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微生物介导的农业土壤氧化亚氮减排研究进展 被引量：15
1
作者 申卫收 熊若男 +2 位作者 张欢欢 杨思琪 高南 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期332-344,共13页
氧化亚氮(N_(2)O)是一种在大气存留时间长且破坏臭氧层的重要温室气体。农业土壤源N_(2)O是其重要来源,具有产生路径广、影响因素多、调控复杂等特点。减少农业土壤N_(2)O排放一直是研究的热点。含有N_(2)O还原酶的N_(2)O还原细菌能将N_... 氧化亚氮(N_(2)O)是一种在大气存留时间长且破坏臭氧层的重要温室气体。农业土壤源N_(2)O是其重要来源,具有产生路径广、影响因素多、调控复杂等特点。减少农业土壤N_(2)O排放一直是研究的热点。含有N_(2)O还原酶的N_(2)O还原细菌能将N_(2)O还原为氮气(N_(2)),这是目前已知的微生物还原N_(2)O唯一的汇。直接应用微生物减少农业土壤N_(2)O排放是一种新兴的减排技术。本文详细阐述了农业土壤N_(2)O的生物源与汇,重点论述了N_(2)O减排微生物的筛选及应用策略。综述了微生物介导的农业土壤N_(2)O减排的两种微生物生态学机制:一种是利用含有nosZ基因的N_(2)O还原细菌直接减少N_(2)O排放,另一种是利用能改变N_(2)O还原细菌群落组成和丰度及其活性的植物根际促生菌间接减少N_(2)O排放。最后,讨论了影响微生物介导的农业土壤N_(2)O减排的环境因素及可能存在的问题,并对该技术在减少农业土壤N_(2)O排放中的应用进行展望。本文可为我国实现农业碳中和的战略目标提供重要技术参考。 展开更多
关键词 氧化亚氮 nosZ基因 氧化亚氮还原细菌 植物根际促生菌 农业土壤
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接种具有N_(2)O减排效应的PGPR对大豆幼苗生长及土壤N_(2)O排放的影响
2
作者 王洲章 朱津宏 +4 位作者 高南 吴永红 张振超 吴国平 申卫收 《南京农业大学学报》 北大核心 2025年第2期369-379,共11页
[目的]大豆是重要的粮油兼用作物,可在盐碱地、复垦土地等边际土地种植。本研究旨在明确具有N_(2)O减排效应的菌株对大豆生长和土壤N_(2)O排放的影响,进而研发具有促生减排效应的新型生物肥料。[方法]选取江苏省句容市的复垦土壤,通过... [目的]大豆是重要的粮油兼用作物,可在盐碱地、复垦土地等边际土地种植。本研究旨在明确具有N_(2)O减排效应的菌株对大豆生长和土壤N_(2)O排放的影响,进而研发具有促生减排效应的新型生物肥料。[方法]选取江苏省句容市的复垦土壤,通过室内盆栽试验,研究接种具有N_(2)O减排效应的菌株Azospirillum sp. TSA2S、Pseudomonas stutzeri NRCB010、Achromobacter denitrificans YSQ030和Bacillus subtilis NRCB002对大豆幼苗生长和土壤N_(2)O排放的影响。[结果]接种4株细菌显著提高大豆幼苗的株高、叶长、叶宽、地上部鲜重和地下部鲜重。接种菌株YSQ030、TSA2S、NRCB010和NRCB002后大豆幼苗地上部鲜重增加46%、45%、44%和35%(P<0.05),接种YSQ030、TSA2S和NRCB010大豆幼苗地下部鲜重增加65%、63%和26%(P<0.05)。接种4株植物根际促生菌(PGPR)显著减少大豆施用有机无机复混肥后土壤的N_(2)O排放,接种菌株NRCB002、NRCB010、TSA2S和YSQ030分别减少81.0%、79.0%、78.2%和78.0%(P<0.05)。接种PGPR菌株在盆栽试验处理2和14 d时显著降低土壤中nirK基因丰度。接种PGPR菌株显著增加土壤中nosZⅠ的基因丰度;接种菌株TSA2S、NRCB010和YSQ030显著增加nosZⅡ的基因丰度;接种菌株NRCB002在盆栽试验处理14 d时显著增加nosZⅡ的基因丰度。土壤N_(2)O排放量与土壤pH、nirS基因丰度呈显著正相关,但与nosZⅠ和nosZⅡ两个编码N_(2)O还原酶的基因呈极显著负相关。[结论]接种具有N_(2)O减排效应的菌株不仅可以促进大豆幼苗生长,还可以减少大豆施用有机无机复混肥后土壤的N_(2)O排放。 展开更多
