稻田是重要的農(nóng)業(yè)土地利用方式，同時也是人工N2O的重要排放源。N2O排放主要由微生物調(diào)控，未來以氣候變暖和降雨格局改變?yōu)闃?biāo)志的全球氣候變化勢必影響微生物活動，從而影響N2O的排放。研究不同水熱條件下N2O排放相關(guān)微生物的響應(yīng)機制，有助于深入理解稻田氮素轉(zhuǎn)化機制，減少稻田N2O排放量。
為此，中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所桃源農(nóng)業(yè)生態(tài)試驗站科研人員以水稻土為材料，設(shè)置不同水分和溫度條件，采用同位素標(biāo)記法，結(jié)合土壤微生物分子學(xué)技術(shù)，研究了水熱條件改變對稻田土壤N2O排放速率、硝化及反硝化微生物群落的影響。結(jié)果表明，在25% WFPS至125% WFPS水分條件范圍內(nèi)，5℃至35℃溫度變化范圍內(nèi)，N2O排放速率隨土壤水分或溫度增加而增加，且N2O的排放均主要來自于反硝化作用。但水分和溫度變化條件下，N2O排放的微生物驅(qū)動機制不同。土壤水分含量增加主要影響含nirK和nosZ基因微生物的群落結(jié)構(gòu)，刺激部分小豐度微生物的生長，包括含nirK基因的Bradyrhizobium，以及含nosZ基因的Tardiphaga，從而調(diào)控N2O的排放。而增溫對含nirK或nirS基因的反硝化微生物的群落結(jié)構(gòu)影響不同，溫度主要通過影響nirS型反硝化微生物群落結(jié)構(gòu)而調(diào)控N2O排放，且Rhodanobacter和Cupriavidus為驅(qū)動N2O排放關(guān)鍵物種。同時，溫度變化可顯著改變含nosZ基因的反硝化微生物的群落結(jié)構(gòu)，從而影響N2O的還原，其中Azoarcus 和Azospirillum對N2O的還原尤為重要。
該項研究近期以A few key nirK- and nosZ-denitrifier taxa play a dominant role in moisture-enhanced N2O emissions in acidic paddy soil和Warming shapes nirS- and nosZ-type denitrifier communities and stimulates N2O emission in acidic paddy soil為題分別分表在Geoderma和Applied and Environmental Microbiology上。該研究得到了國家自然科學(xué)基金（41771335）項目的資助。
不同水分條件下N2O排放速率（左）及N2O排放的結(jié)構(gòu)方程模型（右）
不同溫度條件下N2O排放速率（左）及N2O排放的方差分解圖（右）