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。      

农田土壤N2O排放的关键过程及影响因素

一氧化二氮 (N₂O) 作为重要的温室气体之一,在全球气候变化研究中引人关注。随着氮肥使用量的增加,农田土壤N₂O排放已经成为全球关注和研究的热点。人们普遍认为土壤硝化、反硝化过程是N₂O产生的两个主导途径,而诸如施肥、灌水等农田管理措施以及土壤pH、温度等环境因子均会影响农田土壤N₂O产生和排放。本文系统论述了土壤N₂O产生的各主要途径,并综述了氮源、碳源、水分含量、氧气含量、土壤pH和温度以及其他调控因子对N₂O排放的影响,旨在阐明各过程对N₂O排放的产生机制及主要环境因子的影响,以期为后续研究提供参考和理论依据。农田土壤硝化过程本身对N₂O排放的直接贡献较小,N₂O产生的主要来源是包含硝化细菌的反硝化、硝化–反硝化耦合作用在内的生物反硝化过程。真菌反硝化和化学反硝化在酸性土壤以及硝酸异化还原成铵过程在高有机质和厌氧土壤环境中对N₂O排放具有重要作用。未来研究可从农田土壤N₂O的产生和消耗机制、降低N₂O/N₂产物比、N₂O的还原过程及相关影响因素进行深入研究。此外,利用新技术方法,探究土壤物理、化学和生物学因素对氮素转化过程的影响,重点关注N₂O峰值排放及相关联微生物的响应,并构建土壤氮素平衡和N₂O排放模型,可进一步加深对农田土壤N₂O排放机制和影响因素的理解。     

不同硝化抑制剂对黑土N2O的减排效果

【目的】施用硝化抑制剂是削减农田N₂O排放的有效措施，本文研究不同种类硝化抑制剂对土壤N₂O排放的影响，为选择高效硝化抑制剂以实现黑土N₂O减排提供科学依据。【方法】在黑龙江省东部典型旱作黑土区进行田间试验。设置6个处理：不施氮肥(N0)，常规施氮(N200)，减氮20%(N160)，减氮20%分别配施硝化抑制剂双氰胺(N160+DCD)、3,4-二甲基吡唑磷酸盐(N160+DMPP)和2-氯-6 (三氯甲基)-吡啶(N160+CP)。测定全年土壤N₂O排放通量，同步测定土壤温度和含水量以及玉米生长季土壤铵态氮(NH₄⁺-N)、硝态氮(NO₃^--N)和可溶性有机碳(DOC)含量。【结果】施氮显著提高了土壤NH₄⁺-N含量，且各施氮处理间差异不显著。施用硝化抑制剂处理降低了土壤NO₃^--N含量，DCD和DMPP处理的NO3--N...     

硝化抑制剂对稻田土壤N2O排放和硝化、反硝化菌数量的影响

【目的】本研究旨在明确硝化抑制剂对稻田土壤氮素周转的影响,探讨抑制剂提高氮肥利用率及微生物响应机理。【方法】以草甸黑土发育的水稻土为研究对象,进行了两组培养试验 (25℃),培养周期均为150天。共设4个处理:1) 不施肥 (CK);2) 单施尿素 (Urea);3) 尿素 + 双氰胺 (Urea + DCD);4) 尿素 + 3, 4-二甲基吡唑磷酸盐 (Urea + DMPP)。一组试验从培养第1天起,抽取气体样品,用气相色谱法测定N₂O排放量。另一组试验从培养第1天直到结束,取土样测定氨氧化细菌和氨氧化古菌数量,采用荧光定量PCR等技术测定nirK基因和nirS基因拷贝数,用常规方法测定土壤无机氮含量。【结果】施用尿素显著增加了N₂O排放量,其中85%的N₂O排放发生在培养开始后的前两周内。Urea + DMPP处理土壤NH₄+浓度在前23天稳定在较高水平,与Urea处理相比,N₂O减排率为78.3%,Urea + DCD处理为21.6%。Urea + DMPP处理排放系数为0.05%,Urea + DCD为0.18%,Urea + DMPP处理显著低于Urea + DCD处理。施用尿素培养,土壤氨氧化细菌 (AOB) 数量显著增加而氨氧化古菌 (AOA) 数量则显著减少。添加DCD和DMPP能显著抑制AOB的数量,但对AOA没有影响。培养第3、30和90天,Urea + DMPP处理土壤中的AOB数量显著低于Urea + DCD处理的30%、56%和60%。对于反硝化细菌来说,所有处理中的nirK基因拷贝数均显著高于nirS基因拷贝数。添加DMPP在培养第3和30天显著减少了含nirK和nirS基因的反硝化细菌数量,而添加DCD对两类反硝化细菌数量无明显作用。【结论】东北黑土水稻生产中,硝化抑制剂DMPP降低N₂O排放量和排放系数的效果显著好于DCD,因为DMPP在培养后的30天内,可以显著抑制氨氧化细菌繁衍,降低反硝化细菌数量,从而起到减少N₂O排放、提高肥料利用率的作用。     