关键词 生物肥料 温室气体减排 氮循环 植物根际促生菌(PGPR) N_(2)O还原细菌
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一株铁还原细菌ZLJ24的筛选、鉴定及其固氮特性 被引量：1
3
作者 赵李佳 邱子健 +2 位作者 高南 李林梅 申卫收 《中国土壤与肥料》 北大核心 2025年第1期241-249,共9页
筛选获得具有Fe3+还原活性及固氮能力的细菌,用于构建基于新型生物固氮体系的绿色低氮水稻生产。通过无氮培养基、柠檬酸铁培养基筛选和LB培养基纯化,从水稻土中分离筛选得到一株细菌ZLJ24;通过形态特征观察、16S rRNA基因序列测定、nif... 筛选获得具有Fe3+还原活性及固氮能力的细菌,用于构建基于新型生物固氮体系的绿色低氮水稻生产。通过无氮培养基、柠檬酸铁培养基筛选和LB培养基纯化,从水稻土中分离筛选得到一株细菌ZLJ24;通过形态特征观察、16S rRNA基因序列测定、nifH基因扩增,对菌株进行分类鉴定。结果显示,菌株ZLJ24为肺炎克雷伯菌(Klebsiella pneumoniae),属革兰氏阴性杆菌,含nifH基因。在厌氧条件下培养72 h,其Fe^(3+)还原效率为90.24%。在无氮培养基中培养24 h,其固氮酶活性为89.28 nmol-C_(2)H_(4)/(min·mg蛋白质)。在添加不同碳源的处理中,ZLJ24在添加低浓度葡萄糖后固氮酶活性最高,为19460.76 nmol-C_(2)H_(4)/(h·mg蛋白质)。本研究表明,菌株ZLJ24具有良好的铁还原能力和固氮能力,添加葡萄糖对菌株ZLJ24固氮活性具有明显地促进作用。本研究将为构建基于新型生物固氮体系的绿色低氮水稻生产提供新思路。 展开更多
关键词 肺炎克雷伯菌 铁还原 生物固氮 水稻土 固氮酶活性
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四株植物根际促生菌对设施番茄土壤氧化亚氮排放的影响
4
作者 李庆 王洲章 +4 位作者 张欢欢 李林梅 高南 吴国平 申卫收 《南京信息工程大学学报》 北大核心 2025年第3期443-454,共12页
为探明设施土壤N_(2)O排放对接种植物根际促生菌的响应,以枯草芽孢杆菌枯草亚种(Bacillus subtilis subsp.subtilis NRCB002)、施氏假单胞菌Stutzerimonas stutzeri NRCB010、贝莱斯芽孢杆菌Bacillus velezensis NRCB026和反硝化无色杆... 为探明设施土壤N_(2)O排放对接种植物根际促生菌的响应,以枯草芽孢杆菌枯草亚种(Bacillus subtilis subsp.subtilis NRCB002)、施氏假单胞菌Stutzerimonas stutzeri NRCB010、贝莱斯芽孢杆菌Bacillus velezensis NRCB026和反硝化无色杆菌Achromobacter denitrificans YSQ030等4株植物根际促生菌为供试菌株,以番茄为供试作物,在设施大棚条件下进行随机区组试验.结果表明,即使是在中度盐胁迫的土壤环境下,与CK处理相比,在第一季试验中接种植物根际促生菌的处理都表现出N_(2)O的减排趋势;在第二季试验中,接种YSQ030的处理减排效果显著,减少了36%的土壤N_(2)O累积排放.4株植物根际促生菌对番茄植株的生长和产量都表现出了一定的促进作用.研究结果表明,植物根际促生菌在减少设施土壤N_(2)O排放和作物促生方面具有重要意义. 展开更多
