不同水分条件下尿素与硫酸铵对碱性水稻土 N2O释放途径的影响

【目的】明确土壤水含量与氮肥类型对碱性水稻土N_2O释放总量及释放途径的影响,为制定合理的农田氮素管理措施及减少土壤N_2O排放提供理论依据。【方法】以潮土性水稻土(pH 7.9)为供试土壤,通过室内培养调整不同的土壤水含量,即调节土壤最大持水量(WHC)分别为50%、80%、100%、120%和160%,施用尿素与硫酸铵(N 100 mg/kg)两种氮肥,使用乙炔(C2H2,10 Pa)与氧气(O2,100 k Pa)抑制100%WHC时不同氮肥处理的自养硝化与反硝化过程,利用气相色谱及流动分析仪测定不同处理下土壤的N_2O排放量、硝态氮与铵态氮含量。【结果】对比不施肥处理(CK),尿素和硫酸铵处理的N_2O排放速率与累计排放量明显提高,其中尿素对N_2O排放速率的影响大于硫酸铵,且随着土壤水含量的增加,尿素和硫酸铵处理的N_2O排放速率均呈先增大后减小的变化趋势。施氮后土壤自养硝化和异养硝化作用中N_2O排放速率均有所提高,且施氮处理自养硝化对N_2O排放的贡献大于异养硝化作用,但尿素与硫酸铵对自养和异养硝化过程N_2O排放贡献的影响存在差异。硫酸铵提高了自养硝化对N_2O排放的贡献,降低了异养硝化的贡献,分别由CK的31.0%提高到49.0%,以及从63.0%降低至5.3%;尿素却同时降低了自养硝化和异养硝化对N_2O排放的贡献,分别由31.0%降低到25.0%及由63.0%降低到1.7%。【结论】碱性水稻土N_2O释放速率随土壤水含量的增加呈先增加后减小的趋势,不同土壤水含量下尿素的N_2O累积释放量均高于硫酸铵。添加氮肥降低了异样硝化对N_2O释放的贡献,硫酸铵与尿素分别由自养硝化和反硝化作用起主导作用。因此,旱地土壤施用尿素、水田施用铵态氮肥有利于减少N_2O释放。     

不同水分条件下不同土壤微生物类群产N_2O量的初步研究

本研究主要是通过微生物分离手段加富培养菜园土中的硝化菌、厌氧反硝化菌和异养硝化/好氧反硝化菌,并在30%、50%和100%3种土壤充水孔隙度(指土壤体积含水量与总孔隙度的百分比,V/V)水分条件下进行无菌菜园土反接种培养实验,研究了不同水分条件下、不同土壤微生物类群的产N2O量。结果表明:30%含水量的灭菌土壤反接种培养,N2O的产生是以异养硝化/好氧反硝化作用为主,自养硝化作用对于N2O亦有贡献,后者产N2O量仅是前者的15.2%～47.2%;而50%含水量的灭菌土壤反接种培养,N2O的产生过程是以自养硝化为主,其N2O产生量几乎是异养硝化/好氧反硝化菌处理的2.1倍。在上述3种水分条件下,厌氧反硝化菌活性均受到抑制,几乎不产生N2O。     

冬小麦-夏玉米轮作条件下氮素反硝化损失研究

  在北京潮土上研究了冬小麦-夏玉米轮作体系下土壤氮素反硝化损失。结果表明，不同氮肥用量处理，土壤氮素反硝化损失量为4.71～9.67 kg·ha-1。夏玉米生育期是反硝化损失的关键时期。氮肥施用后的1～2周是氮素反硝化损失的最剧烈阶段。土壤N2O的生成、排放与反硝化作用有相似的规律性，N2O可能大部分来自于硝化作用。     

