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一氧化二氮(N2O)是一种重要的温室气体，全球约75％的N2O排放来自于农业土壤。设施菜地由于其高氮肥投入等原因，被认为是土壤N2O排放的热点。相比化学肥料，有机肥具有缓解土壤酸化、改良土壤物理结构和刺激土壤微生物活性等功能。然而以往关于有机肥对设施菜地N2O排放的影响观点不一，且缺乏针对氮循环相关功能微生物以及它们如何影响土壤N2O排放的研究。
本研究以有机肥及设施菜地为研究对象，共为两个部分。第一部分(试验一)通过静态暗箱-气相色谱法研究有机肥料的制备过程(条垛式好氧堆肥)中N2O的排放趋势及排放强度，第二部分为有机肥施用对设施菜地N2O排放影响的原位观测试验(试验二)。研究其试验一制得的有机肥对菜地土壤N2O排放的影响。试验采用静态暗箱-气相色谱法，观测菜地(黄瓜)N2O排放通量。同时利用q-PCR技术测定了土壤N2O相关功能基因(AOA、AOB、nirS、nirK和nosZ)的丰度，进一步研究相关功能基因与N2O排放的关系。研究结果如下:
试验一:
1)有机肥制备过程中N2O排放通量表现出先下降再上升的动态变化规律。前期N2O排放较低;随着温度的降低，后期N2O排放迅速增加。在整个测定周期内，N2O排放通量在6.88-164.46mg·m-2·d-1范围内变化，N2O累计排放量为2.35g·m-2。
2)观测周期内，堆体温度呈先上升稳定一段时间再下降的趋势，符合堆肥过程中温度变化规律，温度在44-71℃之间变化。试验开始时堆体含水率迅速下降，含水率范围在12.35-62.46％。堆体pH值在6.72-7.4范围之间变化。试验期间，堆体铵态氮浓度范围在1.96-3.00g·kg-1，堆体硝态氮浓度范围在0.21-0.77g·kg-1。
3)根据q-PCR结果，整个试验期间AOA、AOB、nirS、nirK和nosZ基因丰度的变化范围分别为4.35-5.96logcopynumbersg-1，5.12-6.40logcopynumbersg-1，5.91-8.61logcopynumbersg-1,5.23-7.79logcopynumbersg-1和6.25-6.95logcopynumbersg-1。N2O排放通量和氮循环相关功能基因进行Pearson相关分析结果显示，N2O排放通量与AOB和nirK基因丰度呈显著正相关(P＜0.05)。此外，铵态氮浓度与含水率、nirK和nosZ基因丰度呈极显著正相关(P＜0.01);硝态氮浓度与AOA、AOB、nirS和nirK基因丰度均呈极显著正相关(P＜0.01)。堆体温度与nosZ基因丰度呈显著正相关(P＜0.05)。
试验二:
1)在整个测定期内，对照(CK)、化肥(CF)和有机肥(OF)处理的平均N2O排放通量分别为46.2、117.8和74.1μg·m-2·h-1，累计排放量分别为0.74、1.89和1.19kgN2O-Nha-1。CK处理N2O排放通量在8.7-149.5μg·m-2·h-1范围内变化;CF和OF处理的N2O排放通量在12.6-362.6μg·m-2·h-1、6.4-258.4μg·m-2·h-1范围内变化。对比CK处理，CF与OF处理下的季节性总N2O排放量分别增加了1.55和0.61倍。施肥处理显著增加了N2O累计排放量(P＜0.05)。此外，与CF处理相比，OF处理在整个测定期内显著减少了土壤N2O排放37％(P＜0.05)。
2)蔬菜产量与施肥存在一定关系。与CK处理相比，CF处理提高了9.6％的黄瓜产量,OF处理提高了14.4％。
3)整个黄瓜生长季土壤温度在21-25.7℃之间。WFPS在37.9-92.9％范围内变化，各处理间的WFPS无显著性差异(P＞0.05)。CF处理的土壤NH4+-N浓度显著高于其他处理(P＜0.05)，其值在12.5-103mg·kg-1之间。此外，各处理间土壤NO3--N浓度无显著性差异(P＞0.05)。对理化因子和N2O排放通量进行相关性分析得出，N2O排放与WFPS、NH4+-N及NO3--N浓度呈显著正相关(P＜0.05)。
