稻田氮素径流流失是面源污染发生的重要途径。当前秸秆还田作为我国稻田系统提升土壤质量的一个重要途径，其对不同水稻轮作模式下稻田氮素径流流失的影响机制尚缺乏系统研究。
本研究采用多年原位径流氮损失监测与生化分析相结合的方法，探讨不同水稻种植模式下秸秆还田对径流氮损失的影响机制。结果表明，在五种水稻轮作模式下，秸秆还田通过物理和生物化学途径减少了径流总氮损失2.29%～26.10%，其中通过生物化学途径减少的径流无机氮幅度最大（53.56%～82.42%）。这主要是由于秸秆还田提升了土壤C:N，从而增加了微生物对N的同化固定，并且，硝化过程功能基因（AOA、AOB、nxrA）丰度的降低，也有利于减少径流中无机氮的浓度。秸秆还田引起的土壤无机氮减少并不影响水稻对氮素的吸收，且固氮基因（nifH）丰度的增加也有利于土壤氮素的补充。研究还发现，不同轮作制度下秸秆还田对径流氮损失影响的幅度不同，双季稻下径流氮损失的减缓效应最低。在单季稻和水旱轮作系统中土壤本底C:N越低，秸秆还田对土壤C:N的提升效果越好，减缓径流总氮损失的潜力越大。本研究为探究秸秆还田对土壤与水环境中氮循环的影响提供了新视角，从而为不同水稻轮作制度下选择最佳的氮减排措施提供依据。
图1 不同水稻轮作模式下推荐施肥、推荐施肥+秸秆还田的优势菌门(a)、秸秆还田对门水平下相对丰度前10土壤细菌的影响幅度(b)、秸秆离田与秸秆还田之间土壤细菌组成的NMDS (c)以及秸秆还田对氮循环功能基因丰度的影响(d)
研究成果以“Returned straw reduces nitrogen runoff loss by influencing nitrification process through modulating soil C:N of different paddy systems”为题发表在《Agriculture Ecosystems & Environment》，第一作者为中国农业科学院农业资源与农业区划研究所博士生王绍蓬，通讯作者为中国农业科学院农业资源与农业区划研究所翟丽梅研究员。本研究得到了国家重点研发计划项目（2022YFD1700700），国家自然科学基金（32072683），中央公益性科研院所基本科研业务费专项资金（1610132022008），现代农业产业技术体系建设专项资金（CARS-01-33）等资助。
【引文方式及原文链接】
Wang Shaopeng, Zhai Limei*, Guo Shufang, Zhang Fulin, Hua Lingling, Liu Hongbin. Returned straw reduces nitrogen runoff loss by influencing nitrification process through modulating soil C:N of different paddy systems. Agriculture, Ecosystems and Environment. 2023, 354: 108438.
https://doi.org/10.1016/j.agee.2023.108438
