生物炭连续施用对农田土壤氮转化微生物及N_2O排放的影响

【目的】研究连续添加生物炭6年后对农田土壤氮转化相关微生物功能基因的影响,揭示生物炭影响作物产量和N_2O排放的微生物学机制,并为生物炭的推广使用提供理论依据。【方法】通过在潮土农田设置0(BC0,对照)、2.25(BCL,低量)、6.75(BCM,中量)和11.25 t·hm~(-2)(BCH,高量)4个秸秆生物炭量处理的田间定位试验,采用田间观测、化学分析、荧光定量PCR(qPCR)技术,系统研究施用生物炭对氧化亚氮(N_2O)排放、氨单加氧酶(amoA)、亚硝酸还原酶(nir K、nir S)、氧化亚氮还原酶(nos Z)基因丰度及夏玉米产量的影响。【结果】与对照BC0处理相比,施用生物炭可显著提高夏玉米籽粒产量,且BCM处理籽粒产量达到最大值10 811 kg·hm~(-2),显著降低夏玉米生育期N_2O累积排放量,并以BCM处理减少N_2O排放效果最优。研究还发现,在夏玉米多个生育时期,与对照比较,生物炭施用可以显著提高耕层土壤无机氮储量和土壤含水量。此外,随着生物炭施用量增加,土壤氨氧化古菌(AOA)基因拷贝数在夏玉米大喇叭口期和成熟期均表现为先上升后下降趋势,且两个时期均以BCM处理最高,而氨氧化细菌(AOB)基因拷贝数在夏玉米大喇叭口期和成熟期分别为BCH处理和BCM处理最高。与对照相比,中、高量生物炭施用(BCM、BCH处理)可显著提高夏玉米大喇叭口期和成熟期土壤反硝化作用功能相关基因(nir K、nir S、nos Z)拷贝数。相关性分析表明,夏玉米成熟期土壤N_2O排放通量与土壤硝态氮、土壤含水量、AOA、AOB、nir K、nir S、nos Z呈显著负相关关系。【结论】施用生物炭通过增加土壤微生物氮转化功能基因丰度进而降低土壤N_2O排放,通过增加土壤耕层无机氮储量和土壤水分含量进而提高作物产量,并以中等用量(6.75 t·hm~(-2))施用效果最优。     

滴灌水肥一体化配施有机肥对土壤N2O排放与酶活性的影响

【目的】 通过在有机肥基础上增施不同量无机氮,研究滴灌水肥一体化条件下温室番茄土壤N₂O排放和脲酶（UR）、硝酸还原酶（NR）、亚硝酸还原酶（Ni R）以及羟胺还原酶（Hy R）活性的动态变化,分析各处理土壤N₂O排放特征及土壤UR、NR、Ni R和Hy R活性对土壤N₂O排放的影响,揭示在滴灌水肥一体化下N₂O排放过程机制。【方法】 试验共设CK（不施氮）、N1（200 kg·hm ^-2有机氮）、N2（200 kg·hm ^-2有机氮+ 250 kg·hm ^-2无机氮）、N3（200 kg·hm ^-2有机氮+ 475 kg·hm ^-2无机氮）4个处理。采用静态箱-气相色谱法,对番茄生育期内土壤N₂O排放、土壤酶活性、土壤温湿度等进行监测。【结果】 滴灌水肥一体化,各施氮处理均在施肥+灌溉后第1天出现N₂O排放高峰,随着时间推移不断下降,不同处理番茄整个生育期N₂O排放通量在0.98—1 544.79 μg·m ^-2·h ^-1。土壤N₂O排放总量差异显著,依次为N3（（7.13±0.11）kg·hm ^-2）>N2（（4.87±0.21）kg·hm ^-2）>N1（（2.54±0.17）kg·hm ^-2）>CK（（1.56±0.23）kg·hm ^-2）,与N3相比,处理N1、N2土壤N₂O排放总量分别降低了64.38%、31.70%。番茄生育期内N₂O季节排放特征明显,秋季高,冬季低。土壤氮素转化相关酶活性大致随施氮量的升高而增高。土壤N₂O排放通量与5 cm土壤温度、0—10 cm土层硝态氮含量、土壤NR活性及土壤Hy R活性均呈极显著正相关（P＜0.01）。【结论】 滴灌水肥一体化下,土壤微生物处于好气环境,土壤N₂O主要来自于硝化过程,减少了由反硝化过程所产生的N₂O排放。综合考虑番茄产量、品质、N₂O排放等因素,推荐北方温室秋冬茬番茄施用200 kg·hm ^-2有机氮+250 kg·hm ^-2无机氮,75 kg·hm ^-2 P₂O₅,450 kg·hm ^-2 K₂O较为适宜。     

