摘要：為明確UV-B輻射增強對水稻秸稈化學(xué)成分的影響，闡釋UV-B輻射增強后秸稈還田分解特征及其對稻田土壤氮素轉(zhuǎn)化的間接效應(yīng)，本研究在元陽梯田（海拔1600 m）開展大田試驗，以當(dāng)?shù)厮酒贩N白腳老粳為研究對象，研究UV-B輻射增強（5.00kJ·m-2）對水稻秸稈化學(xué)成分及其還田后秸稈降解、土壤氮素轉(zhuǎn)化的影響。結(jié)果表明：UV-B輻射增強顯著降低水稻秸稈纖維素含量，增加木質(zhì)素含量，提高秸稈木質(zhì)素／氮；并導(dǎo)致秸稈纖維素、木質(zhì)素、總氮的降解速率總體降低，最大降幅分別達38.7％、18.1％、25.8％。與自然光照秸稈相比，UV-B輻射后的秸稈還田顯著降低土壤固氮細菌、氨化細菌、硝化細菌和反硝化細菌數(shù)量，增加土壤蛋白酶、氨單加氧酶、硝酸還原酶活性，提高土壤硝化和反硝化速率。相關(guān)性分析表明，秸稈木質(zhì)素，氮與秸稈降解速率呈極顯著負相關(guān)；秸稈纖維素、木質(zhì)素、總氮降解速率與硝酸還原酶活性呈顯著正相關(guān)，后者又與N20排放通量呈顯著正相關(guān)；硝化細菌數(shù)量與NO3-N含量呈負相關(guān)。研究表明，UV-B輻射增強通過提高秸稈木質(zhì)素／氮，抑制秸稈纖維素、木質(zhì)素、總氮降解，減少土壤氨化細菌數(shù)量，增加氨單加氧酶和硝酸還原酶活性，從而促進土壤NH+-N向NO3-N轉(zhuǎn)化，導(dǎo)致N2O排放通量增加。

關(guān)鍵詞：UV-B輻射；秸稈還田；氮轉(zhuǎn)化；微生物；酶；氮含量；N2O

中圖分類號：S154 文獻標志碼：A 文章編號：1672-2043（2024）01-0111-11 doi：10.11654/jaes.2023-0123

20世紀70年代氟氯烷化合物的廣泛使用致使平流層臭氧濃度不斷降低，進而導(dǎo)致的地表UV-B輻射增強對植物生長及生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性構(gòu)成威脅，UV-B輻射增強已成為當(dāng)下被廣泛關(guān)注的全球氣候變化問題之一。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)是陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，其物質(zhì)循環(huán)受到UV-B輻射的顯著影響。

土壤氮素轉(zhuǎn)化作為農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)重要的物質(zhì)循環(huán)過程，對UV-B輻射增強的響應(yīng)敏感。UV-B輻射顯著影響著生物固氮、有機氮礦化、N2O排放等農(nóng)田氮素轉(zhuǎn)化過程。研究表明，當(dāng)UV-B輻射強度為0.34 W·m-2和0.49 W·m-2時，土壤固氮強度分別增加17％和9％，當(dāng)UV-B輻射強度提高至0.77 W·m-2時，土壤固氮強度降低13％。土壤有機氮通過礦化作用轉(zhuǎn)化為無機氮（NH-N、NO3-N），維持土壤氮素平衡與供應(yīng)，徐鵬等的研究指出UV-B輻射增強加快了土壤有機氮轉(zhuǎn)化速率，進而提高了高、低有機質(zhì)土壤中NO3-N的含量。N2O是農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中溫室氣體的主要來源，受到UV-B輻射的顯著影響，UV-B輻射增強能提高稻田N2O排放通量，但也有研究表明UV-B輻射增強抑制了大豆土壤中N2O的排放。