秸秆还田对旱地土壤反硝化的影响

采用乙炔抑制－土柱培养法研究了北京郊区湖土上夏玉米生育期土壤反硝化状况。结果表明：氮肥施用后的两周内是反硝化作用的主要阶段，土壤孔隙含水量对反硝化作用有显著的影响；在配施氮肥的条件下，秸秆还田促进了土壤反硝化作用，秸秆还田时夏玉米生育期肥料氮反硝化损失率为1．7％、秸秆不还田时为1．2％。这意味着秸秆还田可能促进土壤N2O的排放。     

玉米-潮土系统中氮肥硝化反硝化损失与N_2O排放

 在华北平原潮土上应用原状土柱培养乙炔抑制法测定夏季玉米地氮肥硝化反硝化气态损失量和 N2 O排放量。结果表明 ,潮土上尿素氮水解快 ,硝化活性较高。不施氮肥处理下土壤中 N2 O排放总量为 0 . 33kg N/ ha;施氮大大增加 N2 O排放量 ,氮肥表施时 N2 O排放量为 2 .91kg N/ ha,穴施时为 2 .5 0 kg N/ ha,分别为施氮量的 1.94 %和1.6 7%。不施氮肥时土壤氮的反硝化损失量为 1.17kg N/ ha,氮肥反硝化损失量表施时为 3.0 0 kg N/ ha,穴施时为2 .0 9kg N/ ha,分别占施氮量的 2 .0 0 %和 1.39%。硝化反硝化作用不是该地区氮肥损失的主要途径     

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。     

菜地土壤N_2O排放及其氮素反硝化损失

采用培养试验方法,对南京郊区 3对菜地土和水稻土的 N2O排放和氮素反硝化损失进行了研究.不加乙炔培养测定土壤 N2O排放,加乙炔( 10% V/V)培养测定反硝化损失.菜地土为相同类型水稻土改种为蔬菜约 20年的土壤.结果表明,在培养 0～ 1 d期间 ,菜地土本身 N2O排放通量 (5.15～ 218.37 ng N· g-1soil· h-1)均高于相同类型的水稻土 (2.50～ 3.94 ng N· g-1soil· h-1). 3对供试土壤中, 2个菜地土培养 21 d排放的 N2O总量与反硝化损失总量均显著高于相同类型的水稻土( P<0.05). 3对供试土壤施尿素后反硝化损失均未显著增加.施肥和不施肥处理,土壤 N2O排放累积量和反硝化损失累积量随时间 t的变化均符合修正的 Elovich方程 y=bln(t)+ a.     

氮肥对紫色土夏玉米N2O排放和反硝化损失的影响

利用原状土柱-乙炔抑制法对不同施氮量和不同氮肥品种下紫色土种植玉米期间的N2O排放量和反硝化损失量进行测定.结果表明:①施氮处理的反硝化损失量和N2O排放量显著高于不施氮肥处理;施氮量间反硝化损失量和N2O排放量差异不显著.不施氮肥、中氮和高氮的反硝化损失量分别是4.11 kg·hm-2、11.84 kg·hm-2、10.02 kg·hm-2,N2O排放量分别是1.29 kg·hm-2、4.84 kg·hm-2和4.53 kg·hm-2;中氮和高氮的反硝化损失量分别占施氮量的5.16%和2.36%,N2O排放量分别占施氮量的1.3%和3.98%.②不同氮肥品种处理间的反硝化损失量和N2O排放量也有显著差异.尿素、硫酸铵、硝酸钾反硝化损失量分别为14.27 kg·hm-2、10.51 kg·hm-2、12.79 kg·hm-2,反硝化损失占施氮量的6.61%、4.11%和5.62%;N2O排放量分别是7.15 kg·hm-2、4.35 kg·hm-2和4.34 kg·hm-2,占施氮量的3.17%、1.30%和1.30%.施用尿素(酰胺态氮肥)的反硝化损失量和N2O排放量显著高于施用硫酸铵(铵态氮肥)和硝酸钾(硝态氮肥).③土壤中无机氮含量是影响本区土壤硝化和反硝化作用的限制因子;降雨是影响该区土壤N2O排放和反硝化损失的主要因素.④反硝化作用是紫色土夏季氮素损失的主要途径.     