关键词 设施蔬菜 温室气体 N_(2)O 植物根际促生菌(PGPR) N_(2)O减排
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接种氧化亚氮(N_(2)O)还原细菌YSQ030对复垦土壤N_(2)O排放和氮循环关键功能基因的影响 被引量：5
5
作者 朱津宏 熊若男 +5 位作者 杨思琪 高南 吴永红 张振超 吴国平 申卫收 《南京信息工程大学学报》 CAS 北大核心 2024年第3期416-427,共12页
复垦土地是重要的后备土地资源,但通常土壤结构差、有机质和养分含量低;增施有机肥是快速提升地力的关键途径,但会造成温室气体如氧化亚氮(N_(2)O)的大量排放.接种具有N_(2)O还原功能的植物根际促生菌(PGPR)不仅能够减少温室气体排放,... 复垦土地是重要的后备土地资源,但通常土壤结构差、有机质和养分含量低;增施有机肥是快速提升地力的关键途径,但会造成温室气体如氧化亚氮(N_(2)O)的大量排放.接种具有N_(2)O还原功能的植物根际促生菌(PGPR)不仅能够减少温室气体排放,还能促进作物生长.本研究以一株具有N_(2)O还原功能的PGPR反硝化无色杆菌(Achromobacter denitrificans)YSQ030为供试菌株,明确接种YSQ030对施用有机肥的复垦土壤N_(2)O排放和氮循环关键功能基因的影响.通过设置施用有机无机复混肥和羊粪有机肥的土壤微宇宙试验,利用气相色谱仪分析接种YSQ030后土壤N_(2)O排放通量,进一步计算累积排放量;在试验结束后分析土壤pH、EC(电导率)、硝态氮和铵态氮含量,并利用实时荧光定量PRC分析土壤硝化功能基因(AOA amoA和AOB amoA)和反硝化功能基因(nirS、nirK、nosZⅠ和nosZⅡ)的丰度.结果显示,施用有机无机复混肥和羊粪有机肥的土壤中接种YSQ030明显减少复垦土壤N_(2)O排放,N_(2)O排放量最大减少分别达90.4%和30.6%.施用有机无机复混肥处理的N_(2)O排放量远高于施用羊粪有机肥处理,这可能是由于施用有机无机复混肥的土壤与施用羊粪有机肥的土壤相比,土壤中编码反硝化细菌N_(2)O还原酶基因nosZⅠ和非典型反硝化细菌N_(2)O还原酶基因nosZⅡ基因丰度较低.施用有机无机复混肥均显著降低土壤硝化和反硝化功能基因丰度,而施用羊粪有机肥对土壤硝化和反硝化功能基因丰度大多没有明显影响.本研究表明,接种YSQ030能够减少施用有机肥土壤的N_(2)O排放,将为复垦土壤地力提升和N_(2)O减排提供科学依据,也将为研发新型微生物肥料或生物有机肥提供核心菌种资源. 展开更多
关键词 微生物肥料 有机肥 氧化亚氮(N_(2)O) 植物根际促生菌 温室气体减排
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接种植物根际促生菌对施用有机无机复混肥土壤N_(2)O排放的影响
6
作者 王洲章 朱津宏 +6 位作者 熊若男 杨思琪 高南 吴永红 张振超 吴国平 申卫收 《中国土壤与肥料》 CSCD 北大核心 2024年第12期42-51,共10页
施用有机无机复混肥可提高土壤肥力、增加作物产量,但也增加温室气体氧化亚氮(N_(2)O)的排放。采集江苏省句容市的复垦土壤样品设置室内土壤培养试验,研究接种植物根际促生菌(PGPR)对施用有机无机复混肥土壤N_(2)O排放的影响。结果表明... 施用有机无机复混肥可提高土壤肥力、增加作物产量,但也增加温室气体氧化亚氮(N_(2)O)的排放。采集江苏省句容市的复垦土壤样品设置室内土壤培养试验,研究接种植物根际促生菌(PGPR)对施用有机无机复混肥土壤N_(2)O排放的影响。结果表明,接种PGPR菌株Azospirillum sp.TSA2S、Pseudomonas stutzeri NRCB010、Achromobacter denitrificans YSQ030和Bacillus subtilis NRCB002,相对于施肥不接种的对照显著减少了土壤N_(2)O排放量;土壤N_(2)O的累积排放量由高到低为NRCB002>TSA2S>NRCB010>YSQ030,其中N_(2)O排放量分别减少了59%、62%、63%和72%。