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.     

菜地氮肥用量与N2O排放的关系及硝化抑制剂效果

通过连续种植四季蔬菜近一年的大田试验,探究高施氮水平和低氮肥利用率的蔬菜生产系统中,N2O排放量与氮肥施用量之间的定量关系及其机理,并研究硝化抑制剂减少菜地N2O排放的效果.结果表明,在氮肥施用水平为N 0～1 733 kg hm-2a-1间,无论氮肥中是否添加硝化抑制剂,N2O总排放量与氮肥施用量均呈指数函数关系,即氮肥施用量高时,N2O排放率也高.在各氮肥水平处理下,硝化抑制剂均能降低N2O排放,抑制率为8.75％ ～ 25.28％,且这种减排效果随着施氮量增加而增加.在氮肥施用量为N 300或400 kg hm-2季-1时,施用硝化抑制剂减少N2O排放所带来的效益略高于其成本,因此,即使不考虑氮肥利用率的提高等因素,施用硝化抑制剂仍是一种有利的选择.     

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。     

黄土旱塬旱作覆膜春玉米农田N2O排放通量及影响因素研究

采用密闭式静态箱法研究黄土高原旱作玉米不同栽培模式下氧化亚氮（N2O）的排放通量及主要影响因素。结果表明,施氮是影响N2O排放的主要因素,高氮处理〉中氮＋有机肥处理〉不施氮肥处理,且排放高峰出现在施肥后的4～10d,施氮处理N2O排放通量呈季节动态变化,共出现3次排放高峰,均出现在施氮及降雨后。等量施肥条件下,覆膜处理并没有显著影响NzO排放量,N：O排放通量与硝态氮含量呈极显著正相关（P〈0．01）。在黄土高原旱作玉米农田,土壤硝化过程是导致N2O排放的主要因素,反硝化作用对N2O排放的贡献相对较低。     

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。     

优化施肥下华北冬小麦/夏玉米轮作体系农田反硝化损失与N2O排放特征

在田间条件下,应用乙炔抑制-原状土柱培养法测定优化施肥下华北冬小麦/夏玉米轮作体系土壤反硝化和N2O的排放特征。研究表明:冬小麦和夏玉米整个生育期反硝化速率和N2O排放通量均表现出明显的季节性变化,且均与土壤水分和无机氮浓度呈显著正相关。小麦季和玉米季的反硝化损失量及N2O排放量均表现出随施肥量的降低而降低,夏玉米季的反硝化损失量和N2O排放量均高于小麦季。小麦季的反硝化损失量和N2O排放量习惯施肥处理是氮肥减量后移处理的1.62和1.67倍,玉米季分别为2.01和2.00倍。氮肥减量后移可能是通过改变土壤无机氮浓度而降低反硝化损失量和N2O排放量。     

农田土壤N_2O排放研究进展

农田土壤的N2O排放主要是在微生物的作用下通过硝化和反硝化作用产生的。土壤中多变的理化性质影响各种微生物的生长,因而硝化和反硝化过程中产生N2O的途径也不同,尤其以硝化过程的研究进展最快。影响N2O的生成和排放有:土壤含水量、温度、O2以及土壤结构和质地等物理因素,pH和氮肥等其它因素。本文详细地阐述旱地和水田土壤中这些影响因子与N2O的作用机理的差异,及农田土壤中的N2O排放估计的方法。区分硝化和反硝化作用中生成N2O的贡献可用15N标记法和不同浓度的乙炔抑制法。     

秸秆还田对灌溉玉米田土壤反硝化及N2O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。     

硝化抑制剂和通气调节对土壤N2O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。     

氢醌、双氰胺组合影响稻田甲烷和氧化亚氮排放研究进展

稻田是大气中CH4和N2O的重要来源。大量氮肥的施入不仅影响稻田CH4和N2O排放,且易造成NH3挥发、NO2-和NO3-淋溶及N2O、N2等形式的氮损失。脲酶抑制剂和硝化抑制剂通过缓解尿素水解及抑制硝化反硝化反应减少稻田N2O排放量,但对稻田CH4产生排放的影响报道不一。脲酶抑制剂氢醌(HQ)和硝化抑制剂双氰胺(DCD)是近年来研究较多的组合。本文试图在前人研究的基础上,综述HQ和DCD的基本性质及作用机理,总结HQ/DCD组合在稻田生态系统的应用状况、使用效果及存在问题,并特别讨论了HQ/DCD施用对稻田CH4排放的影响机理,旨在为合理使用脲酶/硝化抑制剂、有效减缓稻田温室气体排放和提高氮肥利用率等方面提供理论依据。     

有机肥与无机肥配施对菜地土壤N2O排放及其来源的影响

该研究采用同位素自然丰度法,通过室内培养试验研究北京地区菜地有机肥和无机肥配施对土壤释放N2O及同位素位嗜值SP（site preference）的影响,以期获得不同肥料及其配比下土壤N2O的来源及变化规律。结果表明：施用无机肥释放的N2O显著高于有机肥,其累积排放量是有机肥的6.63倍,且无机肥施用比例越高,排放量越大;各肥料组合在施用后7天内均以反硝化作用生成N2O为主,贡献最高达到78.89%,SP为6.97‰,之后硝化作用逐渐增强并成为主要途径,最高占比达76.48%,SP为25.24‰;培养期内施用无机肥可以促进反硝化作用,平均占比52.98%,SP为15.52‰,而有机肥会使硝化作用增强,平均占比71.35%,SP为23.55‰。因此,在北京潮褐土地区菜地土壤施用有机肥对N2O有良好的减排效果,可为蔬菜生产中肥料的合理应用提供科学依据。     