生物炭和脲酶抑制剂施用对潮土活性氮排放的影响

本文以潮土为研究对象，向土壤中添加脲酶抑制剂和生物炭，探讨抑制剂和生物炭不同施用方法对潮土活性氮排放的影响。结果表明，在100 g样土(干重)中，与添加尿素32.60 mg的处理相比，添加尿素32.60 mg+NBPT 0.07 mg的处理可以使NH₃累计排放量减少33.33%，添加尿素32.60 mg+生物炭2.00 g的处理可以使NH₃排放量显著增加133.33%；与尿素32.60 mg+生物炭2.00 g的处理相比，尿素32.60 mg+生物炭2.00 g+NBPT 0.07 mg的处理可使土壤NH₃累积排放量减少47.25%。NH₃排放通量与土壤铵态氮含量密切相关。在N₂O排放方面，添加尿素32.60 mg+NBPT 0.07 mg的处理对N₂O排放无显著影响。与添加尿素32.60 mg+生物炭2.00 g的处理相比，添加尿素32.60 mg+生物炭2.00 g+NBPT 0.07 mg的处理能使N₂O累积排放量降低71.64...     

滴灌施肥对两种典型作物系统土壤N2O排放的影响及其调控差异

【目的】探明滴灌施肥对华北典型种植类型农田N₂O排放的影响差异与减排贡献,并明确其综合调控机制,为区域农业生产碳氮优化调控及滴灌施肥技术在华北推广应用提供科学支撑和技术储备。【方法】选择两种典型的作物种植模式（冬小麦-夏玉米轮作和设施菜地）为研究对象,分别设置了4个处理,即对照（CK）、常规漫灌施肥（FP）、滴灌施肥（FPD）和滴灌优化施肥（OPTD）,利用自动静态箱-气相色谱法对这两种系统土壤N₂O排放进行了连续观测分析。【结果】两种作物系统N₂O排放通量变化均与5 cm深土壤温度显著正相关（P＜0.05）,均在基肥期出现最高排放峰值。在设施蔬菜和粮食作物系统中,FP处理N₂O排放总量均为最高,分别达到（5.47±0.23）和（1.70±0.02）kg N·hm^-2。对于N₂O排放强度,设施蔬菜系统中FP处理为（159.72±2.47）g N·t^-1,远低于粮食作物系统（258.41±6.35）g N·t^-1,未来N₂O减排的关注点仍在粮食作物生产。滴灌施肥可显著降低两种系统N₂O排放总量,相比FP处理,在设施蔬菜系统中滴灌施肥可显著减少19.0%（P＜0.05）,而在粮食作物系统中可减少达到35.0%（P＜0.05）。此外,当两种系统施氮量分别降低50%和30%后,在保证作物产量下其减排贡献可分别扩大到30.2%和45.8%。【结论】设施蔬菜和粮食作物系统土壤N₂O排放特征存在明显差异,粮食作物生产N₂O排放强度明显高于设施蔬菜生产,应进一步关注。同时,滴灌施肥技术在华北农田两种典型的作物系统中均能较好地减少N₂O排放,对冬小麦-夏玉米轮作系统N₂O减排贡献更大,具有在华北平原进一步推广应用的潜力。     