不同生物硝化抑制剂对红壤性水稻土N2O排放的影响及其机制

为揭示不同生物硝化抑制剂(BNIs)对红壤性水稻土N₂O排放的影响差异及作用机制,通过21 d的土柱淹水培养试验,比较了三种BNIs 1,9-癸二醇(1,9-D)、亚麻酸(LN)和3-(4-羟基苯基)丙酸甲酯(MHPP)与化学合成硝化抑制剂双氰胺(DCD)对土壤N₂O排放及相关硝化、反硝化功能基因的影响。结果表明:不同BNIs(1,9-D、LN、MHPP)可以显著平均降低土壤N₂O日排放峰值40.1%;1,9-D和MHPP可分别抑制N₂O排放总量44.5%和43.9%,而DCD和LN对N₂O排放总量没有显著影响。1,9-D和MHPP对AOA(氨氧化古菌)、AOB(氨氧化细菌)硝化菌和nirS、nirK型反硝化菌的调控均有所不同,1,9-D可以同时抑制AOA、AOB和nirS微生物的生长;MHPP仅可以抑制AOA的生长;其中,AOA-amoA和nirS基因丰度与土壤N₂O的排放呈显著正相关关系。同时,1,9-D和MHPP均增加了nosZ基因丰度及其与AOA-...     

氮素水平对土壤甲烷氧化和硝化微生物相互作用的影响

甲烷氧化微生物和氨氧化微生物均是既可以氧化甲烷(CH₄)又可以氧化氨(NH₃),氨氧化是硝化作用的限速步骤,也是好氧土壤氧化亚氮(N₂O)排放的主要生物路径。选取内蒙古草原围封禁牧土壤为研究对象,利用稳定同位素核酸探针技术(DNA-SIP)探讨不同氮水平下土壤活性甲烷氧化微生物与硝化微生物及其相互作用机制。结果发现低氮添加促进甲烷氧化活性,而高氮添加抑制甲烷氧化活性;低氮和高氮添加均显著增强硝化活性。基于DNA-SIP的高通量测序结果发现Methylobacter MOB和Nitrosospira AOB/Nitrospira NOB分别是该土壤的主要活性甲烷氧化和硝化微生物。网络结构分析发现Methylobacter MOB和Nitrosospira AOB/Nitrospira NOB存在显著负相关关系,进一步证明活性甲烷氧化和硝化微生物之间存在竞争性相互作用。以上结果表明,氮素水平影响草原土壤甲烷氧化和硝化微生物的相互作用,研究结果为采取措施调控草原土壤CH₄的汇和N₂O...     

