Роль видов навозных жуков в выбросах закиси азота, испарении аммиака и круговороте питательных веществ

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 3572 (2023) Цитировать эту статью

847 Доступов

9 Альтметрика

Подробности о метриках

В этом исследовании оценивалась роль видов навозных жуков по отдельности или в сочетании с разными видами на выбросы закиси азота (N2O), улетучивание аммиака и продуктивность проса жемчужного [Pennisetum glaucum (L.)]. Было семь вариантов, включая два контроля (почва и почва + навоз без жуков), отдельные виды Onthophagus taurus [Shreber, 1759] (1), Digitonthophagus gasella [Fabricius, 1787] (2) или Phanaeus vindex [MacLeay, 1819]. ] (3); и их сборки (1+2 и 1+2+3). Выбросы закиси азота оценивались в течение 24 дней, когда просо жемчужное сажали последовательно, чтобы оценить рост, выход азота (NY) и активность навозных жуков. Виды навозных жуков продемонстрировали больший поток N2O из навоза на 6-й день (80 г N2O-N га-1 день-1) по сравнению с почвой и навозом (2,6 г N2O-N га-1 день-1). Выбросы аммиака варьировались в зависимости от присутствия навозных жуков (P < 0,05), а у D. gasella было меньше NH3-N в дни 1, 6 и 12, в среднем 2061, 1526 и 1048 г га-1 день-1 соответственно. . Содержание азота в почве увеличивалось при внесении навоза и жуков. Внесение навоза влияло на накопление травы проса жемчужного (ГК) независимо от присутствия навозных жуков, и средние значения варьировались от 5 до 8 г сухого вещества в ведре-1. Анализ PCA был применен для анализа вариаций и корреляции каждой переменной, но он показал низкое объяснение главного компонента (менее 80%), которого недостаточно для объяснения различий в результатах. Несмотря на большее удаление навоза, самый крупный вид, P. vindex и их комбинация видов, необходимо более тщательно изучить, чтобы лучше понять их вклад в выбросы парниковых газов. Присутствие навозных жуков перед посадкой улучшало производство проса за счет усиления круговорота азота, хотя сообщества с тремя видами жуков увеличивали потери N в окружающую среду за счет денитрификации.

Животноводство может способствовать усилению парникового эффекта, при этом основными источниками выбросов метана (CH4) являются кишечная ферментация крупного рогатого скота1, свежий навоз2 и производство риса3; N удобрения4 и экскременты домашнего скота (моча и навоз) вносят основной вклад в выбросы закиси азота (N2O). По данным Meng et al.5, ежегодные выбросы парниковых газов (ПГ) в результате производства и использования азотных удобрений, по прогнозам, составят 50 г N2O-N, тогда как при удобрении необработанным навозом крупного рогатого скота выбросы составляют 90 г N2O-N.

Навозные жуки могут снизить выбросы парниковых газов за счет аэрации почвы и разрушения анаэробных зон, образующихся под навозной коркой6, что может повлиять на взаимодействие отложившихся экскрементов с популяциями почвенных микробов7. Навозные жуки – это насекомые-копрофаги (класс Insecta и отряд Coleoptera), которые играют важную роль в круговороте азота на сельскохозяйственных лугах как умеренного, так и тропического климата8. Они могут помочь сократить выбросы парниковых газов и улучшить связывание углерода за счет улучшения роста травы и плодородия почвы9,10,11.

Таксоны навозных жуков различаются по способу гнездования и классифицируются как обитатели, туннелеры или катки12, которые оказывают большое влияние на экологические функции, такие как эффективность удаления навоза13. Многие виды жуков роют почву разными способами, разного диаметра и размера, что приводит к созданию различных микросред с разными потоками парниковых газов14,15 и улучшению круговорота питательных веществ за счет более эффективного переноса почвенного углерода и содействия бактериальному разнообразию почвы12,16,17.

Поэтому различные виды навозников применялись индивидуально или в сочетании с навозом, используемым для удобрения жемчужного проса [Pennisetum glaucum (L.)], где оценивались поток N2O, улетучивание NH3 и кормовая продуктивность. Таким образом, мы предположили, что присутствие навозных жуков снизит выбросы N2O и улетучивание NH3 и повысит урожайность сельскохозяйственных культур за счет усиления круговорота азота и снижения потерь азота.