放差异显著的主要原因是不同土层铁含量分异以及氮转化功能基因丰度存在差异，pH值对2种水稻土各处理的AOB、AOAamoA，nirK 和nosZ基因丰度有重要影响。Fe2+和Fe3+含量与4种基因丰度以及N2O排放量均显著相关，说明铁对硝化、反硝化微生物及N2O排放有一定影响。

2、该铁矿对水稻土硝化过程氧化亚氮排放的生物化学耦合影响研究方法，在60％WHC条件下，针铁矿通过生物、化学耦合效应促进两种水稻土N2O 的释放。一方面，针铁矿的添加显著增加了氨氧化细菌(AOB)和氨氧化古菌 (AOA)的丰度，且显著增加了碱性水稻土中属于AOB的亚硝化单胞菌属的相对丰度。另一方面，铁可以通过与NH2OH或者NO2－反应而影响硝化过程N2O 的释放。

3、该铁矿对水稻土硝化过程氧化亚氮排放的生物化学耦合影响研究方法，针铁矿主要是通过增加自养硝化过程产生的N2O而增加了N2O总产量，尤其是碱性水稻土中更为明显。60％WHC条件下，水稻土中N2O来源主要以生物过程为主，非生物过程对N2O的贡献较低。N2O的生物过程排放来源主要为硝化过程，酸性水稻土和碱性水稻土通过硝化过程贡献的N2O比例分别为 48％-64％和66％-84％。碱性水稻土通过自养硝化产生的N2O贡献明显高于酸性水稻土，这与氨氧化微生物(AOA、AOB)在不同pH条件下生态位不同有关。

4、该铁矿对水稻土硝化过程氧化亚氮排放的生物化学耦合影响研究方法，通过施用硫酸铵处理中，2种水稻土AOB对N2O排放的贡献均明显高于 AOA，以AOB产生N2O为主要途径。针铁矿的添加主要是通过促进以AOB为主导的自养硝化过程而增加了N2O产量。针铁矿增加了2种水稻土AOB产生N2O 的贡献，而对碱性水稻土中AOA产生N2O的贡献则有所减少。针铁矿对施肥后的2种水稻土各处理中基因以及碱性水稻土各处理的AOAamoA基因丰度均有不同程度增加作用；2种水稻土中参与N2O排放的主要菌属为属于AOB的亚硝化螺菌属铁氧化物对水稻土硝化过程N2O释放的影响及机制119和亚硝化单胞菌属以及属于AOA的Nitrososphaera，针铁矿的添加在一定程度上增加了碱性水稻土施肥处理中几种菌属的丰度。

5、该铁矿对水稻土硝化过程氧化亚氮排放的生物化学耦合影响研究方法，本发明方案立意新颖。水稻土作为N2O排放的一个重要来源受到广泛关注，水稻土处于频繁干湿交替的水分状况，干湿循环增加水稻土N2O排放，而在非淹水期间，水稻土硝化作用也可以产生N2O。水稻土中氧化铁分布广泛，其氧化和还原过程与土壤N素的生物及非生物转化过程耦合发生，并影响N2O 的排放。目前，关于铁氧化物对水稻土N2O排放的影响多集中在亚铁氧化耦合反硝化的过程，而有关铁氧化物对水稻土硝化过程N2O排放的影响及机制鲜见报道。基于此，本论文以不同水稻土为研究对象，多角度探究了针铁矿对水稻土硝化过程N2O释放的影响及生物、化学耦合机制，并解析了针铁矿影响水稻土硝化过程N2O释放的关键步骤。

6、该铁矿对水稻土硝化过程氧化亚氮排放的生物化学耦合影响研究方法，本发明方法中利用高压蒸汽灭菌区分非生物和生物过程产生的N2O，同时结合低浓度乙炔、辛炔、高纯度氧气等抑制剂量化评价不同途径对N2O释放的相对贡献；采用实时定量PCR技术分析硝化、反硝化过程中功能基因丰度；采用Miseq高通量测序技术探究有关氨氧化微生物群落结构的变化。多种技术手段的结合运用，从多角度揭示了铁氧化物对水稻土硝化过程产生N2O的影响机制。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：铁矿对水稻土硝化过程氧化亚氮排放的生物化学耦合影响研究方法，如图1所示，包括以下步骤：