我国茶园氮肥利用和损失现状分析

  【目的】  茶树是多年生叶用作物,对氮肥的需求量较大,施用氮肥是提高茶叶产量的主要措施之一。但过量施用氮肥不仅降低茶叶的氮肥利用率,还会带来环境风险。明确我国茶园氮肥施用状况和氮肥主要损失途径,为茶园合理施用氮肥,降低氮肥损失提供科学依据。  【方法】  以茶园、氮肥利用和损失为关键词,在中国知网和Web of Science筛选相关文献。分析计算了不同施氮量下的茶叶产量、氮肥农学利用率以及氮肥偏生产力,并比较了这些指标在2000年前后的差异。同时分析茶园无机氮 (铵态氮和硝态氮) 淋失、氨挥发、反硝化 (N₂O排放) 等损失量与氮肥施用量之间的关系。  【结果】  我国茶园施用氮肥的平均增产率为41.7%,氮肥农学效率为8.1 kg/kg,氮肥偏生产力为31.4 kg/kg。与2000年前相比,2000年后茶园施氮增产率、氮肥农学效率和氮肥偏生产力的平均值均呈现下降趋势。在茶园氮肥损失方面,无机氮 (铵态氮和硝态氮) 淋洗和氨挥发为主要的氮素损失途径,其中淋洗损失量为186.8 kg/hm2,占氮肥施用量的33.9%;氨挥发损失量为48.8 kg/hm2,占氮肥施用量的15.1%;反硝化 (N₂O排放) 损失量为16.7 kg/hm2,占氮肥施用量的3.6%。  【结论】  我国茶园氮肥农学效率较低,而且呈不断下降的趋势。茶园氮素损失以无机氮 (铵态氮和硝态氮) 淋洗和氨挥发为主,而且随着施氮量的增加不断上升。因此,为实现我国茶园长期绿色可持续发展,必须优化氮肥管理,降低氮肥损失,以提高氮肥利用率。     

长期施肥对土nirS型反硝化细菌的影响及其与N2O排放的关系

土壤反硝化作用是土壤N₂O产生的重要过程,亚硝酸盐还原酶(NIR)催化的亚硝态氮(NO^-₂)还原为一氧化氮(NO)是反硝化作用的关键环节,研究长期施肥对反硝化微生物的影响及其与N₂O排放的关系对于全面理解土壤反硝化过程具有重要意义。基于28年的旱作雨养长期施肥试验,通过常规监测、定量PCR和高通量测序等探讨了长期不同施肥(不施肥CK、偏施肥的单施氮肥N和氮钾配施NK、以及氮磷钾平衡施肥NPK)下土N₂O排放和nirS反硝化细菌群落特征及两者之间的关系。结果表明:长期化肥施用(N,NK和NPK)均显著提高了N₂O累积排放量,其中平衡施肥(NPK)最高。长期化肥施用对nirS基因丰度和nirS型反硝化细菌的α-多样性无显著影响,但长期平衡施用化肥提高了uncultured_bacterium_2303和Rhodanobacter_sp._D206a的相对丰度,降低了unclassified_k_norank_d_Bacteria和unclassified_p_Proteobacteria的相对丰度,从而改变了nirS型反硝化细菌的群落结构组成。雨养旱作条件下,土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、有效磷(AP)和pH等土壤性质是土nirS型反硝化细菌群落结构组成变化的主要影响因素。土nirS型反硝化细菌群落结构组成对土壤N₂O排放具有显著影响,而nirS基因丰度和nirS型反硝化细菌多样性并没有显著影响。     

有机和无机肥配比对黄褐土硝化和反硝化微生物丰度及功能的影响

【目的】 土壤硝化与反硝化作用是氮循环的两个关键环节,本文研究不同比例的有机、无机肥配施对硝化和反硝化进程产生的影响,为高效施肥提供理论基础。 【方法】 在安徽农业大学农翠园试验基地的黄褐土上进行了小麦–玉米轮作田间试验。试验以不施氮肥为对照 (CK),在小麦、玉米总施氮量相同的条件下,设置5个处理,分别为单施无机肥 (T1)、无机肥∶有机肥 = 2∶1 (T2)、无机肥∶有机肥 = 1∶1 (T3)、无机肥∶有机肥 = 1∶2 (T4)、单施有机肥 (T5)。在小麦拔节期,取0—20 cm土壤样品,利用荧光定量PCR技术测定反硝化和氨氧化微生物丰度,并结合反硝化能力、N₂O/(N₂O+N₂) 产物比、土壤呼吸、硝化势和氨氧化细菌 (AOB) 与古菌 (AOA) 对硝化势相对贡献率的测定,分析江淮地区长期有机和无机肥配施对黄褐土硝化、反硝化微生物丰度及其功能的影响。 【结果】 单施无机肥或有机肥处理的硝化势均高于不同配比处理。与添加有机肥相比,增施无机肥会显著增加AOA的丰度和硝化贡献率。在反硝化方面,反硝化能力和土壤呼吸随着有机肥投入量的增加而增加,单施有机肥处理显著高于其它处理。nirS和nosZ型反硝化菌丰度随着有机肥的增加而增加,而nirK型反硝化菌丰度呈减少趋势。相关分析表明,反硝化能力与nirS型、nosZ型反硝化菌丰度、有机质和可溶性有机碳含量极显著正相关,与nirK相关性不强。 【结论】 与单施无机肥或有机肥处理相比,有机和无机肥适当配施可降低土壤硝化势,并能调控AOA和AOB在硝化过程中的作用,有效地降低土壤反硝化损失。      

