氮肥施用对西南地区紫色土冬小麦N_2O释放和反硝化作用的影响

N2O是重要的温室气体之一,由此引起的全球变暖和臭氧层破坏是当今重要的环境问题。采用遮光密闭箱和气相色谱法研究了氮肥施用对小麦地N2O释放和反硝化作用的影响。结果表明,小麦生长季节里,高氮、中氮以及不施氮处理N2O平均排放通量分别为2.71、2.42、1.97 gN.hm-.2d-1;尿素、硫酸铵、硝酸钾3种氮肥品种处理下,平均N2O排放通量分别为2.42、2.14、3.13 gN.hm-2.d-1。小麦生长季节里,高氮、中氮以及不施氮处理平均反硝化速率分别为4.91、4.50、1.67 gN.hm-.2d-1;尿素、硫酸铵、硝酸钾3种氮肥品种处理下,平均反硝化速率分别为4.50、3.68、5.29 gN.hm-.2d-1。氮肥施用明显促进了土壤-植物系统中N2O排放通量和反硝化作用,氮肥施用量水平和N2O排放通量、反硝化作用呈正相关。硝酸钾对N2O排放通量和反硝化作用贡献最大,硫酸铵最小。研究还表明,小麦地N2O释放和反硝化作用与季节有一定相关性,温度较高季节排放量及反硝化作用明显,反之则较弱。     

亚硝酸盐添加对土壤硝化和反硝化基因转录活性及N2O排放的影响

设施菜田土壤氧化亚氮（N2O）脉冲式排放期间通常伴随着亚硝酸盐（NO2-）的大量积累,为揭示NO2-对设施菜田土壤N2O排放的影响机制,以两种典型蔬菜种植区土壤（碱性土壤/酸性土壤）为研究对象,通过室内培养试验,对比厌氧和好氧培养条件下添加NO2-后两种土壤无机氮转化与N2O、氮气（N2）和二氧化碳（CO2）等气体排放,以及氨氧化单加氧酶α亚基调控基因（amoA）、亚硝酸盐还原酶调控基因（nirK和 nirS,统称nir）和N2O还原酶调控基因（nosZ）的丰度和转录情况。结果显示：受pH等环境因素影响,土壤中NO2-含量并不一定与N2O排放之间存在相关性,但添加NO2-的处理显著增加了两种土壤的N2O排放量和N2O/(N2O+N2)指数（IN2O）（P<0.05）。碱性土壤中,60 mg?kg-1外源NO2-对土壤CO2排放无明显抑制作用,厌氧培养条件下nirK基因、好氧培养条件下amoA和nirS基因均出现了添加NO2-后转录拷贝数显著高于空白处理的现象,而nosZ基因无此现象。酸性土壤中,amoA转录活性整体较低,好氧空白处理时nirS基因转录拷贝数随培养时间的延长而增加（P<0.05）;60 mg?kg-1外源NO2-明显降低了酸性土壤的CO2排放量、相关基因的丰度及转录拷贝数。上述结果显示,土壤中积累的NO2-会通过诱导nir基因转录与N2O还原酶竞争电子和抑制N2O还原酶活性等途径,增加土壤的IN2O,影响有氧条件下N2O的排放途径,研究结果将为探索设施菜田土壤氮素高效利用和N2O减排提供科学依据。     

南京郊区番茄地中氮肥的气态氮损失

采用田间试验研究了番茄地施用化学氮肥后的氨挥发、反硝化损失和N2O排放及其影响因素。氨挥发采用通气密闭室法测定，反硝化损失（N2＋N2O）采用乙炔抑制-土柱培养法测定，不加乙炔测定N2O排放。结果表明，番茄生长期间全部处理均未检测到氨挥发，其原因是土表氨分压低于检测灵敏度，较低的氨分压是由于表层土壤的铵态氮浓度和pH都不高所致。在番茄生长期间，对照区即来自有机肥和土壤本身的反硝化损失和N2O℃排放量相当高，反硝化损失总量高达N29．6kghm^-2，N2O排放量为N7．76kghm^-2。施用化学氮肥显著增加了反硝化损失和N2O排放，3个施用化学氮肥处理的反硝化损失变化在N40．8～46．1kghm^-2之间，占施入化肥氮量的5．50％～6．01％；N2O排放量为N13．6～17．6kghm^-2，占施入化肥氮量的2．62％～4．92％；与尿素相比，包衣尿素未能显著减低反硝化损失和N2O排放。施用尿素的处理在每次追肥后，耕层土壤均会出现NO3^--N高峰，继之的反硝化和N2O排放高峰。反硝化速率与土壤含水量呈极显著正相关。总的看来，番茄生长期间没有氨挥发，而硝化反硝化是氮素损失的重要途径之一。     