第一步、首先选取不同层次土壤铁含量分异明显的潴育型和潜育型水稻土，对比分析2种水稻土N2O排放的差异及主要影响因素，探明内源铁对水稻土N2O排放的影响；

第二步、然后通过针铁矿的添加，探讨针铁矿对2种不同pH水稻土硝化过程N2O释放的生物化学耦合效应及机制；

第三步、通过灭菌、非灭菌处理、以及添加乙炔或高纯度O2等抑制实验，进一步区分不同pH水稻土在针铁矿添加条件下，生物和非生物作用以及不同途径(自养硝化、异养硝化、反硝化)产生N2O的相对贡献；

第四步、并量化评价针铁矿对2种不同pH水稻土自养硝化过程中AOB和 AOA对N2O排放相对贡献的影响及机制；

第五步、最后通过灭菌、非灭菌并添加不同氮源(NH2OH和NO2-)处理，定量分析不同pH水稻土在针铁矿存在下，硝化中间产物NH2OH和NO2-N非生物过程对N2O产生的相对贡献；

第六步、上述实验中都需要进行实验时进行材料收集与方法步骤，首先进行土壤样品、然后进行实验设计、设计好实验后，进行样品采集与分析，书籍计算与统计分析，

第七步、根据数据计算与统计分析。

所述第一步中，水稻土内源铁对N2O排放的影响，通过先进行土壤样品取样，2种水稻土均为长期种植水稻的稻田土壤，一种为灌排条件良好，土壤还原淋溶和氧化淀积作用明显、土层分异明显的水稻土，属于潴育型水稻土，另一种位于地下水位较高的稻田，具有明显青灰色潜育层；按照“5点法”用直径为5cm的土钻，分别按0-10cm、10-20cm和20-40cm三个层次采集耕层土壤。取样后去除石砾、植物残体等，并充分混匀，分于室温下风干至土壤质量含水量约10％，然后将其过2mm孔径的筛子并储存于20℃冰箱以备后续培养使用，另一部分风干，测定土壤基本理化性质。

所述测定土壤基本理化性质为测定N:O排放以及无机靓、铁含量等理化指标，再定量PCR测定硝化和反硝化功能基因丰度，接收上述两组测量结构对比N；O与环境因子和硝化、反硝化功能基因丰度相关性，探明内源铁对水稻土N；O排放的影响。

所述第二步中，针铁矿对水稻土硝化过程N2O排放的生物化学耦合影响，先进行土壤样品，供试的2种不同pH水稻土，按照“5点法”用土钻采集0-20cm 表层土壤样品，取样后去除石砾、植物残体等，并充分混匀。土壤样品一部分于室温下风干至土壤质量含水量约10％，然后将其过2mm孔径的筛子并储存于－20℃冰箱以备后续培养实验使用，另一部分风干，测定土壤基本理化性质；根据采集的土壤样品进行针铁矿制备，针铁矿的制备方法参考Atkinson 等合成。具体方法为，称取50gFe(NO3)3·9H2O溶于825mL去离子水中，磁力搅拌器下搅动均匀，以5mLmin-1速度滴入200mL浓度为2.5molL-1的NaOH 溶液，并调节最终pH为12。在60℃水浴下老化48h，将得到的沉淀物质用超纯水清洗至电导率＜20μscm-1，并用无水乙醇洗涤2次，然后离心收集沉淀物质，置于60℃烘箱烘干，过60目筛保存备用；把上述材料进行实验设计以及样品采集与分析，然后进行土壤DNA提取和实时定量PCR分析。

