垄作灌溉和减施氮肥对稻田CH₄排放、土壤有机酸含量和酶编码基因表达量的影响

摘要

【目的】研究不同垄面宽度的垄作灌溉和不同时期减施氮肥对稻田甲烷（CH₄）排放、土壤有机酸含量以及CH₄形成和转化相关酶编码基因（产CH₄古菌中甲基辅酶M还原酶编码基因mcr A和CH₄氧化菌中CH₄单加氧酶编码基因sMMO）表达量的影响，揭示土壤有机酸以及mcr A和sMMO表达量对稻田CH₄通量的影响。【方法】开展3种灌溉模式（淹水灌溉，垄宽分别为80、100 cm的垄作灌溉）和3种施氮处理(常规施氮：135 kg·hm^-2，其中苗肥47.25 kg·hm^-2、分蘖肥54.00 kg·hm^-2和穗肥33.75 kg·hm^-2；返青期减氮：110 kg·hm^-2，其中苗肥22.25kg·hm^-2、分蘖肥54.00 kg·hm^-2和穗肥33.75 kg·hm^-2；孕穗期减氮：110 kg·hm^-2，其中苗肥47.25 kg hm^-2、分蘖肥54.00 kg hm^-2和穗肥8.75 kg hm^-2)的田间试验，测定生育期内稻田CH₄通量、土壤有机酸含量以及mcrA和sMMO表达量，分析稻田CH₄通量、土壤有机酸含量以及mcrA和sMMO表达量之间的相互关系。【结果】相同施氮处理下，垄作灌溉稻田CH₄排放量较淹水灌溉显著降低，相同灌水模式下，返青期减氮稻田CH₄排放量较常规施氮显著降低。垄宽为80 cm的垄作灌溉+常规施氮处理在施肥后10 d土壤总有机酸含量较施肥前高71.7%，淹水灌溉和常规施氮处理高28.8%。返青期减氮下，垄宽为80 cm的垄作灌溉土壤mcrA表达量整体低于淹水灌溉，sMMO表达量除移栽后25 d外均高于淹水灌溉。稻田CH₄通量与土壤mcrA表达量和总有机酸含量显著相关（P<0.01），相关系数分别为0.644和-0.348，土壤总有机酸含量与mcrA、sMMO表达量显著相关（P<0.05），相关系数分别为-0.240和0.197。【结论】垄宽80 cm垄作灌溉+返青期减氮处理降低了稻田CH₄通量，土壤总有机酸含量和mcrA表达量显著影响稻田CH₄通量，sMMO表达量可能间接影响稻田CH₄通量。

关键词

垄作灌溉 / 减氮施肥 / 有机酸 / CH₄排放 / mcrA表达量 / sMMO表达量