不同土地利用方式土壤温室气体排放对碳氮添加的响应

揭示不同土地利用方式下土壤N2O产生机制及其CO2和CH4的排放,有助于土壤温室气体减排措施的制定。本研究以长沙金井河流域酸性红壤上菜地、稻田、茶园和林地土壤为研究对象,控制温度和土壤含水量,采用静态培养-气相色谱法,研究4种利用方式土壤N2O、CO2和CH4的排放对不同碳氮和硝化抑制剂添加的响应。结果表明,由于土壤pH较低,酸性红壤外加氮源后仅有较小的N2O排放。葡萄糖能够促进尿素添加后N2O的排放及土壤反硝化作用N2O的排放。异养硝化作用可能是酸性红壤N2O产生的主要途径。硝化抑制剂双氰胺（DCD）对酸性红壤N2O减排无明显效果。碳氮添加后土壤N2O的总排放量表现为茶园 > 菜地 > 稻田 > 林地。外源有机碳能够显著促进4种利用方式土壤CO2的排放,表现为茶园、稻田 > 菜地、林地。但除稻田土壤CH4排放增加外,菜地、茶园和林地土壤CH4排放对外源有机碳无明显响应。     

追氮方式对夏玉米土壤N2O和NH3排放的影响

【目的】研究氮肥与硝化抑制剂撒施及条施覆土三种追施氮肥方式下土壤N2O和NH3排放规律、 O2浓度及土壤NH4+-N、 NO2--N和NO3--N的时空动态,揭示追氮方式对两种重要环境气体排放的影响及机制。【方法】试验设置3个处理: 1)农民习惯追氮方式撒施(BC); 2)撒施添加10%的硝化抑制剂(BC+DCD); 3) 条施后覆土(Band)。 3个处理均在施肥后均匀灌水20 mm。在夏玉米十叶期追施氮肥后的15天(2014年7月23日至8月8日)进行田间原位连续动态观测,并在玉米成熟期测定产量及吸氮量。采用静态箱-气相色谱法测定土壤N2O排放量,土壤气体平衡管-气相色谱法测定土壤N2O浓度,PVC管-通气法测定土壤NH3挥发,土壤气体平衡管-泵吸式O2浓度测定仪测定土壤O2浓度。【结果】农民习惯追氮方式N2O排放量为N 395 g/hm2,NH3挥发损失为N 22.9 kg/hm2,同时还导致土壤在一定程度上积累了NO2--N。与习惯追氮方式相比,添加硝化抑制剂显著减少N2O排放89.4%,使NH3挥发略有增加,未造成土壤NO2--N的累积。条施覆土使土壤N2O排放量显著增加将近1倍,但使NH3挥发显著减少69.4%,同时造成施肥后土壤局部高NO2--N累积。条施覆土的施肥条带上土壤NO2--N含量与N2O排放通量呈显著正相关。土壤气体的O2和N2O浓度受土壤含水量控制,当土壤WFPS大于60%时,020 cm土层中的O2浓度明显降低,而N2O浓度增加,土壤N2O浓度和土壤O2浓度间呈极显著负相关。各处理地上部产量及总吸氮量差异不显著。【结论】土壤NO2--N的累积与铵态氮肥施肥方式密切相关,NO2--N的累积能够促进土壤N2O的排放,且在条施覆土时达到显著水平(P0.05)。追氮方式对N2O和NH3两种气体的排放存在某种程度的此消彼长,添加硝化抑制剂在减少N2O排放的同时会增加NH3挥发,条施覆土在显著减少NH3挥发的同时会显著增加土壤N2O排放。在条施覆土基础上添加硝化抑制剂,有可能同时降低N2O排放和NH3挥发损失,此推论值得进一步研究。     