农业土壤N_2O产生途径及其影响因素研究进展

基于目前国内外对农业土壤N_2O产生与排放过程的研究成果,分析了N_2O的产生途径及其研究方法、影响农业N_2O产生的主要因素。农业土壤N_2O产生的主要过程有硝化作用(自养硝化作用和异养硝化作用)、反硝化作用和硝化微生物反硝化作用。目前研究硝化和反硝化作用的研究方法主要包括15N示踪法和气体抑制剂抑制法;影响土壤硝化—反硝化作用及N_2O产生的因素主要包括土壤基质、土壤物理性质、土壤化学性质、生物因素以及人类活动等。在此基础上探讨了目前研究中存在的主要问题,并对今后研究提出展望与建议。     

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～ 2.82 kg N@ hm- 2,占施氮量的 0.49%～ 0.76%;反硝化损失量为 3～ 3.18 kg N@ 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.     

不同园龄果园土壤硝化与反硝化活性及N2O排放（英文）

[目的]评价硝化反硝化作用在果园土壤氮素损失中的贡献率以及N2O的排放量和排放特性。[方法]在室内培养条件下比较研究了3种不同园龄果园土壤及未开垦土壤之间硝化反硝化活性的差异。[结果]培养26天的未开垦土壤、5年、12年和20年园龄果园土壤的氮肥硝化率分别为6.85%、10.26%、13.29%和12.90%。4种土壤硝化活性均相对较低,但随种植年限的延长呈提高趋势,而且与土壤有机质和铵态氮含量呈显著正相关关系(P<0.05),与全氮含量呈极显著正相关关系(P<0.01),与土壤碳氮比呈显著负相关关系(P<0.05),与pH值呈极显著负相关关系(P<0.01)。3种果园土壤N2O排放量显著高于未开垦土壤(P<0.05),其中硝化作用产生的N2O排放量占施氮量的0.03%～0.08%。硝化过程产生的N2O排放量与土壤有机质、全氮、铵态氮含量呈显著正相关关系(P<0.05),而与土壤碳氮比呈显著负相关系(P<0.05),与pH值呈极显著负相关关系(P<0.01)。不同园龄果园土壤之间氮肥的反硝化活性差异显著,表现为20年>12年>5年>未开垦土壤,反硝化损失氮量占施氮量的0.01%～3.11%,与土壤有机质含量呈显著正相关关系(P<0.05)。[结论]我国南方果园土壤硝化水平相对较低,但随种植年限的延长呈提高的趋势;而土壤反硝化水平相对较高,而且随种植年限的延长显著提高。     

不同盐碱程度土壤氧化亚氮(N2O)排放途径的研究

选取内蒙古河套灌区4种不同盐碱程度土壤(极度盐土、盐土、重度盐土和轻度盐土),通过室内低浓度乙炔抑制技术和纯氧气抑制技术,研究不同盐碱程度土壤中N_2O的排放途径及其贡献率。结果表明:N_2O累积排放量随着土壤盐碱程度的升高而升高,轻度盐土(SA)、重度盐土(SB)、盐土(SC)和极度盐土(SD)的N_2O累积排放量分别为289.71、500.08、951.66、1 750.39μg·kg~(-1);在整个培养实验期间,4种不同盐碱程度土壤的硝化过程和反硝化过程的N_2O排放总贡献率分别为22.51%~35.75%和60.35%~72.46%,其他过程的N_2O排放贡献率为3.90%~5.81%,表明反硝化过程是盐碱土壤中N_2O的主要排放途径。4种不同盐碱程度土壤,不同排放途径N_2O排放贡献率随着土壤盐碱程度(电导率)的升高,硝化过程的N_2O排放贡献率逐渐升高,反硝化过程的N_2O排放贡献率逐渐降低。     