水稻秸稈還田是稻田生態(tài)系統(tǒng)氮素循環(huán)的重要一環(huán)，廣泛應(yīng)用于我國冬水田地區(qū)。水稻成熟收獲后，除籽粒中氮素以外的其余氮素以有機氮形式存于秸稈，這些氮素隨秸稈還田返回稻田，顯著影響稻田土壤氮素轉(zhuǎn)化與供應(yīng)。秸稈還田能夠改善土壤結(jié)構(gòu)，增加有機質(zhì)和微生物數(shù)量，調(diào)節(jié)土壤酶活性，促進土壤氮素的轉(zhuǎn)化，但UV-B輻射增強對其轉(zhuǎn)化過程的影響還存在不確定性。研究表明，UV-B輻射增強不利于植物殘體降解，且對土壤氮素礦化具有抑制作用。目前大多數(shù)研究只關(guān)注了UV-B輻射單一因子對土壤氮素轉(zhuǎn)化的直接影響，而UV-B輻射增強如何改變秸稈化學(xué)成分，進而影響其還田分解與土壤氮素轉(zhuǎn)化尚不明確，有待進一步研究。假設(shè)UV-B輻射增強改變水稻植株化學(xué)成分含量，降低秸稈還田分解速率，進而抑制土壤氮素的礦化與供應(yīng)。

元陽梯田終年淹水，UV-B輻射背景值高，稻田不施用化肥，水稻收獲后秸稈全部還田，這為研究UV-B輻射增強對水稻秸稈還田土壤氮轉(zhuǎn)化的影響提供了天然的場所。本試驗以元陽梯田當(dāng)?shù)厮酒贩N白腳老粳為研究對象，在水稻生長期人工模擬UV-B輻射增強（5.00 kJ·m-2），水稻收獲后開展秸稈還田試驗，研究UV-B輻射增強對水稻秸稈物質(zhì)含量及其還田下秸稈分解、土壤氮素轉(zhuǎn)化過程的影響，探究UV-B輻射增強對稻田土壤氮素轉(zhuǎn)化的間接影響與機理，為準確評估UV-B輻射增強對稻田土壤氮素轉(zhuǎn)化的影響提供科學(xué)依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗地概況

試驗地位于云南省元陽縣新街鎮(zhèn)箐口村（23°07′N，102°44′E），該地為山地季風(fēng)氣候，多雨，梯田海拔高度為1600 m，年均氣溫為15℃，年均降水量為1 398mm。試驗地土壤基本理化性質(zhì)如下：pH值為5.32，有機質(zhì)含量為26.8 g·kg-1，全氮、全磷、全鉀含量分別為1.91、0.650 g·kg-1和16.4 g·kg-1，堿解氮、速效磷、速效鉀含量分別為76.4、15.7 mg·kg-1和101 mg·kg-1。

1.2試驗設(shè)計

2020年3月5日播種育苗，5月20日將秧苗移栽至試驗小區(qū)，6月20日開始進行紫外輻射處理。試驗小區(qū)設(shè)計為長3.90 m、寬2.25 m，種植14行、16列水稻，周邊6行和4列水稻作為保護行。水稻生長期不使用農(nóng)藥和化肥，且一直保持淹水狀態(tài)。水稻2020年9月15日成熟后至2021年1月15日開展秸稈還田試驗，期間稻田不進行其他作物種植，水面僅有滿江紅生長至來年水稻種植。

UV-B輻射處理：在每行水稻正上方懸掛1支40W UV-B燈管（北京，UV308，光譜為280-320 nm），模擬UV-B輻射增強。用0.130 mm醋酸纖維素膜濾除280 nm以下UV-C波段光線；聚酯薄膜濾除UV-C和UV-B輻射，將UV-B輻射的生物學(xué)效應(yīng)作為在UV-B處理組和UV-A對照組下的生物學(xué)效應(yīng)的差值來考慮，以消除處理組中UV-A對UV-B效應(yīng)的影響。用紫外輻射測定儀（北京師范大學(xué)光電儀器廠）測定波長為297 nm時的輻射強度以確定紫外輻射水平，且根據(jù)水稻植株生長來調(diào)節(jié)燈管高度以控制輻照度（以植株上部計）。設(shè)自然光照和UV-B輻射強度為5.00 kj·m-2處理，分別相當(dāng)于元陽梯田0和20.0％的臭氧衰減（夏至日UV-B輻射背景值為10.0 kj·m-2）。為保證試驗條件的一致性，自然光照水平同樣要懸掛未安裝燈管的管架。從水稻秧苗移栽返青后，開始紫外輻射處理至成熟，每日10：00-17：00輻照（陰雨天除外）。