土壤氮气排放研究进展

自20世纪初人类发明并掌握工业合成氨的技术以来,氮肥施用量迅速增长。在一部分国家或地区,氮肥的施入量已经超过作物对氮素的需求,导致大量氮素损失到环境中,造成氨挥发、氧化亚氮排放、地下水硝酸盐污染等环境问题。土壤在微生物的作用下可以通过反硝化、厌氧氨氧化等过程将活性氮素转化为惰性氮气,达到清除过多活性氮的目的。由于大气中氮气背景浓度太高,因此很难直接准确测定土壤的氮气排放速率,导致土壤氮气排放通量、过程与调控机制研究远远落后于土壤氮循环的其他方面。本文综述了土壤氮气排放主要途径(反硝化、厌氧氨氧化与共反硝化)及其对土壤氮气排放的贡献;测定土壤氮气排放速率的方法(乙炔抑制法、氮同位素示踪法、N2/Ar比率-膜进样质谱法、氦环境法与N2O同位素自然丰度法)及其优缺点;调控土壤氮气排放通量的主要因素(氧气、可溶性有机碳、硝酸盐、微生物群落结构与功能基因表达等)及其相关作用机制。最后指出研发新的测定原位无扰动土壤氮气通量的方法是推进本领域相关研究的关键;定量典型生态系统(如旱地农田、稻田、森林、草地与湿地)土壤氮气排放通量,阐明其中的微生物学机制,模拟并预测土壤氮气排放对全球变化的响应规律是本领域的研究热点与发展方向。     

Nitrifier denitrification as a distinct and significant source of nitrous oxide from soil

Soils are the major source of the greenhouse gas nitrous oxide (N₂O) to our atmosphere. A thorough understanding of terrestrial N₂O production is therefore essential. N₂O can be produced by nitrifiers, denitrifiers, and by nitrifiers paradoxically denitrifying. The latter pathway, though well-known in pure culture, has only recently been demonstrated in soils. Moreover, nitrifier denitrification appeared to be much less important than classical nitrate-driven denitrification. Here we studied a poor sandy soil, and show that when moisture conditions are sub-optimal for denitrification, nitrifier denitrification can be a major contributor to N₂O emission from this soil. We conclude that the relative importance of classical and nitrifier denitrification in N₂O emitted from soil is a function of the soil moisture content, and likely of other environmental conditions as well. Accordingly, we suggest that nitrifier denitrification should be routinely considered as a major source of N₂O from soil.     

Role of nitrifier denitrification in the production of nitrous oxide

Nitrifier denitrification is the pathway of nitrification in which ammonia (NH₃) is oxidized to nitrite (NO₂⁻) followed by the reduction of NO₂⁻ to nitric oxide (NO), nitrous oxide (N₂O) and molecular nitrogen (N₂). The transformations are carried out by autotrophic nitrifiers. Thus, nitrifier denitrification differs from coupled nitrification–denitrification, where denitrifiers reduce NO₂⁻ or nitrate (NO₃⁻) that was produced by nitrifiers. Nitrifier denitrification contributes to the development of the greenhouse gas N₂O and also causes losses of fertilizer nitrogen in agricultural soils. In this review article, present knowledge about nitrifier denitrification is summarized in order to give an exact definition, to spread awareness of its pathway and controlling factors and to identify areas of research needed to improve global N₂O budgets. Due to experimental difficulties and a lack of awareness of nitrifier denitrification, not much is known about this mechanism of N₂O production. The few measurements carried out so far attribute up to 30% of the total N₂O production to nitrifier denitrification. Low oxygen conditions coupled with low organic carbon contents of soils favour this pathway as might low pH. As nitrifier denitrification can lead to substantial N₂O emissions, there is a need to quantify this pathway in different soils under different conditions. New insights attained through quantification experiments should be used in the improvement of computer models to define sets of conditions that show where and when nitrifier denitrification is a significant source of N₂O. This may subsequently render the development of guidelines for low-emission farming practices necessary.     