黑麦草鲜草翻压还田对双季稻田肥料氮循环的影响

【目的】研究黑麦草鲜草与尿素混施对双季稻田肥料氮利用率及氮循环特征的影响。【方法】利用盆栽15N示踪试验比较总施氮量一致的条件下单施尿素（CF）、半量尿素与半量黑麦草鲜草混施（RGCF）以及不施氮肥（CK）对双季稻产量、氮吸收利用效率、肥料氮素在土壤中残余以及N2O排放的影响。【结果】与CK相比,RGCF和CF显著增加了双季稻生物量和稻谷产量。RGCF与CF相比,水稻生物量和稻谷产量分别增加5.9%和7.3%。 与CK相比,RGCF和CF显著增加了双季稻氮素吸收量。RGCF与CF氮素吸收量无显著差异。与CF相比,RGCF增加了氮素干物质生产效率、氮素稻谷生产效率和氮素农学效率,降低了15N回收率和15N收获指数。RGCF比CF提高了氮素在土壤中的残留率,降低了N2O排放量。【结论】在双季稻体系中,尿素与黑麦草混施能够提高氮素利用效率,改善稻田氮素循环。     

脱氮微生物脱氮性能及N_2O逸出量研究

[目的]研究具有好氧反硝化特性的异养硝化细菌NYMO和NYTE同时进行硝化和反硝化作用的能力及好氧反硝化菌HWTT的产物N2O逸出量情况。[方法]通过NH4＋-N和NO3--N的质量浓度的变化情况来分析细菌硝化作用和反硝化作用的能力,采用空气密封摇瓶培养和额外补充O2保证好氧条件的2种方式培养菌株HWTT。[结果]菌株NYMO和NYTE 2 d内NH4＋-N去除率为34.60%和35.08%,NO3--N去除率为33.40%和99.92%[结论]NYMO和NYTE具有异养硝化好氧反硝化能力。缺氧条件下,N2O逸出量最高值为0.15μmol,N2O/（N2O＋N2）低于0.15%;好氧条件下,N2O逸出量为35.71μmol,N2O/（N2O＋N2）为70%以上。     

长期不同施肥对小麦-玉米轮作体系土壤残留肥料氮去向的影响

【目的】研究残留肥料氮在不同肥力土壤中的去向。【方法】采用15N标记田间微区试验法研究小麦-玉米轮作下,施用的肥料氮在3种长期（19年）不同施肥处理土壤（不施肥土壤,No-F;施用氮、磷、钾化肥土壤,NPK;有机无机配施土壤,MNPK）连续3季作物收获后的去向。【结果】NPK和MNPK处理土壤3季作物对标记氮肥总利用率分别为57%和65%,均显著高于No-F处理土壤（28%）（P＜0.05）。No-F、NPK和MNPK处理土壤随后两季（第二季和第三季）作物对第一季收获后残留氮肥的利用率分别为17%、15%和8%,其中No-F处理土壤第三季作物对残留肥料氮的利用率为7%,显著高于NPK（2%）和MNPK处理（3%）。3季作物收获后,No-F、NPK和MNPK处理土壤施入氮肥在土壤和作物系统的总回收率分别为50%、77%和84%,损失率分别为50%、23%和16%。3季作物收获后三供试土壤标记氮肥残留率均约为20%,且主要分布在0—20 cm土层。【结论】长期平衡施肥尤其长期有机无机配施可显著提高肥料氮利用率,降低氮肥损失。     

用两室根箱系统法对土壤氮素转化的空间变异及N2O的产生之初探

用特制的带有9根采气管的两室根箱系统,采集和分析根箱中9个不同部位土壤空气中N2O的浓度,结合使用具有选择性的硝化抑制剂(包括低浓度的C2H2和DCD),研究在不同铵态氮水平下的硝化过程及其对N2O气体释放的贡献;结合使用高浓度的C2H2,抑制反硝化过程中N2O到N2的还原,研究在不同铵态氮水平下的反硝化过程及其对N2O气体释放的贡献。同时还研究铵态氮、硝态氮转化及其释放N2O气体的时间和空间变异性和植物对它们的影响。结果表明,根箱系统结合使用抑制剂的方法,是一种研究土壤氮素转化过程、N2O气体释放及植物对前两者影响的有效方法。     