控释肥对土壤氮素反硝化损失和N_2O排放的影响

在实验室培养条件下,研究了3种控释肥对土壤氮素硝化反硝化损失和N2O排放的影响。结果表明,控释肥具有明显控制氮素释放的作用。在培养的前23d,控释肥处理的土壤NH4＋-N含量低于尿素处理,而后则高于尿素处理。各肥料处理土壤NO3--N含量均随培养时间逐渐增加,但不同肥料处理间差异不显著。28d培养期间,施入控释肥的土壤反硝化氮损失量为30.33～30.91mg N·kg-1土,比施加尿素处理土壤低13.83～14.41mgN·kg-1土,差异达到显著水平（P〈0.05）,控释肥降低氮肥的反硝化损失达3.45～3.60个百分点。控释肥处理土壤N2O累积释放量约为15.71～20.45mgN·kg-1土,比尿素处理高0.86～5.60mgN·kg-1土,但差异未达到显著水平。     

有机无机肥配施对酸性菜地土壤硝化作用的影响

通过室内培养和田间试验, 研究了有机无机肥配施对酸性菜地土硝化作用的影响。培养试验条件为60%土壤最大持水量和25 ℃。 结果表明,土壤硝化作用模式为指数方程,延滞期10天。与纯化肥处理（NPK）相比,鲜猪粪配施无机肥（FPM+NPK）和猪粪堆肥配施无机肥（CPM+NPK）均能降低土壤硝化势和氨氧化潜势,猪粪堆肥配施无机肥还能增加土壤微生物量碳、 氮。鲜猪粪配施无机肥和猪粪堆肥配施无机肥处理在硝化培养和田间试验期间N2O释放量均没有差异,但硝化培养期间鲜猪粪配施无机肥的N2O释放量显著低于纯化肥处理,田间试验期间猪粪堆肥配施无机肥的N2O释放量显著低于纯化肥处理。培养试验结束后的土壤pH值与土壤硝化势间,以及硝化培养期间N2O累积释放量与土壤硝化势间均存在显著正相关关系。本研究表明, 有机无机肥配施显著影响土壤硝化作用以及硝化培养期间和田间N2O释放。     

生物质炭对酸性菜地土壤N2O排放及相关功能基因丰度的影响

【目的】 生物质炭显著影响土壤氧化亚氮 (N₂O) 排放,但关于其相关微生物机理的研究相对匮乏,尤其是生物质炭对酸性菜地土壤N₂O排放的微生物作用机理。本文通过研究氮肥配施生物质炭对酸性菜地土壤N₂O排放以及硝化和反硝化过程相关功能基因丰度的影响,探讨酸性菜地土壤N₂O排放与功能基因丰度的关系,阐释生物质炭对酸性菜地土壤试验N₂O排放的微生物作用机理。 【方法】 在田间一次性施入生物质炭 40 t/hm2,试验连续进行了3年,共9茬蔬菜。设置4个处理:对照 (CK)、氮肥 (N)、生物质炭 (Bc) 和氮肥 + 生物质炭 (N + Bc)。在施用后第三年,采集土壤样品进行室内培养,应用荧光定量PCR技术检测硝化过程氨氧化古菌 (AOA)、氨氧化细菌 (AOB) 功能基因amoA和反硝化过程亚硝酸还原酶基因 (nirK、nirS) 以及N₂O还原酶基因 (nosZ) 等相关功能基因丰度,同时监测土壤pH值、无机氮 (铵态氮、硝态氮) 含量及N₂O排放。 【结果】 与CK相比,生物质炭 (Bc) 处理的土壤有机碳 (SOC) 提高了27.1%,总氮 (TN) 提高了8.2%,amoA-AOB基因丰度显著降低了11.0%,nosZ基因丰度增加了21.2% (P < 0.05),N ₂O排放没有显著变化 (P > 0.05)。与CK相比,施用氮肥 (N) 显著降低土壤pH ( P < 0.05),显著增加土壤无机氮含量、 nirK、nirS和nosZ功能基因丰度以及土壤N₂O累积排放量 (P < 0.05)。与N处理相比,生物质炭与氮肥联合施用 (N + Bc) 处理显著增加 amoA-AOA、amoA-AOB、nirK、nirS和nosZ基因丰度,增幅分别为68.1%、39.3%、21.1%、19.8%、48.4% (P < 0.05),但 ( nirK + nirS)/nosZ的比值降低,同时N₂O累积排放量显著降低33.3% (P < 0.05)。室内培养期间N ₂O排放峰出现在1～5 d,N和N+Bc处理排放速率分别为 N 1.70 × 103和1.76 × 103 ng/(kg·h)。相关分析结果显示,N₂O排放速率与氧化亚氮还原酶的标记基因nosZ基因拷贝数 (P < 0.05)、NH ₄+-N含量 (P < 0.01) 呈显著正相关,与pH呈显著负相关 ( P < 0.01)。 【结论】 在菜地生态系统中氮肥和生物质炭联合施用可以有效缓解菜地土壤酸化,减少菜地土壤N₂O排放,主要归因于反硝化作用nosZ基因丰度增加,(nirK + nirS)/nosZ比值降低。      