秸稈還田設(shè)置：稱取自然光照（CK）和UV-B輻射下生長的水稻秸稈各10.0 g（鮮質(zhì)量）分別置于100目網(wǎng)袋。采集自然光照和UV-B輻射下生長的水稻秸稈（水稻收獲后的秸稈）各1.30 g（按試驗區(qū)單位面積秸稈產(chǎn)量x20 cmX土壤容重基數(shù)得出）分別放入自封袋中，另稱取156 g鮮土，去除雜物，放入自封袋，加入50.0 mL純水，混勻后封口，為防止自封袋損壞以及保持淹水狀態(tài)，將自封袋放入250 mL塑料瓶內(nèi)，向瓶內(nèi)注滿水后封口，將網(wǎng)袋和塑料瓶埋入距土表10.0 cm處。每個小區(qū)埋入3個位置原位培養(yǎng)，30 d取樣1次，各處理分別取3個網(wǎng)袋和3瓶土壤樣品，測定計算植株纖維素、木質(zhì)素、總氮降解速率和土壤氮含量、酶活性和微生物數(shù)量等。N2O氣體的收集參照蔣靜艷等的方法：每次采集不同處理土壤樣品各3瓶，打開瓶蓋放于室內(nèi)自然通氣30 min，充分排除瓶內(nèi)殘留氣體后用雙鏈球手動將瓶內(nèi)氣體泵入真空鋁箔氣體袋作為背景樣品，然后用膠塞封口放入30℃恒溫培養(yǎng)箱培養(yǎng)3h，期間每隔1h取樣1次，共計3次，取樣時間一般為8：00-11：00。

1.3秸稈物質(zhì)含量測定

植株全氮含量采用濃硫酸消煮凱氏定氮法測定；植株纖維素采用硫酸消解分光光度法測定；植物木質(zhì)素采用醋酸提取，硫酸重鉻酸鉀消解分光光度法測定。植株纖維素、木質(zhì)素、總氮以及秸稈降解速率參照紀程等的方法進行計算。纖維素降解速率、木質(zhì)素降解速率、總氮降解速率、秸稈降解速率分別表示為Rcd、Rld、Rtmd、Rad。

Rcd=（CoxMo-CtxMt）/t （1）

Rad=（Mo-Mt）/t （2）

式中：Co為初始秸稈纖維素含量，mg·g-1；Ct為采樣時秸稈纖維素含量，mg·g-1；Mo為秸稈初始質(zhì)量，g；Mt為采樣時秸稈質(zhì)量，g；t為采樣時間，d。Rla和Rtnd的計算方法同Rad。

1.4稻田土壤氮轉(zhuǎn)化細菌數(shù)量、酶活性、氮含量測定

土壤氮轉(zhuǎn)化細菌數(shù)量測定：稱取10.0 g新鮮土壤樣品于三角瓶中，加入90 mL無菌水進行充分振蕩，獲得土壤懸浮液，之后根據(jù)培養(yǎng)細菌種類選擇配制不同濃度的土壤溶液；土壤固氮菌、氨化細菌數(shù)量選擇稀釋平板法測定，土壤硝化細菌、反硝化細菌數(shù)量選用MPN稀釋法測定。

土壤氮轉(zhuǎn)化酶活性測定：土壤硝酸還原酶活性的測定，取風(fēng)干土樣，加入CaCO3、2，4-二硝基酚溶液、KNO3和葡萄糖溶液，搖勻密封培養(yǎng)；純水定容，加鋁鉀礬飽和溶液，振蕩，過濾；取濾液加顯色劑搖勻定容，520 nm處測定吸光值。土壤亞硝酸還原酶活性的測定：取風(fēng)干土樣，加入CaCO3、NaNO2和葡萄糖溶液，搖勻密封培養(yǎng)；純水定容，加鋁鉀礬飽和溶液，振蕩，過濾；取濾液加顯色劑搖勻定容，520 nm處測定吸光值。土壤中性蛋白酶活性、氨單加氧酶活性、固氮酶活性的測定：采用蘇州格銳思生物科技有限公司所提供的試劑盒，應(yīng)用雙抗體夾心法測定標本中土壤酶（NP）水平。