耕作方式对冬小麦田土壤呼吸及各组分贡献的影响

 【目的】探讨不同耕作方式对冬小麦农田土壤呼吸组分及碳平衡的影响,比较不同耕作方式下农田的碳汇强度。【方法】试验于2006－2008年冬小麦生长季进行,共设3个处理：翻耕(CT)、旋耕(RT)、免耕(NT),采用静态箱法测定农田土壤CO2的排放速率,同时利用根去除法区分根系对土壤呼吸的贡献率,通过计算净生态系统生产力(NEP),来判断不同耕作方式下农田碳汇强度。【结果】耕作方式对冬小麦农田土壤CO2排放具有显著影响,且表现出明显的季节性排放特征,即先下降再升高,其中排放最低值出现在冬小麦越冬期。整个小麦生育期间农田CO2平均排放速率表现为翻耕＞旋耕＞免耕,其中根系呼吸所占比例平均为翻耕26.18%、旋耕29.96%、免耕36.44%。冬小麦生育期3种处理条件下,土壤呼吸中根系呼吸的贡献率波动在15%～85%,其中冬小麦拔节期农田土壤根系呼吸贡献率最高。【结论】3种耕作方式下农田土壤均表现为大气CO2排放的“汇”,但不同耕作方式下农田碳汇强弱不同,表现为免耕＞旋耕＞翻耕。     

双氰胺对赤红壤中氯化铵硝化抑制效应研究

【目的】研究双氰胺（DCD）对赤红壤中氯化铵硝化抑制效率的影响,为提高赤红壤氮肥利用率和减少氮肥污染提供科学依据。【方法】设置双氰胺6个土壤浓度梯度处理,采用室内好气恒温培养方法进行研究。【结果】赤红壤中添加DCD在同一培养时间均能显著降低土壤较高的铵态氮含量,提高硝态氮含量。但添加0.6%~1.0% DCD对氯化铵抑制作用效果相差不大。赤红壤中添加DCD对氯化铵的硝化抑制效率有3个高峰期：第1个高峰期在1~3 d,第2个高峰期在28 d,第3个高峰期在45 d。【结论】DCD双氰胺与氯化铵配施能有效抑制氯化铵的硝化作用,氯化铵在赤红壤上使用时以配施0.6% DCD为宜。     

氮肥及其与秸秆配施在不同肥力土壤的固持及供应

【目的】在有机物料和无机氮肥的配施条件下,研究氮素在土壤中的固持与释放过程,以期达到土壤供氮与作物需氮相一致的目的。【方法】以长期定位试验不同施肥处理土壤（不施肥,NF;施用氮磷钾化肥,NPK;厩肥与化肥配施,MNPK）为研究对象,采用盆栽试验研究化学氮肥及其与秸秆配施在不同肥力土壤中的固持与供应。【结果】与未施氮肥（对照）相比,单施尿素对NF处理土壤小麦籽粒产量无显著影响,而显著提高了NPK和MNPK处理土壤小麦籽粒产量;MNPK处理土壤氮肥利用率（67%）显著高于NPK（56%）和NF（19%）处理土壤。与施用氮肥处理相比,秸秆与尿素配施显著降低了小麦产量和氮素利用率,但MNPK处理土壤小麦产量及氮肥利用率（11%）仍显著高于NPK处理（7%）;秸秆与尿素配施降低了当季小麦对施入氮素的吸收利用,小麦收获时不同施肥处理土壤有79%-88%施入的氮素未被吸收利用。【结论】有机肥与化肥长期配施在协调土壤氮素供应,提高作物产量及氮肥利用率方面具有突出作用。