肥料添加剂降低N2O排放的效果与机理

如何降低氮肥施入农田后的N2O排放,实现氮肥增产效应的同时降低其对环境的负面影响是全球集约化农业生产中重要的科学问题,氮肥添加剂是有效途径之一。本研究采用室内静态培养法,在调节土壤水分含量和温度等环境因素的条件下,研究不同肥料添加剂对华北平原典型农田土壤N2O排放的影响及其机制。结果表明,N2O排放通量的峰值大约出现在施氮后的第24 d,肥料混施较肥料表施的出峰时间提前。与单施尿素处理相比,添加硝化抑制剂DMPP或DCD能分别降低N2O排放总量99.2%和97.1%; 添加硫酸铜对N2O排放的抑制作用不显著; 添加秸秆会增加N2O排放总量60.7%,而在添加秸秆的土壤中施加硝化抑制剂DMPP能够显著降低N2O排放量至无肥对照水平。说明华北平原农田土壤中N2O的产生主要是由硝化作用驱动,同时也可看出,添加硝化抑制剂是N2O减排的有效措施。     

华北露地茄田氮肥减施综合方案的增效减排成效分析

2018年6-11月在华北露地茄田设置不施肥处理（CK）、常规施氮处理（N1）、减氮20%处理（N2）、减氮50%处理（N3）、减氮20%并施用抑制剂包膜尿素处理（N2I）及减氮20%并增施生物炭（N2B）6个处理。测定并分析不同氮肥减施综合方案对作物氮肥利用率、土壤氨挥发及N2O排放的影响。结果表明：（1）与常规施氮处理（N1）相比,减氮20%（N2）对茄子产量无显著影响,减氮50%处理（N3）茄子显著减产。施用抑制剂包膜尿素（N2I）或添加生物炭（N2B）可提高作物氮肥利用率。（2）土壤氨挥发、N2O排放与施肥关系密切,各施肥处理的氨挥发、N2O排放量均高于不施肥处理（CK）,两种气体的排放系数分别为9.6%～14.8% （氨）和0.9%～1.1%（ N2O）,排放通量峰值均出现于施肥之后。（3）与常规施氮（N1）相比,N2、N3、N2I和N2B的土壤氨挥发累积量分别降低20.3%、48.6%、41.7%和30.7%。在不影响产量的前提下,减氮20%并施用抑制剂包膜尿素处理（N2I）减排效果最好。（4）与常规施氮（N1）相比,N2、N3、N2I和N2B的N2O累积排放量分别降低21.5%、41.7%、44.2%和31.6%。N2I处理的累积排放量远低于常规施氮（N1）处理,与减氮50%处理（N3）的N2O累积水平相当。综上,减氮20%并施用抑制剂包膜尿素处理对蔬菜产量无显著影响,氮肥利用率有一定程度提高,且对环境风险小,主要体现为氨挥发和N2O减排效果显著,成本适中,是华北地区露地茄田增效减排的优选推荐方案。     

Nitrate enhances N2O emission more than ammonium in a highly acidic soil

Purpose

Nitrous oxide (N₂O) is produced naturally in soils through microbial processes of nitrification and denitrification. In recent years, the long-term application of nitrogen-heavy fertilizers has led to the acidification of tea orchard soils with high N₂O emission. The present research aimed at finding out which process (nitrification or denitrification) dominates in N₂O production, whether certain fertilizer managements could reduce N₂O emission, and the effects of fertilizer management on the abundance of functional genes.

Materials and methods

Two nitrification inhibitors, 3, 4-dimethylpyrazole phosphate (DMPP) and dicyandiamide (DCD), combined with different N fertilizers (ammonium sulfate and potassium nitrate) were applied to highly acidic tea orchard soil in an aerobic incubation experiment. Both amoA and nosZ gene abundances from different treatments were determined by quantitative PCR. An anaerobic nitrate effect test was carried out using C₂H₂ inhibition method.