土壤不同形態(tài)氮含量測定：土壤NH+-N含量采用苯酚次氯酸鈉靛藍比色法測定；土壤NO3-N含量采用酚二磺酸分光光度法測定；土壤可溶性有機氮含量采用堿性過硫酸鉀消煮分光光度法測定；土壤微生物量氮含量采用氯仿熏蒸凱氏定氮法測定。

1.5N2O排放通量的測定

氣體樣品使用Agilent 7890B氣相色譜儀分析。前檢測器參數(shù)為：加熱器溫度為210℃，氫氣流量為40.0 mL·min-1，空氣流量為400 mL·min-1，尾吹氣流量為20.9 mL·min-1，柱箱溫度為50℃，色譜柱流量為2.50 mL·min-1；后檢測器參數(shù)為：加熱器溫度為300℃，尾吹氣流量為2.00 mL·min-1，輔助加熱溫度為375℃。

氣體排放通量的計算公式：

F=oxVxdc/dtx273/T式中：F為氣體排放通量，ug·m-2·h-1（N2O）；p為標準狀況下氣體密度，g·L-1；V為樣品體積，L；dc/dt為單位時間內(nèi)氣體濃度線性變化率，uL·m-3·h-1；T為培養(yǎng)箱內(nèi)溫度，℃。

1.6數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2010進行處理，計算平均值和標準差，用SPSS Statistics V22.0進行統(tǒng)計分析，用Duncan法檢驗處理平均值在0.05水平的差異性，用Origin 2021繪圖。試驗數(shù)據(jù)為3個重復(fù)的平均值，表示為平均值±標準差。

2結(jié)果與分析

2.1UV-B輻射對水稻秸稈化學(xué)組分的影響

UV-B輻射對水稻秸稈化學(xué)組分有顯著影響，與CK相比，UV-B輻射后水稻秸稈纖維素含量顯著降低8.3％，木質(zhì)素含量增加9.4％，木質(zhì)素/氮增加20.0％（表1）。

2.2UV-B輻射處理的水稻秸稈還田后的物質(zhì)降解變化過程

UV-B輻射后的水稻秸稈降解速率總體呈現(xiàn)顯著降低的趨勢（45、135 d時除外，圖1）。與CK相比，秸稈還田15 d時，纖維素、木質(zhì)素、總氮降解速率均顯著降低，降幅分別為38.7％、18.1％、27.4％；秸稈還田105 d時，纖維素降解速率顯著降低；秸桿還田45 d時，纖維素、木質(zhì)素降解速率顯著增加，增幅分別為111％、86.4％。UV-B輻射后的水稻秸稈木質(zhì)素／氮在秸稈還田期間均高于CK。雙因素分析表明，還田時間和UV-B輻射對秸稈降解速率、秸稈纖維素和總氮降解速率以及秸稈木質(zhì)素／氮存在顯著影響，且二者存在交互作用；還田時間與UV-B輻射交互作用對秸稈木質(zhì)素降解速率存在極顯著影響。

2.3UV-B輻射處理后的水稻秸稈還田對土壤氮轉(zhuǎn)化細菌數(shù)量的影響

如圖2所示，UV-B輻射后的秸稈還田顯著降低土壤固氮菌（15、45 d）、氮化細菌、硝化細菌（15 d除外）、反硝化細菌數(shù)量（15 d除外）。秸稈還田45 d時CK和UV-B輻射處理土壤固氮菌數(shù)量均為最高，分別為1.39x10 cfu·g-1和1.22x10 cfu·g-1。UV-B輻射使土壤氨化細菌數(shù)量顯著降低。UV-B輻射對硝化細菌及反硝化細菌數(shù)量的影響變化趨勢一致，均表現(xiàn)為15 d時顯著增加，45、75、105、135 d時顯著降低。雙因素分析表明，UV-B輻射對土壤氨化細菌數(shù)量存在顯著影響，還田時間和UV-B輻射對土壤固氮細菌、硝化細菌、反硝化細菌數(shù)量存在顯著影響，且二者存在交互作用。

