Exploring Sulfate as an Alternative Electron Acceptor: A Potential Strategy to Mitigate <scp>N<sub>2</sub>O</scp> Emissions in Upland Arable Soils
Notice bibliographique
Résumé
ABSTRACT Agricultural activities are a significant source of nitrous oxide (N2O), accounting for approximately 60% of global emissions, highlighting the urgent need for innovative strategies to mitigate N2O emissions. Microbes conserve nearly as much energy with nitrate (NO3−) as oxygen (O2) respiration under limited O2 availability. Thus, microorganisms prioritize NO3−, limiting exploration of alternative electron acceptors (EAs) to inhibit N2O emissions through NO3− respiration in upland arable soils. Current approaches remain insufficient, and the interactions between alternative EA reduction and pathways for N2O emissions remain poorly understood. This study evaluated oxidized iron, manganese, and sulfate as alternative EAs to reduce N2O emissions, along with the effects of zero‐valent metals (ZVMs). Metal sulfates (MSs) significantly minimized N2O emissions by inhibiting denitrification rather than altering nitrification in microcosms, as supported by isotope mapping and inorganic nitrogen concentrations. Among others, putative complete denitrifiers, N2O reducers, and sulfate reducers were stimulated, whereas ZVMs stimulated N2O emissions and 16S rRNA gene abundance. Moreover, the abundance of denitrifier‐related genes (nirK, nirS, norB, and nosZ) consistently decreased under MS treatments, while dsrA mRNA abundance significantly increased. Sulfate (SO42−) addition reshaped the soil microbial community by enriching sulfur‐cycling taxa—including sulfate‐reducing and sulfur‐oxidizing bacteria—while suppressing nitrifiers such as Nitrospira, potentially disrupting nitrification–denitrification coupling. Ureibacillus thermosphaerius, harboring genes for denitrification and SO42− reduction, increased under MS treatment. These shifts likely redirected electron flow toward SO42− respiration, reducing NO3− utilization and contributing to N2O mitigation. Field‐based manipulation experiments over 2 years demonstrated the feasibility of MSs in upland arable soils, reducing yield‐scaled N2O emissions by 21.5% without compromising crop yields. A systematic literature review and meta‐analysis revealed that SO42− application mitigated N2O emissions by an average of 9%, with over 70% of observations showing a decreasing trend, underscoring its potential as an effective soil amendment for sustainable agriculture.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».