Results and discussion

The application of nitrate fertilizers significantly (P?<?0.05) enhanced total N₂O emission. A linear regression analysis between total N₂O emission and average nitrate contents indicated that denitrification is the dominant source of N₂O in this tea orchard soil. In the anaerobic incubation, no significant difference of N₂O emission was observed between KNO₃ and no KNO₃ treatments before 96 h. Quantitative PCR revealed lower copy numbers of nosZ in nitrate-associated fertilizer-treated soils than the soils from other treatments. Compared with the control, ammonium fertilizers with DCD or DMPP significantly (P?<?0.05) inhibited nitrate production as well as N₂O.

Conclusions

These results showed that denitrification is the dominant source of N₂O in this highly acidic soil. Nitrate addition could significantly inhibit the abundance of nitrous oxide reductase, therefore causing high N₂O emission. The application of ammonium fertilizers with DCD or DMPP could significantly reduce N₂O emission, possibly due to the effective inhibition of nitrate production.     

三种氮肥对红壤硝化作用及酸化过程影响的研究

以安徽郎溪耕地红壤耕层土壤为对象,采用室内恒温培养方法,研究了CO(NH2)2、(NH4)2SO4及NH4HCO3 3种氮肥在不同施用量条件下对土壤硝化作用及酸化过程的影响。结果表明:对照处理土壤的净硝化速率为(NO2-+NO3-)-N 25.7 mol /(kg?d);3种化学氮肥添加到土壤后均显著促进了土壤的硝化作用,CO(NH2)2、NH4HCO3处理土壤的净硝化速率分别为(NO2-+NO3-)-N 51.3～189.6、50.7～149.9 mol /(kg?d),且净硝化速率随氮肥用量增加而增加;(NH4)2SO4处理土壤的净硝化速率为(NO2-+NO3-)-N 60.5～107.9 mol /(kg?d),以施用量N 150 mg /kg时最大。研究同时发现, 3种化学氮肥均导致土壤pH下降,CO(NH2)2、 NH4HCO3处理土壤pH较对照处理分别下降0.11～0.43、0.02～0.36 pH单位,氮肥施用越多,pH下降越大;(NH4)2SO4处理土壤pH较对照处理下降0.08～0.26 pH单位,以施用量N 150 mg /kg时下降最大, N 300 mg /kg时下降最小。统计分析表明,土壤pH与土壤中(NO2-+NO3-)-N含量呈极显著负相关,土壤酸化速率与净硝化速率有显著的线性相关关系,说明氮肥通过硝化作用影响土壤酸度。     

秸秆还田种类对稻田N2O排放及硝化反硝化微生物的影响

以太湖流域典型单季稻田的原状土柱为研究对象,通过设置温室土柱试验,同步监测3种秸秆(水稻秸秆RS、小麦秸秆WS、玉米秸秆MS)施用下水稻各生长期N₂O排放、水稻产量和土壤理化因子,同时定量化分析多个N₂O排放相关菌群及功能基因的丰度,以阐明N₂O排放对不同种类秸秆施用引发的微生物响应机制,筛选控制单季稻田N₂O减排增效最佳的秸秆种类。结果表明：与对照相比,RS、WS和MS处理下水稻生长期N₂O排放量分别增加162.32%、107.11%和9.48%,其中RS处理显著高于MS处理。水稻生育期内,土壤氨氧化菌(AOA、AOB)和反硝化菌群落(nir S、nos Z)丰度均呈现先上升后下降的变化趋势。与对照相比,拔节期RS处理显著增加AOA、AOB、nirS和nosZ拷贝数,MS和WS处理对上述功能基因丰度均无显著影响。各生育期土壤NH₄⁺-N含量整体高于NO₃^–-N含量,二者均在水稻分蘖期达到峰...     

