Plantago lanceolata L. 品种对模拟牛尿斑中一氧化二氮排放的影响

《Agriculture, Ecosystems & Environment》：Effect of Plantago lanceolata L. cultivar on nitrous oxide emissions from simulated cattle urine patches

本研究在新西兰Waikato和Southland两个地点，比较了狭叶车前草（Plantago lanceolata）与黑麦草（Ryegrass）的草地对尿液N?O排放的影响，并分析了三种不同生物硝化抑制剂（BNI）潜力的车前草品种。结果显示，Southland地区车前草显著降低N?O排放（平均减少95%），且高BNI品种H-U排放量高于低BNI品种L-U；而Waikato地区无显著差异。土壤类型（Gley与Brown）、气候条件（温度、降水）及管理措施（尿氮量23%差异）是导致结果差异的关键因素，表明BNI潜力在田间效果中可能受环境复杂调控。

　　窄叶车前草（*Plantago lanceolata* L.）作为一种可能减少新西兰牧场系统中氧化亚 nitrogen（N?O）排放的植物，近年来受到了越来越多的关注。N?O 是一种重要的温室气体，其全球变暖潜力是二氧化碳的 273 倍，对气候变化具有显著影响。本研究旨在探讨窄叶车前草与黑麦草（*Lolium spp.*）草地在 N?O 排放上的差异，并进一步评估三种具有不同生物硝化抑制潜力（BNI）的窄叶车前草品种（高（H）、中（M）、低（L））之间的排放差异。研究在新西兰两个具有不同土壤类型、纬度和气候条件的地点进行，分别位于 Waikato 和 Southland。研究结果表明，N?O 排放的减少效果在不同地点存在显著差异，且品种间的 BNI 潜力与排放变化之间并没有明显的直接关联。

在实验设计方面，研究人员采用了分块随机设计，将草地分为不同的处理组，包括尿液（U）和无尿液（NoU）两种情况。实验过程中，研究人员通过气体采样和土壤分析来评估 N?O 排放情况。实验发现，在 Waikato 地点，所有窄叶车前草品种与黑麦草在尿液处理下的累计 N?O 排放量相似，但 Southland 地点的窄叶车前草草地的排放量比黑麦草低约 50%。这一差异可能与不同地点的土壤特性、气候条件以及管理实践有关。

在土壤分析方面，研究人员发现，施加尿液后，土壤中的铵（NH??）和硝酸盐（NO??）浓度在不同处理组之间存在显著变化。在 Southland 地点，尿液处理下土壤中的 NH?? 浓度在 0 天后达到峰值，而在 Waikato 地点，这一峰值在 3 天后出现。此外，不同品种的窄叶车前草在土壤中的 NH?? 和 NO?? 浓度也存在差异，这可能反映了不同品种在氮吸收和转化上的不同表现。然而，尿液处理下，不同品种之间的差异在某些地点并不显著，这表明其他因素可能对 N?O 排放具有更大的影响。

在 N?O 排放方面，研究发现，在 Southland 地点，窄叶车前草草地的 N?O 排放量比黑麦草草地低约 50%，而在 Waikato 地点，这种差异并不显著。这可能与两个地点的土壤类型、气候条件以及土壤的物理化学性质有关。例如，Southland 地点的土壤类型为排水良好的 Typic Firm Brown 土壤，而 Waikato 地点的土壤类型为排水较差的 Typic Sandy Gley 土壤。此外，两个地点的气候条件也存在显著差异，包括年平均气温、降雨量和土壤温度等，这些因素可能影响了土壤中的微生物活动和 N?O 的产生过程。

研究还发现，不同品种的窄叶车前草在 N?O 排放方面表现出不同的趋势。在 Southland 地点，高 BNI 品种的窄叶车前草草地的 N?O 排放量比中 BNI 和低 BNI 品种更低，但在 Waikato 地点，这种差异并不显著。这一结果表明，BNI 潜力在不同地点可能并不完全决定 N?O 的排放量。此外，研究还发现，植物的形态特征和化学组成可能对 N?O 排放产生影响。例如，某些品种在尿液施加后表现出更高的粗蛋白含量和更广泛的叶面积，这可能有助于氮的吸收和利用，从而减少 N?O 的排放。

研究的局限性包括：BNI 潜力是基于之前水培实验推断的，而不是直接在田间测定的；未测量土壤中的硝化速率和硝化细菌群落；植物化学成分仅在试验后期测定，未能反映整个试验期间的变化；冬季生长习性未正式量化；不同地点之间的方法学差异使得无法进行基因型与环境的正式比较。因此，研究结果提供了对植物介导 N?O 排放的初步评估，并强调了需要进一步研究以明确植物品种之间 N?O 排放差异的原因。

研究的结论表明，窄叶车前草草地在减少 N?O 排放方面具有潜力，但这种潜力在不同地点表现不一致。此外，虽然 BNI 潜力是影响 N?O 排放的一个重要因素，但其在田间条件下的作用可能受到多种其他因素的影响，包括土壤类型、气候条件和植物的形态和化学特性。因此，未来的研究需要更全面地评估这些因素对 N?O 排放的影响，以更准确地理解植物在减少温室气体排放中的作用。