南方红壤丘陵区不同土地利用方式土壤N2O排放系数研究

【目的】明确不同土地利用方式土壤氧化亚氮（N₂O）排放系数的差异并评估区域N₂O排放,为评估南方红壤丘陵区N₂O排放清单提供基础数据和参考依据。【方法】选择南方红壤丘陵区4种常见的土地利用方式（油茶林、旱地农田、稻田和松林）,通过分析土壤不施肥与施氮肥时N₂O排放速率和排放量的差异,计算排放系数,并用15N同位素标记方法探究硝化作用和反硝化作用对土壤排放N₂O的相对贡献。【结果】不同土地利用方式土壤理化性质差异明显,稻田全氮含量最高（2.22 g/kg）,显著高于其他3种土地利用方式土壤（P<0.05,下同）。土壤不施肥时,N₂O排放速率在0~227.80 μg/（kg·h）,施氮量为200 kg N/ha时,N₂O排放速率在0~4213.27 μg/（kg·h）。4种土地利用方式的土壤N₂O排放系数均随土壤孔隙含水量（WPFS）增加而增加,WPFS为75%时,稻田、旱地农田、油茶林和松林土壤N₂O排放系数分别为2.47%、0.39%、2.31%和0.91%。4种土地利用方式土壤N₂O排放系数主要受全氮含量影响,N₂O累积排放量均与潜在反硝化潜势呈显著正相关,除稻田外,其他3种土地利用方式土壤N₂O累积排放量也与潜在硝化势呈显著正相关,以NO₃--N为底物的反硝化作用对N₂O排放的相对贡献平均大于90.00%,远高于硝化作用。【结论】南方红壤丘陵区土壤以NO₃--N为底物的反硝化作用主导N₂O排放,施用氨基氮肥可能有效减少氮肥N₂O排放损失,为国家执行碳中和政策提供理论依据。     

氰氨化钙与生物炭配施对设施菜地土壤N2O、NH3排放的影响

为了探索施用氰氨化钙(石灰氮)设施菜地土壤N₂O和NH₃的协同减排技术,本研究通过室内模拟试验,采用静态箱法和动态箱法测定了氰氨化钙(LN)、氰氨化钙+酸性生物炭(LN+MB)、氰氨化钙+中性生物炭(LN+WB)、氰氨化钙+碱性生物炭(LN+AB)4个处理N₂O和NH₃的排放量与排放特征。结果表明：与单施氰氨化钙相比,配施酸性和碱性生物炭使土壤N₂O累积排放量分别降低了66.70%和55.45%。配施3种生物炭均使土壤NH₃累积挥发量降低,降幅为7.26%～59.61%,另外提高土壤NO₃^--N含量8.05%～23.57%,降低土壤NH₄⁺-N含量19.00%～43.12%。配施酸性生物炭对土壤N₂O、NH₃联合减排效果最佳,土壤N₂O、NH₃和GHG比单施氰氨化钙分别降低了66.7...     

生物炭与无机氮配施对稻田温室气体排放及氮肥利用率的影响

【目的】生物炭作为比表面积大、富含有多种营养元素的一种物质已被广泛应用于农业生产。弄清生物炭与化肥氮配合施用对稻田温室气体排放和氮肥利用率的综合影响,为合理使用生物炭提供科学依据。【方法】在武穴市花桥镇进行两年大田试验,设置4个处理,即不施氮肥（CK）、常规施氮（180 kg·hm ^-2）（IF）、常规施氮+10 t·hm ^-2生物炭（IF+C）、减氮30%+10 t·hm ^-2生物炭（RIF+C）。采用静态箱-气相色谱法对2018和2019年水稻生长季节稻田CH₄和N₂O排放通量进行监测,并测定水稻产量,探讨生物炭配施不同量无机氮对稻田CH₄和N₂O排放、水稻产量以及氮肥利用率的影响。【结果】（1）稻季CH₄和N₂O排放呈现明显的季节性变化规律。CH₄排放峰值主要出现在分蘖期和齐穗期,N₂O排放峰值主要出现在氮肥施用和排水后。2018和2019年稻季各处理CH₄排放通量分别为0.01—48.97 mg·m ^-2·h ^-1和0.36—18.08 mg·m ^-2·h ^-1,N₂O排放通量分别为-0.002—0.17 mg·m ^-2·h ^-1和0.01—0.28 mg·m ^-2·h ^-1。2018年各处理CH₄和N₂O的平均排放通量分别为6.17—7.16 mg·m ^-2·h ^-1和0.02—0.04 mg·m ^-2·h ^-1,2019年的分别为5.16—5.83 mg·m ^-2·h ^-1和0.05—0.08 mg·m ^-2·h ^-1。（2）与CK相比,无机氮肥的施用对CH₄排放没有影响,但显著提高了N₂O排放,增幅为32.6%—113.0%。与IF处理相比,生物炭与无机氮配施（IF+C、RIF+C）显著降低N₂O排放,在2018年降幅为33.4%—43.1%,2019年为37.0%—39.5%,但对CH₄排放的影响不显著,因此对全球增温潜势的影响不显著。生物炭与无机氮配施处理IF+C与RIF+C间CH₄和N₂O排放差异不显著。CH₄排放是综合增温潜势（GWP）的主要贡献者,对GWP的贡献达84.4%—95.2%。（3）氮肥施用显著提高水稻产量,增幅达4.0%—6.0%。与IF处理相比,生物炭处理（IF+C、RIF+C）显著增加水稻产量,增幅达9.9%—11.9%。生物炭与无机氮配施处理IF+C与RIF+C间水稻产量差异不显著。与IF处理相比,IF+C、RIF+C处理氮肥利用率显著增加了7.7%—8.1%,且RIF+C的氮肥偏生产力两年分别增加了57.1%、52.3%。【结论】减氮30%配施生物炭能有效地降低稻田N₂O排放、增加水稻产量、提高氮肥利用率,是一项可持续的农艺措施。但生物炭对稻田温室气体减排的效应还要进一步研究探讨。     

