高 琳，潘志華，楊書運，王立為，徐 慧，董智強，張婧婷，黃 蕾，趙 慧，張 君，潘宇鷹，韓國琳，樊棟樑，王佳琳，吳 東

（1.中國農業(yè)大學資源與環(huán)境學院，北京 100193；2.安徽農業(yè)大學資源與環(huán)境學院，合肥 237182；3.沈陽農業(yè)大學農學院，沈陽 110866；4.中國科學院沈陽應用生態(tài)研究所，沈陽 110016）

碳源和巨大芽孢桿菌添加對土壤微生物環(huán)境及N2O、CH4排放的影響*

高 琳1,2，潘志華1**，楊書運2，王立為3，徐 慧4，董智強1，張婧婷1，黃 蕾1，趙 慧1，張 君1，潘宇鷹1，韓國琳1，樊棟樑1，王佳琳1，吳 東1

（1.中國農業(yè)大學資源與環(huán)境學院，北京 100193；2.安徽農業(yè)大學資源與環(huán)境學院，合肥 237182；3.沈陽農業(yè)大學農學院，沈陽 110866；4.中國科學院沈陽應用生態(tài)研究所，沈陽 110016）

2014年9-10月設計小麥盆栽試驗，設置常規(guī)施氮處理（CK）、氮肥添加葡萄糖（G）、氮肥添加葡萄糖和巨大芽孢桿菌（Bacillus megaterium，GY）、氮肥添加秸稈（S）、氮肥添加秸稈和巨大芽孢桿菌（SY）5種處理，通過觀測小麥苗期溫室氣體排放、土壤碳氮環(huán)境以及微生物菌群等變化，以分析研究不同碳源和巨大芽孢桿菌對土壤溫室氣體排放和微生物的影響。結果表明：（1）在施氮的同時增施葡萄糖（G）以及葡萄糖和巨大芽孢桿菌處理（GY），對土壤微生物碳含量變化影響不顯著，但降低土壤觀測物種數(shù)與物種多樣性；明顯抑制硝態(tài)氮和銨態(tài)氮的增加，繼而抑制N2O排放量的增加，同時促進了旱地土壤對CH4的吸收。（2）若用秸稈代替葡萄糖，在施氮的同時增施秸稈（S），顯著減少小麥苗期土壤硝態(tài)氮含量，但對N2O排放影響不顯著。與秸稈相比，葡萄糖能快速提供有機碳，作為碳源更能體現(xiàn)巨大芽孢桿菌改善土壤微生物菌群、減少硝態(tài)氮生成及N2O氣體排放的效果。

碳源；巨大芽孢桿菌；小麥；溫室氣體排放；高通量測序

氣候變暖已不僅僅是科研的關注焦點，因全球變暖所引發(fā)的各種極端氣候事件更是危及人類的生產生活[1]。農田生態(tài)系統(tǒng)是大氣非CO2溫室氣體的一個重要排放源[2-3]。在中國，旱地農田占總耕地面積的一半以上[4]，是農業(yè)源N2O的重要排放源[5-6]，與此同時，作為吸收匯，旱地對大氣 CH4的吸收不可完全忽視。目前，應對氣候變化，旱地農田溫室氣體減排的研究主要集中在田間水肥調控、農作措施等的改善，而利用農田微生物微觀調控土壤溫室氣體排放的研究較少[7]。土壤微生物與土壤質量、生產力和農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展密切相關，并對生存的環(huán)境十分敏感，能夠迅速對周圍環(huán)境的變化做出反應[8]，研究表示，施用肥料不僅直接影響土壤微生物活性和群落結構，同時還通過改變土壤的物理性狀，影響地上作物生長狀況而間接影響土壤微生物群落結構[9]。在施肥的基礎上添加碳源能在短期內增加微生物生物量碳，增強C、N的礦化率，同時對N2O氣體排放具有一定的促進作用[10]，Takuya等[11]研究還發(fā)現(xiàn)，與葡萄糖相比，以纖維素、木質素或秸稈為碳源時，土壤微生物固定無機氮的進程要慢得多。因此，綜合分析不同碳源的添加對農田土壤，尤其是旱地農田土壤的微生物群落以及N2O、CH4的排放具有重要作用。

