广东
近日，西北农林科技大学韩娟教授团队在《Soil Biology and Biochemistry》发表题为“Biochar strategy for long-term N2O emission reduction: Insights into soil physical structure and microbial interaction”的研究论文，博士生张叶叶为论文第一作者，韩娟教授和莫非教授为论文通讯作者。
生物炭应用于农业土壤是一种减少氧化亚氮（N₂O）排放的有前景策略。氮肥是作物生产所必需的，但也是N2O排放的重要来源。生物炭减少N2O排放的有效性取决于氮肥施用量和生物炭的形态结构。然而，鲜有研究探究田间老化生物炭在不同氮肥施用水平下对N2O排放的影响，尤其是生物炭的形态特性与土壤性质如何影响微生物驱动的N2O产生的机制。
该研究结果表明，田间老化多年的生物炭可持续降低土壤N2O排放，其机制主要与土壤物理特性（如比表面积、孔径和孔隙体积）的改善有关。
图1. 不同氮肥施用量下生物炭施用量与土壤孔隙结构性质的相关性分析
氮肥用量对生物炭调节土壤孔隙结构的方式有显著影响，进而影响氮循环基因和微生物的丰度；生物炭施用量为10 t ha-1时，土壤颗粒的中孔孔径显著增大，N2O还原酶基因（如nosZ）丰度显著升高，同时编码N2O生成酶的基因（如NO还原酶基因norB）的表达受到抑制；但进一步增加生物炭施用量未能带来持续改善。与真菌和细菌的多样性相比，氮循环功能多样性能是N2O排放更可靠的预测因子。该研究深化了对生物炭通过调节土壤物理性质，进而影响氮循环微生物功能，并最终作用于农田N2O产生机制的理解。这些研究成果为制定结合生物炭与施肥管理的综合策略，以有效缓解气候变化提供了重要科学依据。
图2. 不同氮水平下相关基因的相对丰度（RPKM）与土壤比表面积（SSA）、总孔容（Vtotal）、微孔容（Vmic）和平均中孔孔径之间的关系
该研究工作得到国家重点研发计划（2021YFD1901102）和中国高校科学基金（2452023081）的资助。
论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2024.109685
来源：西北农林科技大学
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