2.4UV-B輻射處理后的水稻秸稈還田對土壤氮轉(zhuǎn)化酶活性的影響

如圖3所示，UV-B輻射后的秸稈還田顯著增加土壤固氮酶（75、105 d）、蛋白酶（135 d除外）和氨單加氧酶活性（15、135 d除外）。與CK相比，秸稈還田后土壤固氮酶、蛋白酶和氨單加氧酶活性增幅分別為16.5％-23.7％、16.7％-27.2％、17.8％-22.6％。土壤硝酸還原酶活性在秸稈還田15、135 d時顯著降低，降幅最高達37.1％；45、75d時顯著增加，增幅最高達105.6％。土壤亞硝酸還原酶活性在秸稈還田75、105 d時顯著降低，135 d時顯著增加。雙因素分析表明，還田時間和UV-B輻射對土壤氮轉(zhuǎn)化酶活性均存在顯著影響，且二者存在交互作用。

2.5UV-B輻射處理后的水稻秸稈還田對土壤氮含量的影響

UV-B輻射后的秸稈還田對土壤4種氮含量的影響隨還田時間的推移而變化（圖4）。與CK相比，土壤NH+-N含量在秸稈還田15、105 d時顯著降低23.8％、27.6％，45 d時顯著增加22.2％。土壤N03-N含量在秸稈還田15 d時顯著降低54％，45、75 d時顯著增加175％、174％。土壤可溶性有機氮含量在秸稈還田105 d時顯著降低51.3％，45 d時顯著增加38.2％；土壤微生物量氮含量在秸稈還田15、45 d時顯著降低37.2％、55.2％。雙因素分析表明，秸稈還田時間對土壤N03-N和可溶性有機氮含量存在顯著影響，還田時間和UV-B輻射對土壤NH+-N和微生物量氮含量存在顯著影響，二者交互作用對4種氮含量均存在極顯著影響。

2.6UV-B輻射處理后的水稻秸稈還田對N2O排放的影響

UV-B輻射后的秸稈還田對土壤N2O排放通量的影響呈現(xiàn)15、45 d降低，而后增加的趨勢（圖5）。與CK相比，秸稈還田15、45 d時土壤N2O排放通量顯著降低15.5％、36.3％，而75、105、135 d時顯著增加，增幅為17.9％-20.6％。雙因素分析表明，還田時間、還田時間與UV-B輻射交互作用對土壤N20排放通量有極顯著影響。

2.7相關(guān)性分析

相關(guān)性分析表明（表2），水稻秸稈木質(zhì)素／氮與秸稈降解速率、纖維素降解速率、木質(zhì)素降解速率、總氮降解速率及土壤固氮細菌數(shù)量呈極顯著負相關(guān)（Plt;0.01）。水稻秸稈降解速率、纖維素降解速率、木質(zhì)素降解速率、總氮降解速率與固氮酶活性呈顯著負相關(guān)（Plt;0.05），與土壤中性蛋白酶活性呈極顯著負相關(guān)（Plt;0.01）。土壤NH+-N含量與硝化細菌數(shù)量、固氮酶活性呈顯著負相關(guān)（Plt;0.05），與中性蛋白酶活性呈極顯著負相關(guān)（Plt;0.01）。土壤NO3-N含量與硝酸還原酶活性呈極顯著正相關(guān)（Plt;0.01），與土壤硝化細菌數(shù)量、亞硝酸還原酶活性呈顯著負相關(guān)（Plt;0.05），與土壤反硝化細菌數(shù)量呈極顯著負相關(guān)（Plt;0.01）。土壤可溶性有機氮含量與固氮細菌數(shù)量呈極顯著正相關(guān)（Plt;0.01）。土壤微生物量氮含量與固氮細菌數(shù)量呈極顯著正相關(guān)（Plt;0.01）。土壤N20排放通量與硝酸還原酶活性呈極顯著正相關(guān)（Plt;0.01）。