研究表明，自然界中含有部分微生物能夠使氮肥通過微生物固定而避開或暫緩進入硝化過程和反硝化過程[12]，在這些微生物的作用下，施肥初期部分氮肥能夠進入微生物固定而減少N2O的排放，同時還避免了揮發(fā)、淋洗的損失，在作物生長中后期微生物氮被礦化分解繼續(xù)供作物吸收利用，提高氮肥利用效率[11]。目前對這些間接影響溫室氣體產生、排放的微生物的探索以及將這些微生物與生產實際相結合的研究仍較為少見。

本研究通過小麥盆栽試驗探索葡萄糖、秸稈兩種碳源以及能將無機氮轉化為微生物氮的巨大芽孢桿菌對土壤微生物群及農田N2O、CH4排放的影響，旨在為旱地農田溫室氣體減排研究提供一定的數(shù)據支持。

1 材料與方法

1.1 微生物菌肥的培養(yǎng)

研究選取能固定無機氮且不產生N2O的巨大芽孢桿菌，利用培養(yǎng)基室內大量培養(yǎng)。培養(yǎng)基配方為酵母提取物5g、蛋白胨10g、氯化鈉5g、瓊脂15~20g、蒸餾水1000mL，pH調至7.4～7.6。將巨大芽孢桿菌接種在已滅菌的培養(yǎng)基中，震蕩培養(yǎng) 24h后繼續(xù)分瓶培養(yǎng)，最終選用平板計數(shù)法測定培養(yǎng)后菌液濃度為1.1×108cfu·mL-1。

1.2 試驗設計

選用內蒙古自治區(qū)呼和浩特市武川縣旱地栗鈣土，土壤pH為8.5左右，有機碳含量為10.30g·kg-1，較貧瘠，全氮含量0.79g·kg-1，全磷0.45g·kg-1，全鉀2.45g·kg-1。試驗設計常規(guī)施氮處理（CK）、氮肥添加葡萄糖（G）、氮肥添加葡萄糖和巨大芽孢桿菌（GY）、氮肥添加秸稈（S）、氮肥添加秸稈和巨大芽孢桿菌（SY）5種處理，每處理6個重復。具體試驗設置如表1。

表1 各處理土壤中添加物的種類和數(shù)量Table 1 Additives’ species and dosage in each treatment soil

試驗選取遼春 9號小麥，設計盆栽試驗，2014年 9月 19日播種，采用底部直徑 8cm，頂部直徑11cm，高13cm的培養(yǎng)缽作為盆栽用盆，每盆播20粒種子，播種時保持土壤濕度為 15%。針對土壤選取優(yōu)化施肥量，以尿素為氮肥，過磷酸鈣作磷肥，用量分別為 75.0kg·hm-2(N)和63.4kg·hm-2(P2O5)，施肥方式均采用播種前一次性基肥。

1.3 氣體采集及測定

試驗采用密閉靜態(tài)箱法測定N2O、CH4排放通量并計算其排放總量。靜態(tài)箱由基座和采樣箱兩部分組成，采樣箱頂部帶有三通閥。采樣時，采樣箱的下沿插入基座的槽內，箱內形成一個底面半徑8.0cm、高26.5cm的密閉空間。由一個50mL的注射器利用三通閥從采樣箱內抽取氣體，抽取的氣體立即轉移至一個3mL的真空玻璃瓶內。氣體中N2O、CH4濃度采用氣象色譜儀（Agilent GC-7890A）測定。采樣從播種后第2天（9月20日）開始，連續(xù)一周每天采集一次，后續(xù)時段每兩天采集一次直至10月7日。取樣時間為 9：00-11：00，分別于密閉后第0min和20min采集氣體樣品，經線性回歸計算當天氣體排放通量，計算式為[13]

式中，F(xiàn)為氣體通量（μg?m-2·h-1）；ρ為標準狀況下N2O或CH4的氣體密度（kg·m-3）；V為采樣箱有效體積（5.3×10-6m3）；A為箱底面積（6.4×10-3m2）；ΔC為 氣體濃度差（μg·m-3）； Δt為時間間隔（0.3h）；T為采氣時段箱內溫度（℃）。氣體通量為負值表示被觀測系統(tǒng)從大氣中吸收該氣體，正值表示被觀測系統(tǒng)向大氣排放該氣體。