无论接种与否,施肥均显著提高了土壤中氨氧化古菌amoA、氨氧化细菌amoA以及全程硝化菌amoB、反硝化细菌nirS和nirK的基因拷贝数。接种携带nosZ基因的N_(2)O还原细菌A.sp.TSA2S、P.stutzeri NRCB010、A.denitrificans YSQ030显著提高了施肥土壤中nosZⅠ和nosZⅡ的基因丰度。然而,接种不携带nosZ基因的B.subtilis NRCB002则没有明显改变施肥土壤中nosZⅠ和nosZⅡ的基因丰度。这些结果意味着接种4株具有N_(2)O减排效应的PGPR菌株,分别从微生物介导的直接和间接机制减少了土壤N_(2)O的排放。研究结果将为减少施用有机无机复混肥土壤N_(2)O排放提供科学依据,也将为研发具有生态环境效应的新型生物肥料提供技术参考。 展开更多
关键词 复垦土壤 植物根际促生菌(PGPR) 氧化亚氮(N_(2)O) 有机无机复混肥 氮循环功能基因
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氧化亚氮还原细菌YSQ030的筛选、鉴定及其植物促生特性 被引量：2
7
作者 杨思琪 张欢欢 +4 位作者 李庆 申王蕾 李弦聪 高南 申卫收 《中国土壤与肥料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期210-217,共8页
筛选获得具有氧化亚氮(N_(2)O)还原活性及植物促生特性的细菌,为新型微生物肥料的研发与应用提供微生物资源。通过固氮培养基筛选以及含硝酸钠和琥珀酸钠的营养肉汤培养基纯化,从水塘芦苇根际土中分离得到一株细菌YSQ030;通过形态观察、... 筛选获得具有氧化亚氮(N_(2)O)还原活性及植物促生特性的细菌,为新型微生物肥料的研发与应用提供微生物资源。通过固氮培养基筛选以及含硝酸钠和琥珀酸钠的营养肉汤培养基纯化,从水塘芦苇根际土中分离得到一株细菌YSQ030;通过形态观察、16S rRNA基因序列和生理生化特征分析,对菌株进行鉴定;采用无氮反硝化培养基测定菌株的N_(2)O还原能力;通过纯培养试验测定菌株的促生特征并通过水培试验研究其对水稻的促生效应。结果显示,菌株YSQ030为反硝化无色杆菌(Achromobacter denitrificans),含nosZ基因;在30℃、转速为200r/min、氧气浓度为0%的前提下,还原N_(2)O的效率为66.3%;分泌吲哚乙酸、具有溶磷和产生1-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC)脱氨酶的能力;温室水培试验结果表明,与未接菌的对照组相比,接种YSQ030菌液显著提高了水稻幼苗的地上部鲜重和根鲜重,分别增加了48.3%和37.6%。本研究表明,YSQ030具有明显的N_(2)O还原能力,同时对水稻生长具有显著的促进作用,可为进一步构建具有N_(2)O还原能力的生物肥料提供良好的种质资源。 展开更多
关键词 植物根际促生菌 氧化亚氮(N2O) N2O还原细菌 碳中和 反硝化无色杆菌
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四株植物根际促生菌对农田土壤N_(2)O排放的影响 被引量：8
8
作者 申卫收 杨思琪 +5 位作者 张欢欢 李庆 王铭科 潘钰璟 徐德红 高南 《南京信息工程大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2022年第1期32-39,共8页
