一种缓解森林N2O排放的方法

技术领域

本发明涉及环境保护领域，特别是涉及一种缓解森林N

背景技术

氧化亚氮(N

森林土壤被认为是森林生态系统中N

在林业生产过程中，过多的氮肥的施用导致土壤中活性氮的含量过剩，使得N

目前生物炭的主要原料是农林废弃物，关于动物产生生物炭对植物N

发明内容

本发明的目的是提供一种缓解森林N

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种缓解森林N

优选的，所述的森林为香樟林。

优选的，所述的动物源生物炭为病死猪加工生物炭。

优选的，所述动物源生物炭能够缓解森林N

优选的，所述生物炭能够降低土壤温度从而缓解土壤N

优选的，所述生物炭能够过影响土壤微生物功能基因表达量来缓解土壤N

优选的，所述的生物炭能够增加所述土壤微生物功能基因的表达量。

优选的，所述的土壤微生物功能基因为nosZ基因。

本发明公开了以下技术效果：

猪源生物炭通过增加nosZ基因的丰度，降低了香樟的土壤N

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为土壤AOB(A)、nirS(B)、nosZ(C)、AOA(D)和nirK(E)(均值+SE)丰度对氮或生物炭添加处理的关系图，相同字母的平均值在α＝0.05的事后多重比较中差异无显著性；D和E面板显示双因素方差分析结果；NS为无意义；**,P<0.01；***,P<0.001；****,P<0.0001；

图2为土壤NH

图3为氮素生物炭添加对土壤N

图4为不同氮水平下生物质炭添加对植株和土壤N

图5为土壤温度动态图；

图6为土壤湿度动态图。

具体实施方式

现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。

应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。

除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。

在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本申请说明书和实施例仅是示例性的。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

实施例1

一、材料与方法

1.1、盆栽实验设计

本研究于2017年11月(采集种子)至2018年11月(收获幼苗)在中国江西江西农业大学(28°46′05”N,115°50′22”E)进行。2018年1月，香樟种子被播种。4月初种子发芽后，选择相同大小的香樟幼苗，将其移植到塑料花盆中，花盆中填入2公斤过2毫米筛的土。

采用全因子随机设计，设计四种N处理水平(N

表1土壤和生物炭的物理和化学性质

n＝4，均值+SE，TN：总氮；AP：有效磷；TP:总磷。

1、2土壤和植物N

采用密闭不透明静室(直径×高度＝17cm×81cm)测定土壤和树木N

式中，P为标准大气压(Pa)；V、S分别为圆柱形腔体的体积(m

由于植物N

土壤和植物累计的N

式中E代表土壤累计N

1.3土壤特性和微生物功能基因的测定

2018年11月采集土壤样品，分析土壤理化参数和微生物功能基因。去除土壤中细根后过2毫米筛。土壤NH

土壤中的功能基因(AOA,AOB,nirS,nirK,nosZ)通过DNA提取和定量PCR(PCR)检测进行定量，详见(Liu等，2017)。按照制造商(中国武汉天益汇亿元生物技术有限公司)的使用说明使用试剂盒提取土壤中全基因组DNA。用含有每个目标基因的一个代表性克隆的质粒DNA序列稀释，建立标准曲线。计算各基因在每克干土中的微生物功能基因拷贝数。

1.4统计分析

采用混合模型方差分析(ANOVA)研究了植物N

二、结果分析

2.1、土壤微生物中AOA,AOB,nirS,nirK和nosZ基因的表达

生物炭添加显著改变了AOB,nosZ和nirS的表达量(图1A,B,C)。相比于对照组，添加生物炭后AOB和nosZ的表达量更高,但nirS在生物炭添加后的表达量降低(图1A,B,C)。AOA基因丰度随着N的增加而增加,但随着生物炭的添加而减少(图1D)。氮和生物炭对土壤中nirK丰度的影响很大(图1E)。N

表2土壤微生物功能基因(AOA、AOB、nirK、nirS和nosZ)和土壤累计N

F和P值由*表示；AOA为氨氧化古生菌amoA基因(ammonia-oxidizing archaeaamoA gene)；AOB为氨氧化细菌amoA基因(ammonia-oxidizing bacteria amoA gene)；P<0.05；**,P<0.01；***,P<0.001；****,P<0.0001。

2.2土壤特性与氮和生物炭的添加有关

与对照相比，N处理尤其是N

表3土壤理化特性与氮、生物炭的关联性及其在双向ANOVAs中的相互作用

星号表示F和P值。AP,可用磷；DOC，溶解有机碳；DON，溶解有机氮；MBC，微生物生物量碳；MBN，微生物生物量氮。*,P<0.05；**,P<0.01；***,P<0.001；****,P<0.0001。

2.3氧化亚氮排放速率、土壤温度和湿度

生物炭的添加降低了土壤N

表4叶面积、土壤N

相互作用为固定效应，研究时间为随机效应。用星号表示F和P值。.*,P<0.05；**,P<0.01；***,P<0.001；****,P<0.0001。

表5土壤温度、土壤水分、叶面积、土壤N

*,P<0.05；**,P<0.01；***,P<0.001；****,P<0.0001。

不同N处理条件下生物质碳添加对植株和土壤N

表6 N

表7 N

表8 N

表9 N

三、讨论

3.1生物炭和氮添加对植物和土壤N

生物炭的添加能够显著降低土壤N

3.2微生物机制导致生物炭和氮对N

生物炭通常是碱性的，具有碳封存潜力(Woolf等，2016)。添加生物炭可以提高土壤pH值和MBC(图2)。土壤pH值的提高能够促进反硝化过程和N2的形成来提高反硝化细菌的N

然而，AOB丰度的增加表明硝化速率提高，这可能是由于生物炭的碱性作用，因为硝化是酸化过程(Bolan等，1991)，添加生物炭可以创造良好的环境(Prommer等，2014；Ulyett等，2014)。而生物炭处理中nirK丰度的增加可能是由于nirS编码的亚硝酸盐还原酶不是本研究中反硝化的主要限制因素(Xu等，2014)。

N处理的AOA和nirK基因丰度均显著增加(图1)，这与AOA通常在低NH

总的来说，本研究考察了病死猪制备的生物炭和氮添加对香樟种植中土壤和植物N

生物炭通过增加nosZ基因的丰度，降低了香樟的土壤N

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。