农学院科研团队在丛枝菌根真菌调控农田N₂O排放方面取得新进展

图氮肥输入、玉米根系和AMF影响土壤性质、反硝化菌和N₂O排放概念图

本网讯（通讯员 张学林）近日，我校农学院玉米栽培团队在玉米田氧化亚氮（N₂O）温室气体排放方面取得新进展。该研究发现丛枝菌根真菌通过调控玉米根系功能微生物群落组成，提高玉米氮素吸收，降低了N₂O温室气体排放。

菌根是丛枝菌根真菌（AMF）与陆地植物之间形成的共生体，其中AMF从宿主植物接收光合产物并为其提供土壤养分。N₂O是一种重要的温室气体，植物对土壤氮素（N）吸收减少了微生物产生N₂O的底物，降低N₂O排放，然而，对其潜在的微生物机制特别是在大量投入氮肥的农田生态系统中仍知之甚少。通过研究常规农田和有机农田土壤中正常施氮和高量施氮条件下，玉米根系和AMF是如何调控产生N₂O的微生物（nirK和nirS）和消耗N₂O的微生物（nosZ），进而如何影响N₂O排放的。发现高量施氮增加了土壤N₂O排放量和nirK/nirS比值。根系和AMF对（nirK+nirS）/nosZ比值没有影响，但显著降低了N₂O排放量和nirK/nirS比值。寄主玉米和AMF主要通过降低常规农田nirK-Rhodobacterales、增加nirS-Rhodocyclales，降低有机农田nirK-Burkholderiales、增加nirS-Rhizobiales从而降低nirK/nirS比值。发现玉米根系和AMF可以通过提高土壤氮素吸收直接减少N₂O排放，也可以通过改变富氮农田生态系统中产生N₂O的微生物群落组成间接减少N₂O排放。这些结果为采用合理管理措施，改善作物根际微生物群落进而降低N₂O排放提供了新途径。

该成果以题为“Arbuscular Mycorrhizae Shift Community Composition of NCycling Microbes and Suppress Soil N₂O Emission”的研究论文在线发表在《Environmental Science & Technology》（自然指数期刊）。我校张学林教授和南京农业大学仇云鹏博士为该论文共同第一作者；张学林教授与美国北卡罗来纳州立大学胡水金教授为共同通讯作者。南京农业大学仇云鹏博士、美国北卡罗来纳州立大学Gillespie C J，Tu C，Reberg-Horton S C和西佛罗里达大学Gilliam F S教授等参与了该工作。本研究主要依托美国北卡罗来纳州立大学和河南农业大学等单位完成。该研究获得国家留学基金委、国家重点研发计划专项、河南省自然科学基金、河南农业大学科技创新基金等联合资助。

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.est.2c03816