所述第二步中实验设计中，土壤样品处理：预培养试验开始前，将制备的针铁矿以3％质量百分比与风干过筛后的2种水稻土分别充分混合均匀，同时设置不添加针铁矿的对照处理，共得到4个土壤样品处理，对照处理和添加3％针铁矿处理的酸性水稻土和碱性水稻土在文中分别以pH5.5(control)， pH5.5+Fe和pH7.9(control)，pH7.9+Fe表示；

室内培养试验：分别将4个处理的土壤样品调节到20％土壤最大持水量 (WHC)，在25℃无光照条件的培养箱中进行预培养7d，以恢复微生物活性，预培养结束后，称取相当于25g烘干重土壤置于250mL培养瓶中，以水溶液的形式加入(NH4)2SO4，使土壤中含氮量为100mgNkg-1(相当于225kgNha-1)，并用去离子水调节土壤含水量为60％WHC，然后置于25℃恒温培养箱避光培养 14d，培养期间每2d补充水分保持土壤含水量与培养前一致。每个处理设置6 个重复，其中3个重复用来采集气体N2O，另外3个重复样品用来破坏性取样进行土壤性质分析。

所述针铁矿对水稻土N2O释放途径的影响，首先进行土壤样品及针铁矿制备、试验设计以及室内培养试验，然后再进行样品采集与分析，

样品采集：分别在培养开始的第0、1、3、5、7d用注射器采集培养瓶内顶空气体样品，用于测定N2O浓度。采集培养初期(0d)和培养结束后(7d) 的土壤样品，保存于－20℃冰箱中用于测定NH4+-N、NO3-N、Fe2+、Fe3+、 pH和Eh等指标；

样品分析：气体样品中N2O浓度由配有电子捕获检测器的气相色谱测定，土壤Eh由氧化还原电位仪测定，土壤pH由pH计测定，土壤无机氮用 2molL-1KCl溶液以液土比10:1浸提30min后的浸提液进行测定，铵态氮用次氯酸－苯酚法测定，硝态氮用双波长比色法进行测定；土壤Fe2+、Fe3+用 0.5molL-1HCl溶液以液土比20:1浸提30min后得到的浸提液进行测定，土样浸提液中的Fe2+用邻菲罗啉比色法测定，全铁通过添加盐酸羟胺将Fe3+还原为Fe2+之后用同样方法进行测定，Fe3+含量为全铁含量减去Fe2+含量。

所述针铁矿对水稻土中AOB和AOA产生N2O相对贡献的影响及机制，其中的在样品培养技术手，进行室内培养试验：将4个添加或不添加针铁矿的土壤样品调节到20％土壤最大持水量(WHC)，在25℃无光照条件培养箱中进行预培养7d，以恢复微生物活性，采用低浓度乙炔与1－辛炔区分AOA和AOB 对N2O释放的相对贡献，同时对AOA和AOBamoA基因进行高通量测序，以研究针铁矿对2种水稻土氨氧化微生物AOA和AOB释放N2O的贡献影响及机制。试验设置3个处理，分别为(1)：空气(CK)；(2)0.01％v/v乙炔；(3) 0.01％v/v1－辛炔。预培养结束后，称取相当于25g烘干重土壤置于250mL培养瓶中，以水溶液形式加入(NH4)2SO4，使土壤含氮量为100mgNkg-1，同时做不施氮空白对照(N-free)，并用去离子水调节土壤含水量为60％WHC。然后用橡胶塞密封培养瓶，将瓶子中气体抽为真空后，按照四个处理添加不同抑制剂或者灭菌，置于25℃恒温培养箱避光培养21d，培养期间每2d补充水分以保持土壤含水量与培养前一致，补水后则重新注入抑制剂。每个处理设置6 个重复，其中3个重复样品用来采集气体N2O，另外3个重复用来破坏性取样进行土壤性质分析。

