玉米-小麦轮作系统中氮肥反硝化损失与N_2O排放量

应用乙炔抑制-原状土柱培养法研究了玉米-小麦轮作周年中氮肥的反硝化损失和N2O排放量。结果表明,氮肥产生的N2O为1.77～2.82kgN·hm-2,占施氮量的0.49%～0.76%;反硝化损失量为3～3.18kgN·hm-2,占施肥量的0.81%～0.86%。玉米与小麦生长期间的氮肥反硝化损失率很相近,分别为0.7%～0.99%和0.77%～0.88%。反硝化作用和N2O排放与土壤含水量密切相关,有机肥与氮肥混施增加N2O排放量。反硝化不是该旱作系统氮肥损失的主要途径,但施用氮肥大大增加了N2O的排放,对环境造成一定的影响。

秸秆还田对灌溉玉米田土壤反硝化及N_2O排放的影响

运用乙炔抑制技术研究了不同施氮水平下秸秆还田对灌溉玉米田土壤反硝化反应和氧化亚氮(N2O)排放的影响。结果表明,土壤反硝化速率及N2O的排放受氮肥施用、秸秆处理方式及其交互作用的显著影响。与秸秆燃烧相比,不施氮或低施氮水平时,秸秆还田可刺激培养初期反硝化反应速率及N2O排放,增加培养期间N2O平均排放通量;高施氮水平时,秸秆还田可降低反硝化反应速率及反硝化过程中的N2O排放。秸秆还田可降低反硝化中N2O/N2的比例。

土壤温度、水分和NH_4^+-N浓度对土壤硝化反应速度及N_2O排放的影响

硝化反应是土壤、特别是干旱半干旱地区农业土壤N2O产生的重要途径之一。但是,目前环境条件对硝化反应中N2O排放的影响研究较少,而在国内外通用的几个模型中均用固定比例估算硝化反应过程中N2O的排放。本文通过砂壤土培养试验,研究了土壤温度、水分和NH4+-N浓度对硝化反应速度及硝化反应中N2O排放的影响,并用数学模型定量表示了各因素对硝化反应的作用,用最小二乘法最优拟合求得该土壤的最大硝化反应速度及N2O最大排放比例。结果表明,随着温度升高,硝化反应速度呈指数增长;水分含量由20%充水孔隙度(WFPS)增加到40%WFPS时,反应速度增加,水分含量增加到60%WFPS时反应速度略有降低;NH4+-N浓度增加对硝化反应速度起抑制作用。用米氏方程描述该土壤的硝化反应过程,其最大硝化反应速度为6.67mg·kg?1·d?1。硝化反应中N2O排放比例随温度升高而降低;随NH4+-N浓度增加而略有增加;20%和40%WFPS水分含量时,硝化反应中N2O排放比例为0.43%～1.50%,最小二乘法求得的最大比例为3.03%,60%WFPS时可能由于反硝化作用,N2O排放比例急剧增加,还需进一步研究水分对硝化反应中N2O排放的影响。

硝化抑制剂和通气调节对土壤N_2O排放的影响

采用室内培养方法,研究了土壤水分含量和温度对硝化反应速度、N2O排放及施用硝化抑制剂(N-Serve)和土壤掺砂对N2O排放的影响。结果表明,硝化反应速度随温度升高而加快,30℃时反应进行最快;水分对硝化反应速度的影响不显著。N2O排放通量随温度和水分含量升高而加大,最高排放通量出现在水分含量28.5%,20℃或30℃时。30℃、低水分(14.2%)时,N2O排放量较低,15d累积排放量为126.4 mg/kg,且主要来自硝化反应,施用N-Serve可使总排放量减少65.0%;水分含量增加到28.5%,反硝化反应发生,N2O排放量急剧增加,15d累积排放量达764.4 mg/kg;施用砂子或N-Serve,总排放量分别减少82.9%、62.1%。因此,低水分时,施用N-Serve可抑制硝化反应;高水分时,施用砂子或砂子与N-Serve配合,可有效抑制N2O排放。

华北平原不同作物-潮土系统中N_2O排放量的测定

在中国科学院封丘农业生态试验站应用原状土柱培养法测定了华北平原主要农作物 -潮土系统中N2O的排放量 ,比较了不同作物对农田土壤中N2O排放的影响。结果表明 ,大豆、花生、玉米和棉花4种作物系统的N2O排放通量有所差异 ;生长期间不施氮肥处理下N2O排放总量为0.57—1.00kgN·hm -2,施氮肥处理下为1.48—3.12kgN·hm-2,作物系统间有较大差异。氮肥产生的N2O -N占施肥量的0.57 %—1.58 % ,其中玉米作物系统是棉花作物系统的近3倍。

曝气灌溉条件下土壤N_2O排放特征及影响因子分析

为了明确曝气灌溉下土壤N_2O排放特征及主要影响因子,实验设置了2个灌水量(70%和90%田间持水量)和2个增氧水平(5,40mg/L),采用静态箱法和q PCR技术对土壤N_2O通量及土壤关键功能基因进行测定,研究不同灌水量和增氧水平对土壤充水孔隙度、溶解氧、氧化还原电位(Eh)、矿质氮及氨氧化古菌(AOA)、氨氧化细菌(AOB)和反硝化基因(narG和nosZ)的影响.结果表明:培养过程中,各处理N_2O排放通量均呈现先增加后降低的趋势,于灌溉后1d达到峰值;曝气量和灌水量的增加可显著增加土壤N_2O的排放通量和排放峰值.灌溉造成土壤含水量增加的同时,降低了土壤溶解氧和Eh;曝气可提高土壤溶解氧和Eh,改善土壤通气性(P<0.05),而对土壤充水孔隙度无显著影响.土壤充水孔隙度、Eh、NO_3^--N含量是曝气灌溉下驱动土壤N_2O排放的主要理化因子.曝气显著增加了AOA的基因拷贝数,且N_2O排放与AOA的基因拷贝数呈显著正相关关系(P<0.05).研究结果为进一步明确曝气灌溉对土壤N_2O排放的影响机制和曝气灌溉模式下农田N_2O排放管理提供支撑.