土壤黏粒含量调控反硝化来源N2O排放的温度敏感性及其微生物机制

本研究通过N2O位点偏好（SP）技术揭示真菌反硝化主导农田N2O排放，但增温降低其贡献度（57.5%→51.5%）。土壤黏粒含量与N2O排放温度敏感性（Q10）呈显著正相关，全球数据进一步验证该规律。成果强调在气候变暖预测中需整合土壤属性与真菌过程，为农业温室气体减排提供理论依据。

　　

Highlight

本研究通过整合中国多地农田样本与全球数据，揭示土壤黏粒含量是调控反硝化来源N₂O排放温度敏感性的关键因子。

Study sites and physiochemical analysis

为涵盖广泛气候梯度，研究从中国东部6省农业区采集18份土壤样本（深度0-20厘米），纬度横跨19°53′N（海南）至45°31′N（黑龙江）（图S1）。地理范围覆盖温带、亚热带和热带季风气候区，代表多样化农业生态系统。每省选取一个代表性站点，并采集3个重复样本。采样后立即过筛（2毫米）并储存于4°C以保持微生物活性。

Denitrification potential rate

跨六省数据显示，若不考虑站点特异性，增温对反硝化潜势速率（DPR）的影响不显著（图1a）。但观察到显著的站点特异性响应：增温使四个站点（山东、江苏、浙江、海南）的DPR显著提升5%-27%，却使两个站点（黑龙江、广东）降低31%-35%。山东站点表现出最高DPR（27.4 mg N kg^?1 d^?1），而广东站点最低（0.9 mg N kg^?1 d^?1）。

Discussion

既往研究表明增温（5-30°C）可使N₂O DPR变化幅度达0%-300%，但本研究发现4°C升温并未产生一致效应。地理差异源于土壤理化性质与微生物群落的异质性，其中黏粒含量与Q₁₀值的强相关性（R² = 0.72）尤为突出。真菌反硝化贡献度随温度上升下降，可能与细菌对升温的竞争适应性增强有关。

Conclusion

本研究阐明气候变化、土壤特性与微生物群落间复杂互作如何影响农业土壤反硝化来源N₂O排放。黏粒含量通过调节氧气扩散与养分保留能力，成为温度敏感性的核心预测指标。成果强调在气候模型中需整合土壤纹理参数与真菌动力学过程，以提升N₂O排放预测准确性。