Contribution of Heterotrophic Nitrification to Nitrous Oxide Production in a Long-Term N-Fertilized Arable Black Soil

To understand the contribution of key microbial processes to nitrous oxide (N₂O) emission in intensively cultivated black soil, laboratory incubation were conducted at 70% water-holding capacity (WHC) and 25 °C, using different gases (air, oxygen, or argon) within the headspace of the incubation chambers to evaluate gas inhibition effects. Arable black soil was sampled from an experimental field that has received urea since October 1979. Nitrification contributed to 57% of total N₂O emission, of which as much as 67% resulted from heterotrophic nitrification. These data strongly suggest that high soil organic carbon concentrations and low pH values are more favorable to N₂O production through heterotrophic, rather than autotrophic, nitrification. Nitrous oxide produced by denitrification accounted for 28% of the total N₂O emission, and the nitrifier denitrification accounted for 15% of the N₂O emitted from the tested soil. These findings indicate that heterotrophic nitrification was the primary N₂O production process in the tested soil.     

森林土壤氧化亚氮排放对大气氮沉降增加的响应研究进展

森林土壤N2O来源于土壤氮素的氧化还原反应,硝化、反硝化、硝化细菌反硝化以及化学反硝化是其产生的四个关键过程。当前,氮素富集条件下森林土壤N2O排放存在硝化和反硝化主导作用之争,对大气氮沉降增加的响应模式以及微生物驱动机制尚不清楚。综述了森林土壤N2O来源的稳定性同位素拆分,森林土壤总氮转化和N2O排放对增氮的响应规律,增氮对N2O产生菌群落活性和组成的影响,并指出研究的薄弱环节与未来的研究重点。总体而言,森林土壤N2O排放对大气氮沉降增加的响应呈现非线性,包括初期无明显响应、中期缓慢增加和后期急剧增加三个阶段,取决于森林生态系统"氮饱和"程度。施氮会引起森林土壤有效氮由贫氮向富氮的转变,相应地改变了土壤硝化细菌和反硝化细菌群落丰度与组成,进而影响土壤N2O排放。由于森林土壤N2O排放监测、土壤总氮转化和N2O产生菌群落动态研究多为独立进行的,难以阐明微生物功能群与N2O排放之间的耦合关系。未来研究应该有机结合15N-18O标记和分子生物学技术,准确量化森林土壤N2O的来源,揭示森林土壤N2O排放对增氮的非线性响应机理。     

Gaseous nitrogen losses from fertilized soil during nitrification and denitrification using the acetylene blockage technique

Summary A sandy soil amended with different forms and amounts of fertilizer nitrogen (urea, ammonium sulphate and potassium nitrate) was investigated in model experiments for N₂O emission, which may be evolved during both oxidation of ammonia to nitrate and anaerobic respiration of nitrate. Since C₂H₂ inhibits both nitrification and the reduction of N₂O to N₂ during denitrification, the amount of N₂O evolved in the presence and absence of C₂H₂ represents the nitrogen released through nitrification and denitrification.Results show that amounts of N₂O-N lost from soils incubated anaerobically with 0.1% C₂H₂ and treated with potassium nitrate (23.1 µg N-NO ₃ ^– /g dry soil) exceeded those from soils incubated in the presence of 20% oxygen and treated with even larger amounts of nitrogen as urea and ammonium sulphate. This indicates that nitrogen losses by denitrification may potentially be higher than those occurring through nitrification.     

Cropland soil–plant systems control production and consumption of methane and nitrous oxide and their emissions to the atmosphere

Croplands are an important source of atmospheric methane (CH₄) and nitrous oxide (N₂O), both potent greenhouse gases. Reduction of cropland CH₄ and N₂O emissions is expected to mitigate climate change. However, large uncertainty remains in the assessment and prediction of these emissions, which prevents us from establishing appropriate mitigation options and strategies. The uncertainty is attributed mainly to the high spatiotemporal variability in emissions (e.g., emission spikes of N₂O). Understanding and quantifying how hotspots of CH₄ and N₂O production in soil and then hot moments of their emissions occur would help reduce the uncertainty. This review focuses on soil–plant systems, particularly the rhizosphere, as possible hotspots of production and consumption of CH₄ and N₂O. It is well known that the rhizosphere controls CH₄ emission strongly, though each process of production and consumption remains to be quantified. On the other hand, surprisingly little attention has been paid to N₂O, besides the fact that plant roots strongly control nitrification and denitrification. We review the current knowledge of cropland CH₄ and N₂O emissions, and conclude that soil–plant interactions strongly affect cropland emissions of both gases, in which functions of plant roots affecting biogeochemical factors (e.g., availability of oxygen, labile organic carbon and inorganic nitrogen) in the rhizosphere and phenological changes are particularly important. In relation to the status of current knowledge, we discuss future research needed.     

