아산화질소 배출, 암모니아 휘발 및 영양분 순환에서 배설물 딱정벌레 종의 역할

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 3572(2023) 이 기사 인용

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이 연구에서는 아산화질소(N2O) 방출, 암모니아 휘발 및 진주 기장[Pennisetum glaucum (L.)]의 성능에 대해 단독으로 또는 다른 종과 관련된 쇠똥구리 종의 역할을 평가했습니다. 2개의 대조군(딱정벌레가 없는 토양 및 토양 + 배설물), 단일 종의 Onthophagus taurus[Shreber, 1759](1), Digitonthophagus Gazella[Fabricius, 1787](2) 또는 Phanaeus vindex[MacLeay, 1819]를 포함하여 7가지 처리가 있었습니다. ] (삼); 및 그 조합(1 + 2 및 1 + 2 + 3). 성장, 질소 생산량(NY) 및 쇠똥구리 활동을 평가하기 위해 진주조를 순차적으로 심을 때 24일 동안 아산화질소 배출량을 추정했습니다. 쇠똥구리 종은 토양과 똥(2.6 g N2O-N ha−1 day−1)에 비해 6일째 똥의 N2O 흐름(80 g N2O-N ha−1 day−1)이 더 컸습니다. 암모니아 배출량은 쇠똥구리의 존재에 따라 다양했고(P < 0.05), D. Gazella는 1일, 6일, 12일에 각각 평균 ​​2061, 1526, 1048g ha−1 day로 NH3−N이 더 적었습니다. . 토양 N 함량은 배설물 + 딱정벌레 적용으로 증가했습니다. 배설물 적용은 배설물 딱정벌레의 존재 여부에 관계없이 진주 기장의 초본 축적(HA)에 영향을 미쳤으며 평균 범위는 5~8g DM 버킷-1이었습니다. 각 변수에 대한 변이와 상관관계를 분석하기 위해 PCA 분석을 적용하였지만, 주성분 설명이 80% 미만으로 낮아 결과의 변이를 설명하기에는 충분하지 않았습니다. 더 많은 배설물 제거에도 불구하고 가장 큰 종인 P. vindex와 그 종 조합은 온실가스에 대한 기여도를 더 잘 이해하기 위해 더 많은 연구를 필요로 합니다. 세 가지 딱정벌레 종의 집합은 탈질화를 통해 환경으로의 N 손실을 증가시켰지만, 심기 전에 배설물 딱정벌레의 존재는 N 순환을 향상시켜 진주 기장의 생산을 향상시켰습니다.

가축 생산은 소의 장내 발효1, 신선한 배설물2 및 쌀 생산3이 메탄(CH4) 배출의 주요 원인이 되어 온실 효과 강화에 기여할 수 있습니다. 질소 비료4와 가축 배설물(소변 및 배설물)은 아산화질소(N2O) 배출의 주요 원인입니다. Meng et al.5에 따르면, N 비료 생산 및 사용으로 인한 연간 온실가스(GHG) 배출량은 50g N2O-N으로 예측되는 반면, 처리되지 않은 소똥을 사용한 비료는 90g N2O-N을 배출합니다.

쇠똥구리는 토양에 공기를 공급하고 똥 껍질 아래에 형성된 혐기성 구역을 파괴함으로써 GHG 배출을 줄일 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 이는 퇴적된 배설물과 토양 미생물 개체군의 상호 작용에 영향을 줄 수 있습니다7. 쇠똥구리는 온대 및 열대 농업 초원 모두에서 N 순환에 중요한 역할을 하는 공동 증식 곤충(Insecta 강 및 Coleoptera 목)입니다8. 잔디 성장과 토양 비옥도를 향상시켜 온실가스 배출을 줄이고 탄소 격리를 개선하는 데 도움이 될 수 있습니다9,10,11.

쇠똥구리 분류군은 중첩 기술이 다르며 거주자, 터널러 또는 롤러로 분류되며 배설물 제거 효율성과 같은 생태학적 기능에 큰 영향을 미칩니다. 많은 딱정벌레 종은 다양한 직경과 크기로 서로 다른 방식으로 토양을 발굴하여 서로 다른 GHG 플럭스14,15 및 토양 탄소를 보다 효율적으로 전달하고 세균성 토양 다양성을 선호함으로써 영양분 순환을 강화하는 다양한 미세 환경을 만듭니다12,16,17.

따라서, 서로 다른 쇠똥구리 종을 개별적으로 또는 진주 기장[Pennisetum glaucum (L.)]을 비료로 사용하는 똥과 조합하여 적용하여 N2O 플럭스 및 NH3 휘발 및 마초 생산성을 평가했습니다. 따라서 우리는 쇠똥구리의 존재가 N2O 배출과 NH3 휘발을 감소시키고 향상된 N 순환과 감소된 N 손실로 인해 작물 수확량을 증가시킬 것이라는 가설을 세웠습니다.