为研究磺胺类兽用抗生素对稻田N2O排放的影响及其微生物机制,采用田间原位观测试验,对比分析不同浓度磺胺二甲嘧啶(sulfamethazine,SMZ)对稻田N2O排放及硝化反硝化过程底物和相关功能基因丰度的影响.本试验共设5个处理,分别为:无肥料无抗生素(CK);猪粪为基肥,尿素为追肥,分别添加0、5、15和30 mg· kg-1的SMZ处理(SMZ0、SMZ5、SMZ15和SMZ30),在整个水稻生长季定期采集和分析土壤和气体样品.结果表明,不同浓度SMZ均未改变稻田N2O排放的季节性规律,整个观测期N2O排放通量,与SMZ0处理相比,SMZ15有显著差异(P＜0.05),SMZ30和SMZ5无显著差异(P＞0.05).中、高浓度处理SMZ15和SMZ30在均值水平上增加了N2O累积排放量,分别是SMZ0处理的3.47和4.67倍,且增加了土壤NO3--N含量.与SMZ0处理相比,中、高浓度处理对土壤总细菌16S rRNA基因丰度、硝化过程中氨氧化古菌AOA amoA和氨氧化细菌AOB amoA基因丰度以及反硝化过程中的nirK、nirS和nosZ基因丰度均有明显的激活作用(P＜0.05),低浓度处理SMZ5对各基因丰度则有轻微抑制作用.具体表现为SMZ30、SMZ15与SMZ0处理的16S rRNA、AOA amoA、AOB amoA以及nirK、nirS、nosZ基因丰度比值的平均值分别为:1.58、1.77、2.15、1.38、1.33、1.42和1.24、1.37、1.08、1.65、1.11、1.64,而SMZ5与SMZ0处理的6个上述基因丰度比值均小于1,仅分别为0.80、0.99、0.92、0.76、0.76和0.77.N2O排放通量与nirK基因丰度呈极显著正相关(P＜0.01),表明SMZ通过影响反硝化菌活性进而对N2O排放产生作用.因此,兽用抗生素对农田的污染不可忽视,应从源头上合理控制使用,以减少其环境生态风险.
磺胺二甲嘧啶(SMZ) 稻田 N2O排放 猪粪 硝化反硝化过程