Effect of Inorganic N Composition of Fertilizers on Nitrous Oxide Emission Associated with Nitrification and Denitrification

We studied the effect of repeated application (once every 2 d) of a fertilizer solution with different ratios of NH₄ ⁺ - and NO₃ ^?-N on N₂O emission from soil. After the excess fertilizer solution was drained from soil, the water content of soil was adjusted to 50% of the maximum water-holding capacity by suction at 6 × 10³ Pa. Repeated application of NH₄ ⁺- rich fertilizer solution stimulated nitrification in soil more than NO₃ ^?-rich fertilizer. Although the evolution of N₂O through nitrifier denitrification tended to increase with the repeated addition of a fertilizer solution rich in NH₄ ⁺ rather than in NO₃ ^?, the contribution of nitrifier denitrification remained at levels of 20 to 36% of the total emission regardless of the inorganic N composition. The total emission of N₂O also tended to increase with the application of NH₄ ⁺- rather than NO₃ ^?-rich fertilizer. It was suggested that the coupled process of nitrification and denitrification at micro-aerobic sites became important when fertilizer rich in NH₄ ⁺ was applied to soil under relatively aerobic conditions.     

土壤温度、水分和NH4+-N浓度对土壤硝化反应速度及N2O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。     

施肥对夏玉米季紫色土N2O排放及反硝化作用的影响

采用原状土柱-乙炔抑制培养法研究了施肥对紫色土玉米生长季土壤N2O排放通量和反硝化作用的影响.结果表明:玉米季施肥显著增加土壤N2O排放和反硝化损失,同时,各施肥处理间N2O排放与反硝化损失量差异显著.猪厩肥、猪厩肥配施氮磷钾肥、氮肥、氮磷钾肥和秸秆配施氮磷钾肥等处理的土壤N,O排放量分别为3.01、2.86、2.51、2.19和1.88 kg hm-2,分别占当季氮肥施用量的1.63％、1.53％、1.30％、1.09％和0.88％,反硝化损失量分别为6.74、6.11、5.23、4.69和4.12 kg hm-2,分别占当季氮肥施用量的3.97％、3.55％、2.97％、2.61％和2.23％,不施肥土壤的N2O排放量和反硝化损失量仅为0.56和0.78 kg hm-2.施肥是紫色土玉米生长前期(2周内)土壤N2O排放和反硝化速率出现高峰的主要驱动因子,土壤铵态氮和硝态氮含量是影响土壤N2O排放、土壤硝化和反硝化作用的限制因子,土壤含水量是重要影响因子,降雨是主要促发因素.土壤N2O排放量与反硝化损失量的比值介于0.45 ～0.72之间,土壤反硝化损失量极显著高于土壤N2O排放量,说明土壤反硝化作用是紫色土玉米生长季氮肥损失的重要途径.     

冻融对土壤氮素转化和N2O排放的影响研究进展

在中、高纬度及高海拔地区,土壤冻融现象常有发生。冻融作用通过影响土壤理化性质和生物学性状进而影响土壤氮素转化过程及N₂O的产生和释放,但迄今关于冻融对土壤氮素转化过程影响的研究结果还不尽一致,正效应或负效应均存在,土壤冻融期间N₂O排放对全年N₂O排放总量的贡献程度也存在着较大差异。本文重点论述了土壤冻结或冻融循环过程对土壤氮矿化、固持、硝化和反硝化等主要氮素转化过程的影响机制,同时分析了可引起冻融期间N₂O排放强度变化的四种可能机理（禁锢-释放、环境-底物诱导、N₂O还原酶抑制和化学反硝化增强）。指出在全球变暖背景下研究土壤冻融格局改变影响土壤氮素转化过程及N₂O排放的必要性,并简要提出了若干理论问题及研究方向。