4)根据q-PCR结果，化肥的施用显著增加了AOB基因丰度(P＜0.05)，有机肥施用显著提高了nirK基因丰度(P＜0.05)。施肥对nirS基因影响不大，各处理间无显著性差异。OF处理(nirK+nirS)/nosZ最高。N2O排放通量与AOA、AOB及nirK基因丰度与呈极显著正相关(P＜0.05)。
本研究以有机肥及设施菜地为研究对象，共为两个部分。第一部分(试验一)通过静态暗箱-气相色谱法研究有机肥料的制备过程(条垛式好氧堆肥)中N2O的排放趋势及排放强度，第二部分为有机肥施用对设施菜地N2O排放影响的原位观测试验(试验二)。研究其试验一制得的有机肥对菜地土壤N2O排放的影响。试验采用静态暗箱-气相色谱法，观测菜地(黄瓜)N2O排放通量。同时利用q-PCR技术测定了土壤N2O相关功能基因(AOA、AOB、nirS、nirK和nosZ)的丰度，进一步研究相关功能基因与N2O排放的关系。研究结果如下:
试验一:
1)有机肥制备过程中N2O排放通量表现出先下降再上升的动态变化规律。前期N2O排放较低;随着温度的降低，后期N2O排放迅速增加。在整个测定周期内，N2O排放通量在6.88-164.46mg·m-2·d-1范围内变化，N2O累计排放量为2.35g·m-2。
2)观测周期内，堆体温度呈先上升稳定一段时间再下降的趋势，符合堆肥过程中温度变化规律，温度在44-71℃之间变化。试验开始时堆体含水率迅速下降，含水率范围在12.35-62.46％。堆体pH值在6.72-7.4范围之间变化。试验期间，堆体铵态氮浓度范围在1.96-3.00g·kg-1，堆体硝态氮浓度范围在0.21-0.77g·kg-1。
3)根据q-PCR结果，整个试验期间AOA、AOB、nirS、nirK和nosZ基因丰度的变化范围分别为4.35-5.96logcopynumbersg-1，5.12-6.40logcopynumbersg-1，5.91-8.61logcopynumbersg-1,5.23-7.79logcopynumbersg-1和6.25-6.95logcopynumbersg-1。N2O排放通量和氮循环相关功能基因进行Pearson相关分析结果显示，N2O排放通量与AOB和nirK基因丰度呈显著正相关(P＜0.05)。此外，铵态氮浓度与含水率、nirK和nosZ基因丰度呈极显著正相关(P＜0.01);硝态氮浓度与AOA、AOB、nirS和nirK基因丰度均呈极显著正相关(P＜0.01)。堆体温度与nosZ基因丰度呈显著正相关(P＜0.05)。
试验二:
1)在整个测定期内，对照(CK)、化肥(CF)和有机肥(OF)处理的平均N2O排放通量分别为46.2、117.8和74.1μg·m-2·h-1，累计排放量分别为0.74、1.89和1.19kgN2O-Nha-1。CK处理N2O排放通量在8.7-149.5μg·m-2·h-1范围内变化;CF和OF处理的N2O排放通量在12.6-362.6μg·m-2·h-1、6.4-258.4μg·m-2·h-1范围内变化。对比CK处理，CF与OF处理下的季节性总N2O排放量分别增加了1.55和0.61倍。施肥处理显著增加了N2O累计排放量(P＜0.05)。此外，与CF处理相比，OF处理在整个测定期内显著减少了土壤N2O排放37％(P＜0.05)。
2)蔬菜产量与施肥存在一定关系。与CK处理相比，CF处理提高了9.6％的黄瓜产量,OF处理提高了14.4％。
3)整个黄瓜生长季土壤温度在21-25.7℃之间。WFPS在37.9-92.9％范围内变化，各处理间的WFPS无显著性差异(P＞0.05)。CF处理的土壤NH4+-N浓度显著高于其他处理(P＜0.05)，其值在12.5-103mg·kg-1之间。此外，各处理间土壤NO3--N浓度无显著性差异(P＞0.05)。对理化因子和N2O排放通量进行相关性分析得出，N2O排放与WFPS、NH4+-N及NO3--N浓度呈显著正相关(P＜0.05)。
4)根据q-PCR结果，化肥的施用显著增加了AOB基因丰度(P＜0.05)，有机肥施用显著提高了nirK基因丰度(P＜0.05)。施肥对nirS基因影响不大，各处理间无显著性差异。OF处理(nirK+nirS)/nosZ最高。N2O排放通量与AOA、AOB及nirK基因丰度与呈极显著正相关(P＜0.05)。