中国是最大的温室蔬菜生产国，约占世界生产面积的83%。由于全年生产和大量施肥，温室蔬菜产量高，但也导致了土壤质量的恶化和严重的环境问题。近来，无土栽培系统（SCS）在温室蔬菜生产中逐渐发展起来，它可以减少甚至消除传统栽培方式的许多问题，。在SCS中，无土栽培基质，也称为无土栽培生长介质，可代替土壤固定根系系统，为植物提供水分和养分，为根区提供充足的通风。然而，由于N肥的大量输入，排放较高。是一种温室气体，具有温室效应，加剧全球变暖，在大气中存留时间长，可输送到平流层，导致臭氧层破坏，引起臭氧空洞。无土栽培基质已成为SCS中排放的主要载体，但尚不清楚其产生和消耗的相关途径，因此亟待研究SCS无土栽培基质的排放源。且无土栽培基质与土壤理化和生物性质高度不同，其具有更准确的水和养分分布，因此也有必要确定管理措施对SCS中排放的影响。
基于此，在本文中，来自中国农业科学研究院的一组研究团队基于稳定同位素技术结合qPCR分析在两种灌溉模式下（滴灌和潮汐灌溉）对成都市农林科学院（(103°86′E，30°71′N）温室里两种无土栽培基质（60%泥炭 20%珍珠岩 20%蛭石 少量植物纤维/商用椰壳纤维基质）进行了相关研究，共设置4种处理：滴灌 泥炭基质（PD），滴灌 椰壳基质（CD），潮汐灌溉 泥炭基质（PT）以及潮汐灌溉 椰壳基质（CT）。旨在：（1）研究两种灌溉模式下典型无土栽培基质的排放，（2）评估排放及其驱动因子之间的关系以及（3）理解生产和消耗的微生物机制。
作者于2020年3月12日在育种室进行西红柿播种，4月9日转移至温室中。施肥后的不同时间里收集气体样品，计算和通量，并测量同位素值。同时，收集了无土栽培基质样品，去除可见根系，过筛，测定质量含水量（ω），计算充水孔隙度（WFPS）。然后测定无土栽培基质的、、pH、导电率（EC）、有机质（OM）。提取基质中的总DNA，进行qPCR分析。此外，利用全自动真空冷凝抽提系统（LI-2100，北京理加联合科技有限公司）提取基质样品中的水分，利用Picarro L115-I同位素分析仪测定水的值。通过和NSP关系图来区分生产和消耗途径。
【结果】
四种处理下（A）总含水量（B）（C）通量（D）充水孔隙度（E）--N以及（F）NH3通量的时间变化。
基于pearson相关方法的不同参数之间的相关性热图。
O和NSP关系图（A）以及生产和消耗的微生物过程的贡献（B）。BN：细菌硝化作用；AN：古细菌硝化作用；ND：硝化细菌反硝化作用；BD：细菌反硝化作用。Ni：BN AN；De：BD ND。
【结论】
排放由微生物组而非矿物N含量决定，由基因丰度而非基因拷贝数决定。在产生途径上，泥炭基质以反硝化为主，椰壳基质以硝化为主。在无土栽培系统中，还原（还原-混合）的情况可能更接近现实。反硝化和还原受基质类型而非灌溉方式的影响显著，且在泥炭基质中贡献较大。综上所述，排放及其微生物过程是由基质类型决定的，而非灌溉模式。更重要的是，同位素值和功能基因相结合可阐明产生和消耗的微生物过程。
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