中国环境科学

作者：冯廉洁, 龚叶莎, 丁敏, 蒋静艳

单位：南京农业大学资源与环境科学学院, 江苏 南京 210095

关键词：稻田土壤,温室气体排放,Cu,SO42-,浓度效应

基金：国家重点研发计划项目(2022YFD1901603);国家自然科学基金资助项目(41675148)

为探究酸性稻田土壤中铜(Cu)和硫(S)共存对温室气体排放的影响,本研究模拟土壤淹水环境开展室内培养实验,以尿素为氮源分别设置CK、CuCl2和CuSO4(5,50,100mgCu/kg)、KCl和K2SO4(阴离子浓度分别与6种Cu处理一致)13种处理,考虑重金属在土壤中充分老化,共培养128d.结果表明:在长期淹水条件下,酸性土壤显著促进铜硫处理中有效Cu和易溶S释放(<0.05),释放量与初始Cu2+和SO42-添加量成正比,Cu-S共存降低了彼此有效性.与CK相比,CH4和N2O排放在5mg/kg Cu处理、不同浓度KCl和K2SO4处理中均降低,降幅分别为19.4%~56.2%和36.1%~84.5%;在50和100mg/kg Cu处理下显著升高且与Cu浓度成正比(<0.05),增幅分别为28.9%~615.2%和97.5%~337.4%.与KCl处理相比,N2O排放在中、高浓度K2SO4处理中显著降低(<0.05),分别减少74.1%和69.6%,CH4排放未受影响(>0.05).与CuCl2处理相比,CH4和N2O排放在中、高浓度CuSO4处理中显著降低(<0.05),分别减少46.0%、66.0%和17.7%、37.3%.Cu-S作用机制表现为:与Cu单一处理相比,Cu-S共存在CH4排放过程中通过降低产甲烷古菌功能基因(mcrA)和产甲烷细菌功能基因(16S rRNA-CH4)丰度减少CH4产生;在N2O排放过程中于培养前期(0~35d)增加氨单加氧酶功能基因(AOB amoA)丰度促进硝化过程N2O产生,培养后期(35~128d)提高氧化亚氮还原酶功能基因(nosZ)丰度促进N2O还原减少了N2O排放.本研究表明变价阴离子可显著影响重金属阳离子参与的温室气体产生的微生物过程,该交互过程的研究对正确评价重金属污染背景下的农田土壤温室气体排放具有重要意义.

来源：2024年第6期

《中国环境科学》期刊编辑部

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