3討論

3.1水稻秸稈化學(xué)組分含量及其降解對UV-B輻射增強的響應(yīng)

UV-B輻射會引起植物化學(xué)成分的改變，從而影響植物殘體分解速率。本研究表明UV-B輻射后水稻秸稈木質(zhì)素含量顯著升高，木質(zhì)素是植株最直接的UV-B輻射保護機制，植物感知到UV-B輻射時會產(chǎn)生木質(zhì)素對其進行吸收，以達到保護自身的目的。木質(zhì)素同樣也是凋落物中最難分解的復(fù)合物，由結(jié)構(gòu)復(fù)雜、穩(wěn)定、多樣的無定型三維體形大分子構(gòu)成。宋新章等在對青岡（Cyclobalanopsis glauca）凋落葉的分解研究中發(fā)現(xiàn)生長期間接受增強UV-B輻射的凋落葉分解速率更快，與本研究結(jié)果相反，本研究所選水稻為地方品種，生長環(huán)境為高海拔、高UV-B輻射背景，對UV-B輻射有一定程度的耐性，植物體內(nèi)黃酮、丹寧、木質(zhì)素等次生代謝與其他地區(qū)植物不同，因而導(dǎo)致研究結(jié)果存在差異。本研究中，水稻生長期進行增強UV-B輻射處理導(dǎo)致其秸稈還田后秸稈的降解速率減慢，相關(guān)性分析表明秸稈木質(zhì)素／氮與秸稈纖維素、木質(zhì)素、總氮降解速率呈負相關(guān)（Plt;0.01）。秸稈分解中底物含量是分解速率快慢的關(guān)鍵因子，水稻生長過程中增強UV-B輻射使植株體內(nèi)產(chǎn)生更多如木質(zhì)素的難降解物質(zhì)，從而提高了秸稈木質(zhì)素／氮，此外凋落物中纖維素、木質(zhì)素的降解具有一致性，木質(zhì)素／氮的升高抑制了秸稈纖維素、木質(zhì)素的降解，從而導(dǎo)致秸稈的分解速率降低。Rozema等對沙丘草地拂子茅（Calamagrostis epigejos）的研究也發(fā)現(xiàn)增強UV-B輻射使葉片的木質(zhì)素含量增加，分解速率下降，這也進一步證實了本研究的觀點。