滴灌追氮管理对宿根蔗田土壤氮组分及N2O排放的影响

【目的】研究滴灌追氮管理对宿根蔗田土壤氮组分和N₂O排放的影响，揭示影响土壤N₂O通量的土壤因子。【方法】以二代宿根蔗Saccharum officinarum为研究对象，在移动防雨棚内进行2个滴灌灌水量[田间持水量的70%～80%(W0.8)和田间持水量的80%～90%(W0.9)]及3种滴灌追氮比例(等氮量250 kg·hm^-2，其中，N0为用作追肥的氮肥全部施用到土壤中，N5为50%土施追氮、50%用滴灌系统施用，N7为30%土施追氮、70%滴灌追氮)的田间试验。在甘蔗生长的各个时期测定蔗田土壤N₂O通量、pH和氮组分含量，并分析土壤N₂O通量与土壤pH和氮组分含量的关系。【结果】土壤N₂O通量在施用氮肥和灌水后2 d较高，其中，分蘖后期和成熟期W0.9N5处理的土壤N₂O通量显著低于其他处理。W0.9条件下，分蘖后期N5处理的土壤N₂O累积排放量分别比N0和N7低47.3%和11.8%，伸长后期N5处理的...     

生物质炭输入影响土壤氮素转化与氧化亚氮排放的研究进展

全球气候变暖的持续性和不确定性显著影响人类社会的可持续发展。大气氧化亚氮(N₂O)的持续增加是导致全球气候变暖的主要原因之一。土壤是氮素转化的重要场所和氮循环生物化学反应库,也是N₂O的重要排放源,土壤N₂O排放速率的变化会显著影响大气N₂O含量。生物质炭是指生物质在完全或部分缺氧的情况下经热裂解制备而成的芳香类化学物质,具有多孔性、强吸附性、化学稳定性、高pH和较大阳离子交换量等特性。生物质炭施入土壤后,会直接或间接影响土壤氮素的转化,并对土壤N₂O排放产生显著影响。本研究综述了生物质炭输入对土壤生态系统氮素转化与N₂O排放的研究进展,分别阐述了生物质炭输入对土壤无机氮动态变化、硝化作用、反硝化作用以及N₂O排放的影响,并从生物质炭吸附和减少氮素淋滤、影响土壤理化性质、土壤氨氧化菌的丰度和多样性以及反硝化菌功能基因等方面具体分析了影响上述过程的作用机制。在此基础上,对今后生物质炭在土壤增汇减排以及缓解温室效应方面的进一步理论研究和相关技术推广进行了展望。参109     

