钙基改良剂调控富氮养殖池塘温室气体排放的多机制研究

本研究创新性地评估了氢氧化钙[Ca(OH)2]、硫酸钙(CaSO4)和硅酸钙(CaSiO3)对水产养殖沉积物温室气体(GHG)排放的调控作用。通过45天厌氧培养实验发现，Ca(OH)2和CaSiO3通过提升pH值(8.5-8.9)、增强矿物结合有机碳(MAOC)形成、抑制功能基因(nirK/norB/nosZ/mcrA)，实现CO2(38-53%)、CH4(17-66%)和N2O(43-62%)协同减排；而CaSO4通过激活硫酸盐还原基因(aprA/dsrA)特异性抑制CH4(48-56%)和N2O(49-58%)。研究为气候智慧型水产养殖提供了钙基改良策略的理论依据。

　　

Highlight

钙基改良剂通过多途径调控水产养殖温室气体排放：氢氧化钙和硅酸钙展现广谱减排效果，而硫酸钙特异性靶向甲烷和氧化亚氮控制。

Dynamics of CO₂, CH₄, and N₂O emissions

实验数据显示，20 mmol/kg剂量的Ca(OH)₂和CaSiO₃在养殖水体中展现出惊人的减排效果：CO₂(46.7-51.5%)、CH₄(11.4-36.2%)和N₂O(45.0-52.9%)同步下降。这两种改良剂通过"一箭三雕"机制——提升碱性环境、促进碳封存、压制微生物产气基因，实现了温室气体的协同控制。相比之下，CaSO₄则展现出"选择性狙击"特性，专攻CH₄(48-56%)和N₂O(49-58%)减排，但其代价是轻微刺激了CO₂释放。

Conclusion

研究揭示钙盐改良剂通过三重机制重塑养殖环境：①碱性改良剂(Ca(OH)₂/CaSiO₃)全面压制mcrA(产甲烷)和nirK/norB(反硝化)基因表达；②硫酸钙(CaSO₄)激活aprA/dsrA基因网络实现精准减排；③钙离子介导的有机碳稳定化形成长效碳汇。这些发现为发展"减排-固碳"双赢的水产养殖模式提供了关键科学依据。