試驗期間氣體累積排放量運用加權法計算，計算式為

式中，Sum為累積排放量（g·hm-2）；Ei為第i次采樣時氣體排放通量（μg·m-2·h-1）；Di為第i次與第i+1次采樣間隔天數(shù)（d）。

1.4 土壤樣品的采集及測定

播種后第20天每個處理選取3個重復采集新鮮土樣，分別選取10g土壤，利用2mol·L-1NaCl進行浸提，最后選用配備MT7和MT8化學模塊的連續(xù)流動分析儀(Alliance，F(xiàn)rance)，分別運用靛酚藍比色法和紫外分光光度法測定濾液中的銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量，每個樣品2次重復。

另選取30g土壤樣品分成3等份，其中兩份利用真空干燥器充滿氯仿熏蒸，以第三份無氯仿熏蒸作對照，24h后分別經2mol·L-1NaCl浸提，最后運用微生物碳氮測定儀測定微生物碳含量[14]。

1.5 土壤微生物分析

選取播種后第 20天采集的土壤樣品，通過CTAB方法提取樣品基因組DNA并對其進行PCR擴增，構建小片段文庫后基于IlluminaMiSeq測序平臺，進行雙末端測序（Paired-End）。通過對測序所得數(shù)據進行拼接、過濾，OTUs（Operational Taxonomic Units）聚類。在OTU生物信息的基礎上，選取稀釋曲線反映測序數(shù)據量的合理性以及樣品中物種的豐富程度，同時選取 Shannon指數(shù)計算微生物菌群多樣性。計算式為

式中，Sobs為實際測量出的OTU數(shù)目；ni為含有i條序列的OTU數(shù)目；N為所有的序列數(shù)。

1.6 數(shù)據分析

數(shù)據分析處理等采用Excel 2013和SPASS17.0軟件。

2 結果與分析

2.1 碳源和巨大芽孢桿菌添加對土壤 N2O和 CH4累積排放量的影響

由圖1a可見，單獨施加常規(guī)氮肥處理（CK）時，試驗期間N2O累積排放量達2.3gN·hm-2。在施同量N肥的基礎上施加葡萄糖（G）以及施加葡萄糖和巨大芽孢桿菌（GY），土壤中 N2O的排放量在數(shù)值上較CK分別減少51.6%和35.5%，差異不顯著；若以秸稈代替葡萄糖作為碳源，在施同量N肥的基礎上施加秸稈（S），土壤中 N2O的排放量與CK差異不明顯，在施加秸稈的基礎上再添加巨大芽孢桿菌（SY），土壤中N2O的排放量較CK增加49.8%。說明按照傳統(tǒng)方法施氮小麥苗期土壤具有較高的 N2O排放量，而施氮的同時增施葡萄糖以及巨大芽孢桿菌則會抑制 N2O排放量的增加，但若用秸稈代替葡萄糖則未產生抑制 N2O排放的效果，在秸稈的基礎上再添加巨大芽孢桿菌時甚至促進N2O排放。

如圖1b所示，單獨施加常規(guī)氮肥處理（CK）時，試驗期間 CH4的累計吸收較低，僅為6.4gC·hm-2。在施同量N肥的基礎上施加葡萄糖（G）對CH4的吸收影響不大，在施加葡萄糖基礎上再添加巨大芽孢桿菌（GY），CH4的累計吸收量較 CK增加185.7%；若以秸稈代替葡萄糖作為碳源，在施同量 N肥的基礎上施加秸稈（S）以及秸稈和巨大芽孢桿菌（SY），CH4的累積吸收量均增加，分別較CK增加120.3%和238.8%。結果表明按照傳統(tǒng)方法施氮小麥苗期土壤對CH4的吸收較低，而在施氮的基礎上同時增施葡萄糖以及巨大芽孢桿菌會促進CH4的吸收，若用秸稈代替葡萄糖，促進CH4吸收的效果則更為明顯。

圖1 小麥苗期不同處理N2O和CH4累積排放量Fig.1 The cumulative emissions total of CH4and N2O during wheat seeding stage under different treatments

