牛粪源炭基有机肥替代部分化肥对夏玉米田N_(2)O排放的影响及其调控机制OA

为探究牛粪源炭基有机肥替代部分化肥对夏玉米田N_(2)O排放的影响及其调控机制,于2023—2024年在河北省农林科学院粮油作物研究所堤上试验站开展大田小区试验。试验设置4种施肥处理:CF,常规施用氮磷钾化肥;COF1、COF2和COF3分别为牛粪源炭基有机肥等氮量替代15%,30%,45%CF处理中的化学氮肥量。研究分析了不同施肥模式对夏玉米田N_(2)O排放、植株氮素吸收、土壤理化性质、氮循环相关功能基因丰度及产量的影响。结果表明:(1)与CF相比,COF1、COF2与COF3处理N_(2)O累积排放量分别显著降低39.4%,42.5%,43.8%;COF1与COF2在减排的同时,植株氮素吸收量分别提高45.9%,24.5%,产量分别增加10.6%,11.7%;(2)COF1与COF2显著促进土壤水稳性团聚体(WSA)形成(分别较CF增加12.7%,16.5%),并降低反硝化关键功能基因(norB、norC、narH)丰度,同时增强硝酸盐异化还原成铵(DNRA)过程基因(napA、napB等)表达,促进土壤硝态氮与铵态氮积累;(3)COF1与COF2提高根系生物量及根-叶系统中硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶的活性,从而协同促进植株氮素吸收利用。相关分析进一步表明,土壤WSA形成与关键反硝化基因(norB/C、narH)丰度呈显著负相关,而与植株氮吸收、根系生物量及植株氮代谢酶活性呈显著正相关。综上,牛粪源炭基有机肥替代15%~30%化肥可通过促进水稳性土壤团聚体形成直接抑制反硝化过程并降低N_(2)O排放,同时通过增强植株氮素吸收能力与DNRA途径可与反硝化过程竞争底物硝态氮间接调控农田N_(2)O减排。