灌溉下限对设施土壤N2O和NO排放特征的影响

【目的】合理灌溉是设施生产控制N₂O和NO排放,提高氮肥利用率的有效措施。研究不同灌水下限设施土壤N₂O和NO排放动态与土壤水分、无机氮和可溶性有机氮关系,分析N₂O和NO排放特征及影响因素,以期为N₂O、NO减排和设施土壤灌溉管理提供科学依据。【方法】基于连续7年的设施土壤不同灌溉下限的田间定位试验,以番茄为供试作物,设4个土壤水吸力处理,分别为25 kPa（W₁）、35 kPa（W₂）、45 kPa（W₃）和55 kPa（W₄）。采用密闭静态箱-气相色谱和氮氧化物分析仪法,分别对番茄生长季的N₂O和NO进行田间原位同步观测。【结果】番茄生长季不同灌水下限处理土壤N₂O和NO排放通量分别为 -34.46—1 671.78 μg N·m^-2·h^-1和6.83—269.89 μg N·m^-2·h^-1,二者排放峰值期同步且主要发生在施肥和灌溉后,各处理NO/N₂O均小于1。土壤N₂O和NO累积排放量分别为W₂和W₁处理最低（P <0.01）,各处理N₂O+NO总累积排放量表现为W₄处理>W₃处理>W₁处理>W₂处理。W₂处理番茄产量较W₁、W₃和W₄处理分别增加84%、32.4%和12%。单位产量N₂O+NO排放量表现为W₄处理最高（P <0.01）,W₂处理最低。各处理施肥和收获后土壤无机氮和可溶性有机氮含量的重复测量方差分析表明,除灌水下限和观测时间交互对亚硝态氮含量影响不显著外,灌水下限和观测时间及二者交互效应对土壤无机氮和可溶性有机氮均有极显著影响（P <0.01）。冗余分析和相关分析表明,NO₂^--N、NH₄⁺-N和土壤孔隙含水量（WFPS）可分别解释设施土壤N₂O和NO变异的55%、32.5%和20.7%,均是极显著影响不同灌溉下限N₂O和NO排放的主要影响因素。【结论】综合考虑产量和N₂O、NO减排效应,灌水下限35 kPa的W₂处理为本试验最适宜的灌溉管理措施。     

丛枝菌根真菌对玉米生育期土壤N2O排放的影响

【目的】明确丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi,AMF）影响玉米生育期土壤氧化亚氮（N₂O）排放的机制,为增加玉米产量、提高氮素利用效率、减少温室气体排放提供理论依据。【方法】采用分室（生长室和菌丝室）箱体装置,盆栽设置氮肥用量（N1：180 kg N·hm^-2;N2：360 kg N·hm^-2）和丛枝菌根真菌（M0：作物根和AMF均不能从生长室进入菌丝室;M1：只有丛枝菌根真菌能从生长室进入菌丝室;M2：作物根和丛枝菌根真菌均能从生长室进入菌丝室）双因素试验,测定玉米生长期间植株生物量、植株氮素积累量、N₂O排放量;采用Illumina平台Hiseq 2500 PE250高通量测序技术分析土壤细菌群落结构和多样性对丛枝菌根真菌的响应。【结果】氮肥用量和丛枝菌根真菌均显著影响玉米产量、植株生物量、植株氮素积累量和N₂O排放量。不同氮肥用量条件下接种丛枝菌根真菌均显著增加玉米籽粒产量、植株生物量和氮素积累量。与M0相比,N1条件下M1和M2处理产量均值分别增加38%和82%,地上部氮素积累量增加30%和52%,无机氮含量减少26%和65%;N2条件下M1和M2处理籽粒产量分别增加16%和48%;地上部氮素积累量增加9%和33%,无机氮含量减少34%和55%。与M0相比, N1条件下M1和M2处理N₂O累积排放量分别降低17%和40%,N₂O排放强度分别降低41%和67%;而N2条件下N₂O累积排放量降低26%和45%,排放强度分别降低28%和57%。NMDS 分析表明,施肥和丛枝菌根真菌均对细菌群落结构有较大影响。与N1均值相比,N2处理门水平变形菌门（Proteobacteria）和芽单胞菌门（Gemmatimonadetes）相对丰度分别降低6%和15%,而放线菌门（Actinobacteria）增加32%;属水平链霉菌（Streptomyces）增加27%,芽单胞菌属（Gemmatimonas）降低8%。与M0相比,N1条件下M1和M2处理的Streptomyces分别增加64%和205%,Gemmatimonas细菌丰度分别增加31%和53%;N2条件下M1和M2处理的Streptomyces分别增加10%和93%,M1处理的Gemmatimonas细菌丰度降低2%,M2处理Gemmatimonas细菌丰度增加56%。土壤中Streptomyces和Gemmatimonas与N₂O排放量呈显著负相关,而与玉米产量呈显著正相关。【结论】不同氮肥水平玉米接种丛枝菌根真菌均能显著降低土壤N₂O排放量,这种影响主要通过提高玉米氮素的吸收利用和改善土壤细菌群落组成实现的,其中主要增加了土壤链霉菌属和芽单胞菌属的相对丰度。     