2.2 碳源和巨大芽孢桿菌添加對土壤微生物碳及速效氮含量的影響

2.2.1 土壤微生物碳含量

圖2為播種后第20天各處理盆栽土壤微生物碳含量。結果顯示，在施同量N肥的基礎上添加葡萄糖（G）以及葡萄糖和巨大芽孢桿菌（GY），土壤微生物碳含量在數(shù)值上有所增加，但差異不顯著；若以秸稈代替葡萄糖作為碳源，在施同量N肥的基礎上添加秸稈（S）以及秸稈和巨大芽孢桿菌（SY），土壤微生物碳含量變化不顯著，其中SY處理在數(shù)值上達到試驗最高值209.45mgC·kg-1，顯著大于S處理（P<0.05）。結果表明在施氮基礎上增施碳源（葡萄糖或秸稈）和巨大芽孢桿菌對土壤整體微生物碳含量影響不顯著。

圖2 播種后第20天不同處理土壤微生物碳含量Fig.2 Soil microbial carbon content under different treatments on the 20thday after sowing

2.2.2 土壤速效氮含量

對播種后第20天的盆栽土壤硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量進行測定，結果如表 2所示。由表可見，施加常規(guī)氮肥（CK）的土壤中硝態(tài)氮含量最高，達105.06mgN·kg-1。在施同量N肥的基礎上施加葡萄糖（G）以及葡萄糖和巨大芽孢桿菌（GY）均能顯著降低土壤硝態(tài)氮含量，分別較CK減少77.89%（P<0.05）和66.89%（P<0.05）。若以秸稈代替葡萄糖作為碳源，在施同量N肥的基礎上施加秸稈（S），則土壤硝態(tài)氮含量同樣下降明顯，較CK減少64.10%（P<0.05），若在秸稈基礎上繼續(xù)添加巨大芽孢桿菌（SY），硝態(tài)氮含量與CK差異不顯著。土壤中銨態(tài)氮含量較低，僅為總速效氮的2%~6%，但處理間仍存在明顯差異。與硝態(tài)氮變化相似，CK的銨態(tài)氮含量達試驗最高，為2.58mgN·kg-1。在施同量N肥的基礎上施加葡萄糖（G）以及葡萄糖和巨大芽孢桿菌（GY）均能顯著降低土壤銨態(tài)氮含量，分別較 CK減少 43.02%（P<0.05）和29.84%（P<0.05）。當以秸稈作碳源時，銨態(tài)氮含量變化不顯著。

可見，施氮的同時增施葡萄糖（G）以及葡萄糖和巨大芽孢桿菌（GY），會明顯抑制土壤速效氮（硝態(tài)氮和銨態(tài)氮）的增加；若用秸稈代替葡萄糖，土壤銨態(tài)氮變化不顯著，硝態(tài)氮在氮肥添加秸稈處理（S）中顯著降低，而在添加秸稈和巨大芽孢桿菌（SY）處理中變化不明顯。

表2 播種后第20天不同處理土壤速效氮含量（mgN·kg-1）Table 2 Soil available nitrogen content under different treatments on the 20thday after sowing(mgN·kg-1)

2.3 碳源和巨大芽孢桿菌添加對土壤種群豐度及多樣性的影響

2.3.1 土壤種群豐度

如圖3所示，采用高通量16SDNA測序，通過物種注釋測定播種后第 20天土壤微生物，結果顯示，土壤樣品中測到的均為土壤原有的微生物，未測出試驗添加的活性巨大芽孢桿菌。其中在門水平上物種相對豐度前十位的分別是Proteobacteria（變形 菌 門 ）， Acidobacteria（ 酸 桿 菌 門 ），Gemmatimonadetes（芽單胞菌門），Actinobacteria（放線菌門），Bacteroidetes（擬桿菌門），Plantomycetes（浮霉菌門），Chloroflexi（綠彎菌門），Verrucomicrobia（疣微菌門），Nitrospirae（硝化螺旋菌門），Armatimonadetes（裝甲菌門）。在施同量N肥的基礎上添加葡萄糖（G）時，Proteobacteria和Actinobacteria相對豐度較CK分別增加10.2和1.3個百分點，同時Acidobacteria和Plantomycetes分別減少10.1和1.7個百分點。若以秸稈代替葡萄糖（S），則進一步增加了 Proteobacteria豐度，減少了Acidobacteria的相對豐度，同時 Gemmatimonadetes的相對豐度亦有明顯增加。在施同量 N肥的基礎上添加碳源（葡萄糖、秸稈）和 Bacillus megaterium微生物（GY、SY）時，對土壤原有微生物群的影響表現(xiàn)在Proteobacteria和Gemmatimonadetes的相對豐度增加，Acidobacteria、Plantomycetes和Chloroflexi的相對豐度減少。