3.2稻田土壤氮素轉(zhuǎn)化對UV-B輻射后的秸稈還田的響應(yīng)機理

土壤氮素轉(zhuǎn)化主要包括固氮、氨化、硝化、反硝化作用。秸稈還田通過增強土壤礦化作用釋放氮素以補充微生物可利用的氮庫，固氮細菌直接吸收利用土壤中氮素，無需通過固氮作用固定氮素，從而導(dǎo)致固氮細菌數(shù)量降低。本研究也得到秸稈還田導(dǎo)致固氮菌數(shù)量降低的相同結(jié)論，相關(guān)性分析表明秸稈木質(zhì)素／氮與土壤固氮細菌數(shù)量呈負相關(guān)（Plt;0.01），UV-B輻射增強導(dǎo)致水稻秸稈木質(zhì)素含量增加，木質(zhì)素／氮的升高致使固氮細菌對氮源的需要無法滿足，進而導(dǎo)致固氮細菌數(shù)量減少。固氮細菌外源氮源受限，為了維持正常生理活動而加強自身固氮作用補充了氮庫，這也在一定程度上解釋了本研究中土壤可溶性有機氮含量升高的原因。秸稈還田能改變土壤氮固存方式，提高土壤微生物量氮含量。本研究得出了土壤微生物量氮含量降低的相反結(jié)論，這可能是UV-B輻射后的秸稈降解緩慢，營養(yǎng)物質(zhì)析出較少，微生物可固持的氮含量不足導(dǎo)致的。此外，本研究處于封閉體系，大部分氮源依賴于秸稈的降解作用，外部輸入氮源較少，這也可能是微生物量氮含量降低的原因之一。UV-B輻射穿透能力弱，不能直接影響稻田土壤氮素轉(zhuǎn)化，其是通過影響植物殘體分解，進而促進土壤氮素礦化。土壤中性蛋白酶能夠水解蛋白質(zhì)、肽類成為氨基酸，使含氮大分子有機氮分解為小分子有機氮，并進一步轉(zhuǎn)換為NH+-N。氨單加氧酶是氨化作用的限速酶，可將氨轉(zhuǎn)化為羥胺。本研究發(fā)現(xiàn)UV-B輻射后的秸稈還田顯著降低了土壤NH-N含量，與中性蛋白酶活性變化相反，呈極顯著負相關(guān)（Plt;0.01）。原因可能是氨單加氧酶主導(dǎo)的氨轉(zhuǎn)化速率提高，進而降低了反應(yīng)底物NH-N含量。此外，氨化細菌可將有機氮轉(zhuǎn)化為NH-N，這是氮素礦化過程的第一步。本研究中UV-B輻射后的秸稈還田顯著降低了土壤氨化細菌數(shù)量，這也可能是土壤NH-N含量降低的原因之一。硝化作用作為氮素循環(huán)的中心環(huán)節(jié)，是微生物將NH-N轉(zhuǎn)化成N03-N的過程，與氮素利用及損失密切相關(guān)。秸稈被稱為農(nóng)田的“第二肥料”，是土壤氮素的重要來源。有研究表明長期秸稈還田會增加0-200 cm土層NO3-N含量。這與本研究秸稈還田45、75 d時的結(jié)果一致，原因可能是UV-B輻射后的水稻秸稈降解速率減慢，硝化作用底物減少，進而導(dǎo)致NO3-N含量降低。本研究中秸稈還田15 d時NO3-N含量減少，相關(guān)性分析表明土壤NO3-N含量與硝化細菌數(shù)量變化呈顯著負相關(guān)（Plt;0.05），秸稈還田15 d時土壤硝化細菌數(shù)量顯著增加，致使硝化作用加快，從而降低了NO3-N含量。

3.3UV-B輻射增強后的水稻秸稈還田對稻田N2P排放的影響

稻田土壤反硝化作用是N2O排放的主要來源，NO3-N在反硝化細菌作用下生成N2O，加劇了農(nóng)田氮素流失和全球變暖的風(fēng)險。研究表明，稻田連續(xù)7a秸稈還田后，反硝化活性和相關(guān)基因豐度顯著提高，反硝化速率從20.7 nmol·g-1·h-1（以N計）提高到33.3 nmol·g-1·h。有研究進一步指出秸稈還田過程中秸稈的高木質(zhì)素含量是決定反硝化速率的關(guān)鍵因素。本研究中，UV-B輻射秸稈還田后15、45 d土壤N2O排放通量顯著降低，75-135 d時顯著增加。其原因可能是UV-B輻射后水稻秸稈中木質(zhì)素含量顯著增加，限制了土壤反硝化作用的進行。亞硝酸還原酶作為土壤反硝化作用的關(guān)鍵酶，UV-B輻射后的秸稈還田顯著降低了亞硝酸還原酶活性也是導(dǎo)致秸稈還田15、45 d時N2O排放通量降低的原因之一。蔣靜艷等的研究指出UV-B輻射處理過的小麥秸稈N2O排放顯著高于常規(guī)秸稈，這與本研究秸稈還田75-135 d時的結(jié)果一致，相關(guān)性分析表明，土壤N2O排放通量與硝酸還原酶活性呈極顯著正相關(guān)（Plt;0.01），硝酸還原酶活性的提高為反硝化作用提供了充足的底物，進而導(dǎo)致N2O排放通量增加。

4結(jié)論

（1）水稻生育期增強UV-B輻射提高了水稻秸稈木質(zhì)素含量。

（2）UV-B輻射增強抑制秸稈降解的主要途徑是提高秸稈木質(zhì)素／氮。

（3）UV-B輻射后的秸稈還田抑制了土壤固氮作用，提高了土壤硝化、反硝化作用，促進土壤NH-N向NO3-N轉(zhuǎn)化，導(dǎo)致N2O排放速率增加。