稻田转为菜地初始阶段温室气体排放特征

【目的】近年来,随着我国社会经济的快速发展和人们生活水平的提高及膳食结构的改善,越来越多的稻田被转为蔬菜种植,影响了土壤碳氮转化过程及其引起的温室气体排放。因此有必要探究稻田转为蔬菜种植,特别是该土地利用方式转变初始阶段的温室气体（CH₄和N₂O）排放特征及其关键影响因素。【方法】试验选取了长期种植水稻的双季稻田,将其中一部分转为蔬菜种植,另一部分继续种植水稻,每个处理设置了3个重复,按照当地常规模式进行管理。采用静态暗箱—气相色谱法连续3年进行田间原位观测,比较分析稻田和由稻田转变的菜地CH₄和N₂O排放特征及其年际变化差异,明确稻田转为菜地初始阶段CH₄和N₂O排放的关键影响因素。【结果】稻田是重要的CH₄排放源,其第一年的排放强度（183.91 kg CH₄-C·hm^-2?a^-1）明显低于后续两年（241.56—371.50 kg CH₄-C·hm^-2?a^-1）,这主要归功于后两年降雨量的增加引起了土壤水分含量的升高。稻田转为菜地显著减少了CH₄排放,减少量相当于稻田CH₄年累积排放量的83%—100%。菜地第一年的CH₄累积排放量（31.22 kg CH₄-C·hm^-2）显著高于第二年（0.45 kg CH₄-C·hm^-2）和第三年（0.89 kg CH₄-C·hm^-2）,表明稻田转菜地对CH₄排放的影响具有时间滞后效应。稻田是弱的N₂O排放源（1.35—3.49 kg N₂O-N·hm^-2?a^-1）,其转为菜地显著增强了N₂O排放。菜地第一年的N₂O累积排放量（95.12 kg N₂O-N·hm^-2）显著高于第二年（38.28 kg N₂O-N?hm^-2）和第三年（40.07 kg N₂O-N·hm^-2）。菜地土壤异养呼吸对N₂O排放的影响在第一年明显高于第二、三年,表明稻田转为蔬菜种植的第一年,有机质矿化对N₂O排放有重要贡献。在100年尺度CO₂当量下,稻田转为蔬菜种植第一和第二年的综合增温潜势（GWP）相对于稻田分别显著增加了390%和98%,主要是由于增加的N₂O增温潜势超过了减少的CH₄增温潜势。但是,稻田转为菜地的第三年,菜地的GWP（(16.72±3.25) Mg CO₂-eq·hm^-2）与稻田（(14.84±1.39) Mg CO₂-eq·hm^-2）相比无显著差异,主要是由于减少的CH₄ 增温潜势完全抵消了增加的N₂O增温潜势。这些研究结果表明稻田转菜地对GWP的影响主要集中在该土地利用方式转变的第一年。【结论】稻田转为菜地显著减少了CH₄排放,增加了N₂O排放,增强了菜地第一和第二年的综合增温潜势。有机质矿化过程对新转菜地第一年较高的N₂O排放有重要贡献。这些研究结果表明了评价土地利用方式转变初始阶段温室气体排放特征的重要性,便于及时采取有效管理措施缓解温室气体排放,实现环境友好型农业可持续生产。     