Nitrospirae（硝化螺旋菌門）以氨（銨）為原料進行硝化過程產生硝態(tài)氮，在土壤微生物群中的相對豐度從高到低排至第九，占有重要地位。如表 3所示，在同量N肥的基礎上添加葡萄糖（G）或秸稈（S）時，土壤中 Nitrospirae的相對豐度均有微弱的降低，分別較CK減少0.2和0.1個百分點。在同量N肥的基礎上添加葡萄糖和巨大芽孢桿菌（GY）時，Nitrospirae的相對豐度上升，達到試驗最高值1.7%；而在同量 N肥的基礎上添加秸稈和巨大芽孢桿菌（SY）后，Nitrospirae的相對豐度降低至試驗最低值1.0%。

表3 播種后第20天土壤中硝化螺旋菌門的相對豐度Table 3 Species relative abundance of Nitrospirae in the 20thday after sowing

圖3 土壤樣品中細菌門水平上的相對豐度Fig.3 Species relative abundance on the phylum level of bacterial communities in different soil samples

2.3.2 土壤微生物多樣性

選取稀釋曲線（Rarefaction curves）對土壤微生物多樣性進行評價，即從樣品中隨機抽取一定測序量的數(shù)據，統(tǒng)計其所代表物種的數(shù)目，可直接反映測序數(shù)據量的合理性，并間接反映樣品中物種的豐富程度，指數(shù)值越大，則物種的豐富程度越高。如圖4所示，各處理土壤樣品的稀釋曲線均趨向平緩，說明測序數(shù)據量足夠大，可以反映樣品中絕大多數(shù)的微生物信息。

圖4 各處理樣品的稀釋曲線Fig.4 Observed species index curve of different soil samples

通過微生物觀測物種數(shù)和多樣性指標 Shannon（表4）分析發(fā)現(xiàn)，在同量N肥的基礎上添加葡萄糖（G）以及葡萄糖和巨大芽孢桿菌（GY）時，土壤中觀測物種數(shù)均降低，分別較CK減少12.5%和11.0%。若以秸稈代替葡萄糖，在同量N肥的基礎上添加秸稈（S）時，觀測物種數(shù)變化較小，而添加秸稈和巨大芽孢桿菌處理（SY），土壤中觀測物種數(shù)較CK減少9.6%。Shannon指標分析顯示，在同量N肥的基礎上添加碳源（G、S）以及碳源和巨大芽孢桿菌（GY、SY）時，物種多樣性均有不同程度的降低。結果表明，在同量N肥的基礎上添加葡萄糖（G）以及葡萄糖和巨大芽孢桿菌（GY）時，土壤中觀測物種數(shù)與物種多樣性均有所降低，相比葡萄糖，在同量氮肥的基礎上添加秸稈（S）以及秸稈和巨大芽孢桿菌（SY），土壤微生物觀測物種數(shù)降低較少，但 SY物種多樣性降低較多。

表4 不同處理下觀測物種數(shù)和多樣性指標Table 4 Observed species and diversity under different treatments

