真菌是否是中亚热带森林土壤N2O产生的主要贡献者？

Scientific evidence shows that forest soils of subtropical regions are one of the largest sources of global N2O emissions though their nitrification and denitrification capacities are very low, and thus speculated that most likely there are the N2O potential sources unrecognized. Increasing evidence shows that the fungi are most likely the contributors to this potential sources, but because of late research in this aspect, fungal N2O production channels, the strength and the mechanism remain unclear. So this fund proposal is intended to use selective inhibition technique with carbon and nitrogen isotope labeling , combined with measurement of biochemistry and molecular biology indices and modeling techniques to quantify the soil fungal relative contribution to N2O generation for natural evergreen broad-leaved forest and Chinese fir plantation in subtropical regions; to identify the fungal N2O generation pathways; and to assess the role of soil organic nitrogen played in N2O generation via fugal codenitrification, in order to understand why this area of forest soils is the world's largest natural source of the N2O emissions though the nitrification and denitrification rates are low and to provide a scientific basis for predicting nitrogenous greenhouse gas emissions of forest soils, for constructing, improving and parameterizing process-based models for scale extrapolation and for developing effective forest management options and preparing for national and regional greenhouse gas inventory.

研究表明亚热带地区森林土壤硝化和反硝化能力都非常低，但却是全球N2O最大的自然源之一，因而推测极有可能存在N2O潜在源未被认识。越来越多的证据表明真菌最有可能是这一潜在源的贡献者，但因研究薄弱，真菌N2O产生的途径、强度及机制仍不清楚。本项目拟以中亚热带地区常绿阔叶林、杉木人工林土壤为研究对象，利用室内外基质诱导呼吸抑制方法结合碳氮同位素标记技术，辅以生物化学/分子生物学及模型技术，量化真菌对土壤N2O产生的相对贡献；辨识真菌产生N2O的主要氮循环途径；评估土壤有机氮在真菌共同反硝化环节中的作用及对N2O量产生影响，为揭开该地区森林土壤硝化反硝化率低但却是全球N2O最大自然源的矛盾提供知识储备，为预测森林土壤含氮温室气体排放，建立、改进和参数化过程模型进行尺度外推，开发减源增汇的有效森林管理措施和编制国家和区域温室气体清单提供科学依据。

科学研究发现亚热带地区森林土壤硝化和反硝化能力都非常低，但却是全球N2O最大的自然源之一，因而推测极有可能存在N2O潜在源未被认识。越来越多的证据表明真菌是最可能的贡献者，但因研究薄弱，真菌N2O产生的途径、强度及机制仍不清楚。本项目主要工作是量化真菌对土壤N2O产生的相对贡献；辨识真菌产生N2O的主要氮循环途径；评估土壤有机氮在真菌共同反硝化环节中的作用及对N2O量产生影响。主要结果如下：.1)水分是影响土壤真菌生长和调节土壤N2O排放的重要因素。低含水量的相对好氧条件更适合真菌的生长，土壤水分相对饱和的厌氧条件有利于N2O的产生。.2)应用基质诱导呼吸抑制法估算的土壤真细菌活性比例 (F:B)为0.85～0.91，表明该土壤中真菌生物量略低于细菌生物量。真菌和细菌对N2O产生的贡献因土壤水分条件不同而变化，在水分含量低的相对好氧条件下真菌对NO2的贡献大于细菌，而在水分含量高的相对厌氧条件下细菌对NO2的贡献大于真菌。.3)利用15N同位素稀释方法研究发现，在60%WHC和90%WHC条件下，土壤N2O都主要来源于反硝化作用（贡献率分别为57.18%-76.19%和69.56%-81.21%)，其次是异养硝化作用（贡献率分别为17.36%-37.16%和15.05%-22.23%)，自养硝化作用对该土壤N2O的贡献率很小（<10%）。.4) 60%WHC和90%WHC条件下，细菌反硝化对N2O排放的平均贡献率均大于真菌反硝化，而真菌异养硝化对N2O排放的平均贡献率大于细菌。.5)来源于硝态氮库的N2O主要由2种类型的分子组成即46[N2O]和45[N2O]，含水量越高， 45[N2O]分子比率越大，这种杂合的N2O可能主要来源于真菌的共同反硝化作用。.6)三种有机碳添加对土壤N2O通量影响显著。在60%WHC条件下，添加甲酸盐的土壤N2O通量极显著高于其他两种有机碳，可能是由于甲酸盐耦合真菌硝酸盐还原酶，促进了真菌反硝化过程；而在90%WHC条件下，添加葡萄糖的土壤中N2O累计产生量大于添加甲酸盐的土壤，这可能是由于，90%WHC条件下不适合进行葡萄糖呼吸，而进行NO3-呼吸，进而产生更多的N2O。两种含水量条件下，添加柠檬酸盐的土壤中N2O通量都小于添加葡萄糖和甲酸盐的处理。