不同类型氮肥对东北春玉米土壤N2O和CO2昼夜排放的影响

【目的】探明不同类型氮肥对高纬度春玉米土壤N₂O和CO₂昼夜排放的影响,以期为高纬度地区农田氮肥高效利用管理和温室气体减排提供参考依据。【方法】通过田间微区施用缓释肥（SLN）、尿素添加硝化抑制剂+脲酶抑制剂（NIUI）和普通尿素（OU）试验,采用静态箱-气相色谱法,分别在苗前（S1）、苗期（S2）、拔节期（S3）、灌浆期（S4）、蜡熟期（S5）和休闲期（S6）6个时期取样测定,比较分析农田N₂O和CO₂的昼夜排放特性。【结果】施用不同类型氮肥,田间N₂O和CO₂昼夜排放均呈单峰变化趋势,S1—S6时期,土壤N₂O排放高峰出现在12：00—19：00,排放低谷出现在下半夜（0：00—6：00）,而S2—S5同一时期白天或夜晚各观测时段之间CO₂排放通量差异不显著。S1和S2时期,N₂O和CO₂白天排放量分别占全天总排放量的56.2%—82.3%和53.6%—66.5%,而S3—S6时期,白天排放比例分别为40.6%—59.6%和43.7%—55.4%。SLN处理减少了S1时期土壤N₂O的全天总排放量,而NIUI处理减少了S1、S2和S5时期土壤N₂O的全天总排放量,其主要减排时段为S1时期的4：00—16：00和S2时期的12：00—22：00,其中S2时期18：00—19：00减排量占所有减排时段总量的57.3%,S5时期昼夜各时段均表现为减排作用,且昼夜减排比例相当;SLN对土壤CO₂的主要减排时段为S1时期的全天和S3时期的15：00—4：00,其中S1时期12：00—23：00减排比例高达76.8%,S3时期夜晚减排比例占所有减排时段总量的68.1%;NIUI处理在玉米生长季5个测定日都表现出对CO₂的减排作用,但昼夜减排比例存在差异,白天平均减排46.9%,最高减排达73.2%。同时发现,N₂O和CO₂排放通量日均值与9：00—10：00观测值存在极显著正相关关系（r_N2O=0.938**,r_CO2=0.977**）,9：00—10：00可作为东北春玉米农田N₂O和CO₂昼夜排放研究的代表性取样时段。【结论】不同类型氮肥对土壤N₂O和CO₂昼夜排放通量的影响在不同时期表现各异。与常规施氮相比,缓释氮肥抑制了玉米苗前期土壤N₂O昼夜排放,减排时段主要在9：00—22：00,而在其他测定日均促进了土壤N₂O昼夜排放;尿素添加硝化抑制剂和脲酶抑制剂抑制了玉米苗前白天、苗期夜晚以及收获期白天和夜晚的土壤N₂O排放,对拔节期至灌浆期土壤N₂O的昼夜排放均表现为促进作用。在苗前测定日全天和拔节期测定日的夜晚,缓释肥对土壤CO₂表现出减排作用;尿素添加硝化抑制剂和脲酶抑制剂降低了6个测定日土壤CO₂的排放。     

长期施氮对酸性紫色土氨氧化微生物群落及其硝化作用的影响

目的研究长期施氮对酸性紫色土壤中氨氧化古菌（AOA）和氨氧化细菌（AOB）群落特征的影响,揭示氨氧化微生物群落的驱动因子及其调控硝化作用的微生物学机制。方法依托四川雅安玉米体系施氮长期定位试验（始于2010年）,试验处理包括5个供氮水平,即0（N0）、90（N90）、180（N180）、270（N270）和360（N360）kg N·hm^-2,通过Illumina Miseq高通量测序技术测定AOA和AOB的群落,探究长期施氮对氨氧化微生物群落介导的硝化作用的影响。结果 长期施氮影响AOA和AOB的α-多样性（包括丰富度指数和香农-威纳指数）、群落结构和群落组成。其中,随着施氮量的增加,AOA 丰富度指数无显著变化,香农-威纳指数显著降低,AOB 丰富度指数和香农-威纳指数均显著增加;长期不同供氮水平显著影响AOA和AOB的群落结构,供氮水平的增加显著降低AOB优势类群中 Nitrosospira Cluster 3a.1的相对丰度（P<0.05）,同时显著增加了Cluster 3a.2、Cluster 9和Cluster 1的相对丰度（P<0.05）,而对AOA优势类群无显著影响。土壤pH、全氮（TN）、有机质（SOM）、NH₄⁺-N和NO₃^--N均显著影响AOA和AOB的α-多样性,其中,pH与AOB 丰富度指数和香农-威纳指数呈显著负相关（P<0.01）,而与AOA 香农-威纳指数呈显著正相关,而TN、SOM、NH₄⁺-N和NO₃^--N与AOB 丰富度指数和香农-威纳指数呈显著正相关,与AOA 香农-威纳指数呈显著负相关。同时,pH、TN、NO₃^--N 、SOM 和NH₄⁺-N显著影响AOA和AOB的群落结构（P<0.05）。结构方程模型（SEM）的结果表明,长期施氮通过降低土壤pH、提高TN和NO₃^--N含量、改变AOA和AOB的α-多样性和群落结构,进而提高了土壤的硝化势。结论 长期施氮通过改变酸性紫色土壤pH、TN、NH₄⁺-N和NO₃^--N和氨氧化微生物的α-多样性和群落结构进而影响了硝化势。     