所述针铁矿对NH2OH和NO2－非生物过程释放N2O的影响实验中，再室内培养试验时：将4个添加或不添加针铁矿的土壤样品调节到20％土壤最大持水量(WHC)，在25℃无光照条件培养箱中预培养7d，以恢复微生物活性，为研究针铁矿对羟胺和亚硝酸根非生物过程N2O释放的影响，本章采用高压灭菌的方法，设置灭菌处理和非灭菌处理，并设置3种施肥处理，分别为(1) 空白对照(不添加氮肥，N-free)；(2)添加NH2OH；(3)添加NO2-。

工作原理：

本发明的工作原理：

潜育型水稻土N2O排放量显著高于潴育型水稻土，饱和含水量条件下，不同层次供试土壤N2O排放量显著高于低含水量。不同层次水稻土N2O排放差异显著的主要原因是不同土层铁含量分异以及氮转化功能基因丰度存在差异，pH值对2种水稻土各处理的AOB、AOAamoA，nirK和nosZ基因丰度有重要影响。Fe2+和Fe3+含量与4种基因丰度以及N2O排放量均显著相关，说明铁对硝化、反硝化微生物及N2O排放有一定影响。

在60％WHC条件下，针铁矿通过生物、化学耦合效应促进两种水稻土N2O 的释放。一方面，针铁矿的添加显著增加了氨氧化细菌(AOB)和氨氧化古菌(AOA)的丰度，且显著增加了碱性水稻土中属于AOB的亚硝化单胞菌属的相对丰度。另一方面，铁可以通过与NH2OH或者NO2－反应而影响硝化过程N2O 的释放。

针铁矿主要是通过增加自养硝化过程产生的N2O而增加了N2O总产量，尤其是碱性水稻土中更为明显。60％WHC条件下，水稻土中N2O来源主要以生物过程为主，非生物过程对N2O的贡献较低。N2O的生物过程排放来源主要为硝化过程，

酸性水稻土和碱性水稻土通过硝化过程贡献的N2O比例分别为48％-64％和66％-84％。碱性水稻土通过自养硝化产生的N2O贡献明显高于酸性水稻土，这与氨氧化微生物(AOA、AOB)在不同pH条件下生态位不同有关。

酸性和碱性水稻土中，施用NH2OH非生物过程产生N2O的相对贡献均大于施用NO2--N处理；碱性水稻土施用NH2OH处理中，非生物过程产生N2O的比例显著高于酸性水稻土，而施用NO2--N处理则显著低于酸性水稻土。碱性水稻土中，NH2OH产生N2O的主要途径为非生物过程，而NO2--N主要为生物过程，酸性水稻土中NH2OH和NO2--N产生N2O的主要途径均以生物过程为主。添加针铁矿后，施用NH2OH或NO2--N的非生物过程产生N2O比例均有所减少，而对N2O累积释放量则有一定程度增加，这说明针铁矿增加了非生物作用产生的N2O，同时也一定程度上增加了生物作用对N2O产生的贡献。土壤pH和 Fe是影响NH2OH和NO2--N非生物过程产生N2O的关键因子。

综上所述，本文揭示了铁氧化物是通过生物、化学耦合效应促进了水稻土硝化过程N2O的释放。60％WHC条件下，水稻土中N2O来源主要以生物过程为主，非生物过程对N2O的贡献较低；铁氧化物主要是通过促进以AOB为主导的自养硝化

过程而增加了水稻土N2O释放，同时也影响了硝化中间产物NH2OH和 NO2--N非生物过程产生的N2O。研究结果有助于进一步理解铁氧化物对土壤氮转化过程及N2O释放的影响及机制，同时可为农田土壤N2O合理减排措施的制定提供理论依据。

本发明方法中利用高压蒸汽灭菌区分非生物和生物过程产生的N2O，同时结合低浓度乙炔、辛炔、高纯度氧气等抑制剂量化评价不同途径对N2O释放的相对贡献；采用实时定量PCR技术分析硝化、反硝化过程中功能基因丰度；采用Miseq高通量测序技术探究有关氨氧化微生物群落结构的变化。多种技术手段的结合运用，从多角度揭示了铁氧化物对水稻土硝化过程产生N2O的影响机制。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。