稻草还田对烟田追肥气态氮损失及相关微生物的影响

研究不同农业措施下N2O和NH3的排放,对减缓温室效应及雾霾治理有重要意义。针对烟田追肥浇施的特殊管理方式,以水稻烤烟轮作定位试验为平台,于2017年选择单施化肥（NPK）、化肥+稻草还田（NPKS）、化肥+稻草还田+饼肥（NPKSB）3个处理,研究稻草还田对追肥气态氮损失及其相关微生物群落结构的影响。研究显示,烤烟追肥后土壤NH3挥发和N2O排放速率开始上升,2～3d达到最大,之后开始下降。NPK处理追肥氨挥发氮量为1.45±0.04 kg/hm2、N2O排放氮量为2.49±0.23 kg/hm2,气态氮损失中以N2O排放为主。与单施化肥相比,稻草还田配施化肥提高了土壤含水量、改变了氧化亚氮还原酶基因（nosZ）和氨氧化细菌（AOB,Ammonia Oxidizing Bacteria）的微生物群落结构,其根瘤菌目相对丰度显著降低、红螺菌目相对丰度显著升高;同时N2O排放量增加了55.35%、氨挥发氮量显著降低了11.43%,气态氮损失显著增加。与单施化肥相比,化肥+稻草还田+饼肥处理提高了土壤含水量、改变了nosZ和AOB基因的微生物群落结构,其伯克尔霍尔德氏菌目相对丰度显著提高。化肥+稻草还田+饼肥处理N2O排放量与单施化肥差异不显著,氨挥发氮量显著降低了8.91%,但两者气态氮损失差异不显著。化肥+稻草还田+饼肥处理N2O排放量较化肥+稻草还田处理降低27.82%,但两者氨挥发量差异不显著。综上所述,秸秆还田抑制了土壤氨挥发、激发了N2O排放,稻草还田配施饼肥能够降低土壤氨挥发、抑制稻草还田引起的N2O排放。     

土壤中羟胺和亚硝态氮非生物过程对N_2O排放的贡献

羟胺(NH_2OH)和亚硝态氮(NO_2~--N)均可以通过非生物过程产生N_2O,但是同一土壤中其对N_2O排放的相对贡献尚不明确。本文采用高压灭菌和室内培养方法,测定了采自6个不同地点的农业利用土壤在灭菌和非灭菌条件下添加NH_2OH或NO_2~--N后N_2O的排放量,以研究土壤中NH_2OH和NO_2~--N非生物过程对N_2O排放的相对贡献及其关键因子。结果表明,供试土壤中,NH_2OH非生物过程产生的N_2O贡献介于6%~73%,NO_2~--N非生物过程产生N_2O占的比例为3%~236%;在pH7的衢州茶园、鹰潭旱地、常熟菜地和海伦旱地土壤中,添加NO_2~--N后非生物过程产生N_2O比例大于添加NH_2OH的处理,但是在pH7的常熟果园和封丘旱地土壤中则相反;pH是影响NH_2OH和NO_2~--N非生物过程产生N_2O的关键因子,添加NH_2OH处理中非生物过程产生N_2O占N_2O总排放量的比例与土壤pH呈正相关(p0.05),而在添加NO_2~--N处理中呈负相关(p0.01)。上述结果说明,NO_2~--N在偏酸性土壤中可能主要通过非生物过程产生N_2O,而在偏碱性土壤中主要通过生物过程;NH_2OH则与之相反。     

硝化抑制剂对毛竹林土壤N_2O排放和氨氧化微生物的影响

为了探索硝化抑制剂在毛竹生产中的施用技术,通过培养试验研究3,4-二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)和双氰胺(DCD)两种硝化抑制剂对毛竹林施用尿素后土壤N2O排放、氮素转化和相关氨氧化细菌(AOB)、氨氧化古菌(AOA)群落结构和丰度的影响。试验设(1)对照(CK)、(2)单施尿素(Urea)、(3)尿素+1%DMPP(DMPP占总N的1%,下同);(4)尿素+1.5%DMPP;(5)尿素+10%DCD;(6)尿素+15%DCD等6个处理,测定N2O的排放动态以及气体排放转折点时的土壤特征指标。结果表明:与单施尿素相比,160 d的时间内两种DMPP用量处理的土壤N2O累积排放减排幅度均为54%,而10%DCD和15%DCD处理的土壤分别减少28%和41%。DMPP和DCD处理50 d和90 d时土壤的NH4+-N含量均显著高于(p0.05)单施尿素处理,而NO3--N含量和表观硝化率则恰好相反,但两种抑制剂间无差异。DMPP处理的AOB群落结构的变化从10 d开始显现,至50 d和90 d时仍保持明显的抑制状态,而DCD处理则至90 d时抑制作用基本消失。单施尿素AOB功能基因(amo A)的丰度均显著高于硝化抑制剂处理(90 d时尿素+10%DCD处理除外);在整个培养期内,尿素和对照土壤的AOA群落结构相似,硝化抑制剂反而增加了AOA功能基因的丰度,表明硝化抑制剂对AOA丰度无明显抑制作用。即两种硝化抑制剂主要通过抑制AOB起作用;调节土壤p H至中性范围,并在1%DMPP施用条件下,硝化抑制剂的抑制效果最显著。     