等氮量条件下有机肥替代化肥对玉米农田温室气体排放的影响

[目的]明确大田等氮量条件下,有机肥替代化肥对玉米农田土壤温室气体(N20和Co2)排放及其增温潜势的影响,为稳定作物产量、减少化肥投入、减少氮肥流失、提高氮肥利用效率提供理论依据.[方法]2018和2019年大田采用静态箱-气相色谱法,以不施肥(CK)为对照,比较等氮量条件下常规单施化肥(NPK)、有机肥替代30％(...     

秸秆分解对两种类型土壤无机氮和氧化亚氮排放的影响

[目的]明确作物秸秆分解对土壤无机氮和氧化亚氮(N2O)排放的影响,为不同土壤类型采用合理的氮肥用量,促进秸秆分解、增加土壤可利用养分、减少N2O等温室气体排放提供理论依据.[方法]室内采用尼龙网袋法,设置秸秆类型(小麦和玉米)、土壤类型(潮土和砂姜黑土)和氮肥用量(N0:0,N1:180 kg N·hm-2,N2:3...     

长期施用有机肥情景下华北平原旱地土壤固碳及N2O排放的空间格局

[目的]研究施用有机肥对农田土壤固碳及温室气体排放的综合影响,为减缓全球气候变暖提供理论指导.[方法]基于长期定位试验点观测数据,利用验证后的机理过程模型——SPACSYS,结合区域数据库及ArcGIS,模拟2010-2050年华北平原旱地3种施肥情景(等氮量)即单施化肥情景(NPK)、50％化肥配施50％有机肥情景(...     

不同灌溉和施肥模式对水稻产量、氮利用和稻田氮转化特征的影响

【目的】阐明常规淹灌和干湿交替灌溉下,不同施肥模式对水稻关键生育期氮吸收转运、氮素利用率和稻田氮转化特征的影响及其与水稻产量的关系,以期为绿色高效稻田水肥管理提供理论依据。【方法】 2018—2019年连续进行2年,以杂交籼稻中浙优1号为供试材料,设常规淹灌（FI）、干湿交替（AWD）2种灌溉模式以及空白对照（N₀）、常规施氮（PUN₁₀₀）、减氮20%（PUN₈₀）、缓控释复合肥减氮20%+生物炭（CRFN₈₀-BC）和稳定性复合肥减氮20%+生物炭（SFN₈₀-BC）5种施肥模式,对比分析了不同灌溉和施肥模式下水稻产量、氮吸收利用及稻田氮转化特征。【结果】（1）与FI灌溉模式相比,AWD灌溉显著增加了各处理水稻产量（P<0.05）,CRFN₈₀-BC和SFN₈₀-BC处理水稻产量分别达9 721 kg·hm^-2、10 056 kg·hm^-2（2018年）和9 492 kg·hm^-2、9 907 kg·hm^-2（2019年）,且均显著高于PUN₈₀和PUN₁₀₀处理（P<0.05）,这可能与水稻穗粒数、有效穗增加密切相关。（2）与N₀、PUN₁₀₀和PUN₈₀处理相比,AWD灌溉显著提高了抽穗前CRFN₈₀-BC和SFN₈₀-BC处理水稻茎鞘和叶片氮累积量、抽穗至成熟期茎鞘和叶片氮转运量及其氮转运贡献率;同时,显著增加了成熟期0—30 cm剖面稻田可溶性总氮（dissloved total N,DTN）和NO₃^-含量,并有效降低稻田渗滤液中DTN、NH₄⁺和NO₃^-质量浓度。（3）相关分析结果表明,水稻产量与营养生长期叶片和茎鞘氮累积量,抽穗后氮转运量和氮转运贡献率,成熟期水稻氮素利用率和稻田氮有效性显著正相关,表明适宜的水氮管理能协同促进氮素在水稻中的吸收和运转畅通,增加稻田氮素有效性,进而显著提高水稻产量和氮素利用率。【结论】综合2年水稻产量与氮素吸收利用、稻田氮素有效性特征,干湿交替灌溉下生物炭配施缓控释/稳定性复合肥能有效提高水稻高产群体构建、氮吸收转运和氮素利用效率,并降低稻田氮淋溶损失。