Mitigación de las emisiones de N2O en campos de arroz que ahorran agua: Evaluación de la sustitución de fertilizantes orgánicos y mecanismos microbianos

Las estrategias de riego que ahorran agua pueden aliviar con éxito las emisiones de metano de los campos de arroz, pero estimulan significativamente las emisiones de óxido nitroso (N2O) debido a variaciones en el nivel de oxígeno del suelo y el potencial redox. Sin embargo, la relación que vincula las emisiones de N2O del suelo con los genes funcionales de nitrógeno (N) durante varios tratamientos de fertilización en campos de arroz que ahorran agua rara vez ha sido investigada. Además, se debe aclarar aún más el potencial de mitigación de la sustitución de fertilizantes orgánicos sobre las emisiones de N2O y el mecanismo microbiano en los campos de arroz. Nuestro estudio examinó cómo se vieron afectadas las emisiones de N2O del suelo por los microorganismos funcionales relacionados, arqueas oxidantes de amoníaco (AOA), bacterias oxidantes de amoníaco (AOB), nirS, nirK y nosZ, en varios tratamientos de fertilización en un campo de arroz en el sureste de China durante dos años. En este estudio, se aplicaron tres regímenes de fertilización al cultivo de arroz: un control sin nitrógeno (N), un N inorgánico (Ni), y un N inorgánico con sustitución parcial de N con estiércol orgánico (Ni+No). Durante dos temporadas de crecimiento del arroz, las emisiones acumulativas de N2O promediaron 0.47, 4.62 y 4.08 kg ha−1 para los tratamientos Control, Ni y Ni+No, respectivamente. En comparación con el tratamiento Ni, el régimen de fertilización Ni+No redujo considerablemente las emisiones de N2O del suelo en un 11.6% mientras mantenía el rendimiento del arroz, con un factor de emisión de N2O del N de fertilizante (EF) de 0.95%. La fertilización con nitrógeno elevó considerablemente las abundancias de los genes AOB, nirS, nirK y nosZ, en comparación con el tratamiento Control. Además, la sustitución de estiércol orgánico por fertilizante N inorgánico disminuyó significativamente las abundancias de los genes AOB y nirS y aumentó la abundancia del gen nosZ. Los AOB respondieron a la fertilización con N de manera más sensible que los AOA. Las emisiones totales de N2O se correlacionaron significativamente de manera positiva con las abundancias de los genes AOB y nirS, mientras que presentaron una correlación negativa con la abundancia del gen nosZ y la relación nosZ/nirS en parcelas fertilizadas con N. En resumen, concluimos que la sustitución de estiércol orgánico por fertilizante N inorgánico disminuyó las emisiones de N2O del suelo principalmente al cambiar los niveles de NO3−-N, pH y DOC del suelo, inhibiendo así las actividades de oxidación de amoníaco en la nitrificación y la reducción de nitrito en la desnitrificación, y fortaleciendo la reducción de N2O en la desnitrificación de arrozales que ahorran agua.