硝化抑制剂影响小麦产量、N2O与NH3排放的研究

通过田间小区试验研究不同施氮水平下,施用硝化抑制剂CP对小麦产量、氮素利用率、氧化亚氮(N_2O)排放与氨(NH_3)挥发的综合影响规律。结果表明:在施氮水平为140 kg/hm2与180 kg/hm2时,施用CP促使小麦产量分别显著增加17.8%和15.4%,在同一施氮水平下,施用CP促进小麦氮素利用率提高11.3%~25.2%。施用硝化抑制剂CP可以降低麦季(特别是基肥与穗肥施用时期)土壤N_2O的排放速率,并显著减少39.3%~53.7%的累积N_2O排放量。但是在两个施氮水平下,施用CP导致麦季NH_3挥发量增加1.46~1.75倍,而且此效应主要发生于基肥与穗肥观测期。本研究说明:在麦季施用硝化抑制剂CP可以提高氮素利用率,从而提高小麦产量,并且能减少N_2O排放,但同时会导致一定程度的NH_3挥发增加,需加以控制。     

不同水分模式对山东茶园土壤氮素动态的影响

以山东茶园土壤为研究对象,采用室内好气培养法,分析了恒定湿润和干湿交替模式下土壤氮素转化特征。结果表明:(1)至培养结束时,恒湿模式下60%WHC处理土壤净矿化量和净硝化量较高;脲酶和亚硝酸还原酶活性较强。20%WHC处理下土壤净矿化速率、净硝化速率严重受到抑制。(2)干湿交替模式下复水后土壤净矿化量、净硝化量以及酶活性得到增强,并出现"脉冲"式变化。(3)2种模式下氮素损失均为N_2O排放量大于NH_3挥发量。N_2O排放量与土壤含水量呈正比,NH_3挥发量与土壤含水量呈反比。干湿交替均增强土壤N_2O和NH_3排放量。(4)结构方程模型(SEM)揭示土壤含水量通过直接或间接作用影响土壤氮素转化(p0.001),脲酶显著影响恒湿模式下土壤氮素转化(p0.001),而亚硝酸还原酶在2种模式下均显著负影响氮素转化(p0.001)。研究结果有助于更好地调节茶园生态系统中土壤管理及氮肥的使用。     

添加水铁矿对水稻土N_2O释放及反硝化微生物的影响

水稻土氧化还原状态的变化与N_2O的释放有密切关系。为揭示水稻土中Fe对N_2O释放及反硝化功能微生物的影响,本研究选取第四纪红壤发育的水稻土,设置3个水铁矿添加水平(Fe 0,10,40μmol g~(-1)土)和两个土壤质量含水量(50%,80%)进行土壤培养试验,利用实时荧光定量PCR(real time flourescent quantification polymerase chain reaction,q PCR)和末端限制性片段长度多态性(terminal-restricted fragment length polymorphism,T-RFLP)分析技术开展研究。结果表明,N_2O排放速率升至高峰期的过程中,外源铁处理尤其是添加高量铁(40μmol g~(-1))处理导致硝态氮含量显著高于对照,而N_2O排放速率却明显低于对照;然而,高峰期后添加高量铁处理却维持了较对照显著高的N_2O排放速率;与此同时,添加水铁矿对硝酸还原酶基因(narG)和氧化亚氮还原酶基因(nosZ)丰度的影响表现出与N_2O排放相同的趋势,即N_2O排放速率升至高峰期的过程中,外源铁处理明显抑制了反硝化微生物的生长与繁殖,而高峰期后外源铁对反硝化微生物的抑制作用不明显。因此,水稻土中添加Fe(Ⅲ)对N_2O释放影响的主要原因可能是前期抑制了反硝化功能微生物的种群数量,从而减少了硝酸根的还原和N_2O的产生,而后期由于反硝化微生物数量的恢复和NO_3~-等含氮化合物的残留,使得外源铁处理的N_2O释放量明显高于对照。