农田土壤是温室气体氧化亚氮(N_(2)O)最重要的人为排放源之一.本文以四株植物根际促生菌:白色芽孢杆菌Bacillus albus Lv5A、枯草芽孢杆菌枯草亚种Bacillus subtilis sp.subtilis NRCB002、施氏假单胞菌Pseudomonas stutzeri NRCB010和... 农田土壤是温室气体氧化亚氮(N_(2)O)最重要的人为排放源之一.本文以四株植物根际促生菌:白色芽孢杆菌Bacillus albus Lv5A、枯草芽孢杆菌枯草亚种Bacillus subtilis sp.subtilis NRCB002、施氏假单胞菌Pseudomonas stutzeri NRCB010和暹罗芽孢杆菌Bacillus siamensis NRCB026为研究对象,采用温室盆栽试验、土壤微宇宙试验及田间原位试验等方法,探究接种植物根际促生菌对农田土壤N_(2)O排放的影响.结果表明,在温室盆栽条件下,接种四株植物根际促生菌的土壤N_(2)O累积排放量从高到低依次为NRCB002>Lv5A>NRCB026>NRCB010,与未接种的对照相比分别减少了2.3%、33.1%、34.2%和40.0%.选择NRCB010和NRCB026菌株进一步开展土壤微宇宙试验和田间原位试验.与未接种的对照相比,在土壤微宇宙条件下接种NRCB010和NRCB026的土壤N_(2)O累积排放量分别减少了21%和48%;在田间原位条件下,接种NRCB010和NRCB026的土壤N_(2)O累积排放量分别减少了44%和73%.总之,接种植物根际促生菌NRCB010和NRCB026能有效减少农田土壤N_(2)O的排放.研究结果将为减少农田土壤N_(2)O排放提供重要科学依据,也将为发展具有促生和减排效应的生物肥料提供实际指导. 展开更多
关键词 农业碳中和 氧化亚氮(N_(2)O) 植物根际促生菌 温室气体减排
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氮肥减量配施铁粉对稻麦轮作农田活性氮损失的影响 被引量：2
9
作者 龙亚欧 邱子健 +5 位作者 胡明成 赵李佳 李天玲 高南 妹尾啓史 申卫收 《生态与农村环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第12期1629-1636,共8页
稻麦轮作农田是氨挥发、氧化亚氮(N_(2)O)排放和硝酸盐淋溶的重要来源。虽然减少氮肥用量能降低氮环境负效应,但会带来作物减产的风险。施用铁粉可刺激水稻田土壤铁还原细菌生长,增强其固氮活性。研究设置传统施氮量100%N、传统施氮量8... 稻麦轮作农田是氨挥发、氧化亚氮(N_(2)O)排放和硝酸盐淋溶的重要来源。虽然减少氮肥用量能降低氮环境负效应,但会带来作物减产的风险。施用铁粉可刺激水稻田土壤铁还原细菌生长,增强其固氮活性。研究设置传统施氮量100%N、传统施氮量80%N、传统施氮量80%N+Fe、传统施氮量60%N、传统施氮量60%N+Fe、不施氮0%N、不施氮0%N+Fe共7个处理,通过田间原位试验研究氮肥减施和配施铁粉对作物产量、氨挥发、N_(2)O排放和硝酸盐淋溶的影响。结果表明,2021年麦季80%N+Fe处理的小麦产量较80%N处理提高了9.70%,水稻产量与传统施氮量处理相当,减氮20%配施铁粉具有稳产、增产的效果。水稻田氨挥发随着氮肥用量减少而明显降低(P<0.05);80%N+Fe处理与传统施氮量相比则进一步降低了累积氨挥发量与氨挥发强度(P<0.05),降幅分别为50.99%和47.41%。2021年麦季80%N+Fe处理的N_(2)O排放量较80%N处理显著降低78.16%(P<0.05),稻季与传统施氮量相比降低18.27%。同时,80%N+Fe处理也降低了土壤深层渗滤液硝态氮淋溶。因此,在传统氮肥用量基础上减氮20%配施Fe能起到作物稳产的效果,这可能是因为施加Fe增强了水稻田铁还原细菌固氮活性。农田氨挥发、N_(2)O排放和硝态氮淋溶减少主要是氮肥减施所致,相应的土壤微生物机理值得进一步探索。 展开更多
关键词 生物固氮 铁还原细菌 氨挥发 N 2 O排放 硝酸盐淋溶
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