3 討論與結論

3.1 討論

研究表示，適量氮肥能夠促進作物根際的生長，增加了作物生物量和根茬，為土壤提供了有機物，促進微生物的生長，顯著提高土壤微生物碳含量以及微生物多樣性[15-17]。也有研究報道認為，施用無機氮肥會導致土壤微生物減少，降低微生物碳含量[18-20]。本研究結果顯示，在氮肥基礎上添加葡萄糖時，小麥苗期土壤微生物觀測物種數(shù)和物種多樣性均有所下降，但微生物碳含量有所增加。分析原因可能是施加葡萄糖后，短期內土壤C/N比發(fā)生變化，抑制部分自養(yǎng)微生物的生長繁殖，改變了土壤微生物優(yōu)勢種群，使微生物多樣性下降，同時由于碳源能促進土壤中部分異養(yǎng)微生物的生長繁殖，增加活性微生物量，最終增加土壤微生物碳含量[21]。研究結果還顯示，在氮肥基礎上添加葡萄糖后，小麥苗期硝態(tài)氮與銨態(tài)氮含量顯著降低，N2O的排放減少，分析原因可能是碳源的添加，土壤中某些以碳源為能源的異養(yǎng)微生物生長繁殖速率高于硝化菌，抑制了硝化菌的生長繁殖，減少硝化作用的產生，繼而減少N2O排放，同時增加碳源，促進了土壤中氮的生物固定[22]，進一步減少N2O排放。陳婧媛等[23]研究發(fā)現(xiàn)，以葡萄糖為碳源，一定含量條件下，硝化細菌的硝化效率隨著碳源的增加而增加，當葡萄糖的含量超過 20mg·L-1后，異養(yǎng)菌的增殖速率遠高于硝化菌，抑制了硝化菌的繁殖，與本研究結果相似。

大量研究表明，秸稈還田能夠增加土壤有機質含量，改善土壤理化性質，補充土壤養(yǎng)分，促進土壤微生物的生長繁殖和微生物多樣性的提高[24-26]。本研究在氮肥基礎上添加秸稈（NS）對土壤微生物的影響表現(xiàn)為苗期降低微生物物種多樣性，對觀測物種數(shù)及微生物碳含量影響不顯著，菌群豐度結果顯示，秸稈的添加改變了土壤微生物優(yōu)勢菌群及群落結構，增加了 Proteobacteria、Actinobacteria和Gemmatimonadetes等 的 相 對豐 度， 降 低了Acidobacteria、Plantomycetes和Nitropirace等的相對豐度，其原因可能是本研究所用秸稈未完全腐化，在施入土壤后需經過轉化分解才被利用[27]。試驗測定時段為小麥苗期，添加秸稈處理在短期內能夠被直接利用的碳較少，雖然改變了土壤微生物菌群結構，但增加土壤活性微生物量的效果未能體現(xiàn)。宋賀等[28]研究表明，微生物可利用碳源的提高是小麥秸稈還田促進N2O向N2還原的主要驅動力，而本研究中由于時間較短添加秸稈在小麥苗期對土壤 N2O排放無顯著影響，與范靖尉等[29]研究得出在適宜施氮水平下施用生物炭作碳源，短期內對土壤N2O排放無顯著影響的結果相似。

本研究選取能夠固定無機氮且不產生N2O的巨大芽孢桿菌，在土壤中以有機碳為碳源，生長繁殖過程中能將銨態(tài)氮生物固定為微生物態(tài)氮，從而可以減少施肥初期經硝化反硝化過程產生N2O排放造成的損失。研究中添加該巨大芽孢桿菌（以葡萄糖為碳源），播種后第 20天土壤中硝化螺旋菌門的相對豐度達到試驗最大值，其原因可能是在播種前期巨大芽孢桿菌大量繁殖生長，改變了土壤微生物優(yōu)勢種群，抑制部分異樣微生物的生長，試驗后期巨大芽孢桿菌逐漸死亡，硝化螺旋菌門在總微生物量下降的條件下相對豐度增加。但試驗中添加巨大芽孢桿菌處理的速效氮（硝態(tài)氮、銨態(tài)氮）含量明顯下降，同時土壤 N2O排放較常規(guī)氮肥處理減少35.5%，其原因是在葡萄糖添加下，巨大芽孢桿菌快速生長繁殖，增加銨態(tài)氮向微生物氮固定，減少進入硝化反硝化過程，繼而減少硝態(tài)氮以及N2O的產生。當以秸稈代替葡萄糖作為巨大芽孢桿菌的碳源時，試驗期間N2O累積排放量不減反增，出現(xiàn)這種差別可能在于施入葡萄糖可以立即為微生物的生長提供碳源，而秸稈作為碳源時，則需要一定的熱量和水分，自身逐漸分解才能供微生物利用[27]。Ocio等[14]研究田間施用秸稈對土壤微生物量和無機氮的影響時，同樣得出以秸稈為碳源固定無機氮比葡萄糖作碳源的進程要慢得多。因此，秸稈對農田土壤理化性質及微生物等的影響屬于長期影響，有待進一步研究。

3.2 結論

在同量N肥的基礎上增施葡萄糖以及葡萄糖和巨大芽孢桿菌，小麥苗期土壤微生物碳含量變化不顯著，但土壤觀測物種數(shù)與物種多樣性降低；同時二者的添加抑制硝態(tài)氮的產生，減少旱地土壤的N2O排放，并促進了土壤對大氣CH4的吸收。

用秸稈代替葡萄糖，在同量 N肥的基礎上添加秸稈對小麥苗期土壤微生物觀測物種數(shù)以及多樣性影響不顯著，雖降低土壤硝態(tài)氮含量，但未達到抑制 N2O排放的效果；在秸稈基礎上再添加巨大芽孢桿菌，土壤微生物觀測物種數(shù)和物種多樣性均降低，但硝態(tài)氮含量無顯著變化，甚至促進N2O排放。

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Effects of Carbon Source and Bacillus megaterium on Soil Microbial Environment and N2O, CH4Emission

GAO Lin1.2, PAN Zhi-hua1, YANG Shu-yun2, WANG Li-wei3, XU Hui4, DONG Zhi-qiang1,ZHANG Jing-ting1, HUANG Lei1, ZHAO Hui1, ZHANG Jun1, PAN Yu-ying1, HAN Guo-lin1, FAN Dong-liang1, WANG Jia-lin1, WU Dong1
(1.College of Resources and Environmental Sciences, China Agricultural University, Beijing 100193, China; 2.College of Resources and Environmental Sciences, Anhui Agricultural University, Hefei 237182;3.Agronomy College Shenyang Agricultural University, Shenyang 110866;4.Institute of Applied Ecology Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016)

The potted wheat experiment was conducted in September-October 2014, five treatments were set up as follows: regular nitrogen treatment(CK) nitrogen added with glucose (G), nitrogen added with glucose and Bacillus megaterium (GY), nitrogen added with straw(S), nitrogen added with straw and Bacillus megaterium(SY).Based on monitoring the changes of greenhouse gas emissions, soil carbon and nitrogen environment and microbial flora at seedling stage of wheat, the impacts on greenhouse gas emissions and soil microorganisms for different carbon sources and Bacillus megaterium were analyzed.The results showed:（1）there was no significant effect on carbon changes of soil microbial, but the soil microbial species and species diversity decreased with treatment of nitrogen added with glucose(G) and glucose and Bacillus megaterium (GY); While the N2O emissions was inhibited as thenitrate nitrogen and ammonium nitrogen were obviously inhibited in addition, the CH4absorption of upland soil was promoted.（2）The nitrate nitrogen reduced significantly while the changes of N2O emissions was not obvious with treatment of nitrogen added with straw(S) at seeding stage of wheat.So the glucose which could provide organic carbon quickly was better than straw as carbon source to reflect the influence of that the huge bacillus could improve soil microbial flora, reduce the nitrate nitrogen generation and N2O emissions.

Carbon source; Bacillus megaterium; Wheat; Greenhouse gases emission; High-throughput sequencing

2016-04-21**

公益性行業(yè)（農業(yè)）科研專項（201103039）；公益性行業(yè)（氣象）科研專項（GYHY201506016）；國家自然科學基金項目（41271110；41371232）；國家重大科學研究計劃“973”項目（2012CB956204）；國家科技支撐計劃（2012BAD09B02）

高琳（1990-），碩士生，主要從事氣候變化、農田溫室氣體排放等相關研究。E-mail：gaolincau@163.com

10.3969/j.issn.1000-6362.2016.06.004

高琳,潘志華,楊書運,等.碳源和巨大芽孢桿菌添加對土壤微生物環(huán)境及N2O、CH4排放的影響[J].中國農業(yè)氣象,2016,37(6):645-653