东北农田黑土N2O排放研究进展

农田是温室气体氧化亚氮（N2O）的重要排放源,位于东北地区的黑土地是我国重要的粮食生产基地。目前我国农田N2O排放增速正在放缓,但是东北黑土区仍在加快。针对我国东北黑土区的自身特点和N2O排放研究现状,本文综合分析了黑土N2O排放特征、产生过程与影响因素。结果表明,东北农田黑土N2O-N背景排放量平均为0.56±0.29 kg·hm?2,施用化肥黑土N2O-N平均排放量为1.49±1.09 kg·hm?2,化肥氮诱导的N2O排放系数（EF）为0.45%±0.42%。与中国旱地和世界其他黑土区相比,东北农田黑土的背景排放量和EF均处于较低水平。这是因为在正常降雨条件下,东北黑土N2O主要是由硝化作用产生,反硝化作用受到活性碳缺乏的限制。冻融过程则可能促进反硝化作用进行,诱导春融期N2O出现爆发式排放。与我国其他农田相比,东北黑土N2O排放研究明显不足,今后应加强对不同区域黑土N2O排放的原位观测,阐明冻融过程N2O的产生机制,评估黑土N2O排放对气候变化的响应;同时应加强研究秸秆还田、有机肥施用等措施对N2O排放的影响效应,从而制定出黑土地质量提升和N2O减排的双赢措施。     

接种蚯蚓对施加秸秆的旱作稻田N2O排放的影响

通过田间试验研究了秸秆不同施用方式下接种蚯蚓(威廉腔环蚓,Metaphire guillelmi)对水稻旱作土壤N2O排放通量的影响。结果显示施加秸秆和接种蚯蚓增加了N2O的排放量。在秸秆表施的情况下,接种蚯蚓处理显著提高了N2O的排放量,从12.54 kg/hm2提高到14.94 kg/hm2 (P<0.05);但是在秸秆混施的情况下,接种蚯蚓处理未显著提高N2O的排放量。蚯蚓的存在使土壤NO3--N的含量显著提高,尤其是在混施秸秆的情况下。由于栽培期内NH4+-N变化幅度较小,不同处理NO3--N含量的变化决定了土壤矿质氮的分异。农田生态系统中蚯蚓对N2O排放的贡献主要体现在促进秸秆混入土壤,从而加快秸秆的分解和N2O的排放。     

加气灌溉温室番茄地土壤N2O排放特征

加气灌溉引起的土壤中氧气含量改变势必会影响N_2O的产生和排放。为了揭示加气灌溉对秋冬茬温室番茄地土壤N_2O排放的影响,2014年采用静态箱-气相色谱法对加气灌溉土壤N_2O排放进行原位观测,研究秋冬茬温室番茄地土壤N_2O排放对加气灌溉的动态响应。试验采用灌水量(充分灌溉、亏缺灌溉)和加气(加气、不加气)的双因素设计,设置4个处理,分别为加气亏缺灌溉(A1)、不加气亏缺灌溉(CK1)、加气充分灌溉(A2)和不加气充分灌溉(CK2)。结果表明:不同加气灌溉模式下土壤N_2O排放均主要集中在番茄果实膨大期,其他时期排放水平较低。加气和充分供水处理均增加了番茄整个生育期的土壤N_2O排放量,以A2处理最大(120.34 mg/m2),分别是A1和CK1处理的1.89和4.21倍(P0.01),而与CK2处理差异性不显著(P=0.078)。此外,不同灌水水平不加气处理,除N_2O排放主峰值点外,N_2O排放通量与土壤充水孔隙率(water-filled pore space,WFPS)存在指数正相关关系(P0.05),WFPS在46.0%~52.1%时观测到N_2O剧烈释放。可见,加气灌溉增加了温室番茄地土壤N_2O排放,且在亏缺灌溉条件下,加气灌溉对温室番茄地土壤N_2O排放的影响显著。研究结果为评估加气灌溉技术的农田生态效应及设施菜地温室气体减排提供参考。     

中国农田N2O排放通量原位观测研究的汇总分析

通过对已有文献资料的调研和整理,分析了1990--2008年间有关中国农田N2O排放通量田间原位观测的分布特征。结果表明,1990--2008年间中国农田N2O排放通量原位观测研究呈不断发展趋势,2002年后进入快速增加期。通量原位观测位点的空间分布不平衡,主要集中在长江中下游、华北和西南地区,东北、西北、华南地区观测位点较少;农田N2O排放通量原位观测在作物类型间差异明显,对稻田的研究占到数据组总数的36％,其次为小麦和玉米田,分别占24％和21％,紫云英田仅为0．2％。针对农田N2O排放通量原位观测研究的现状,建议今后需进一步关注西北和东北典型农田生态系统N2O排放观测研究;在测定大宗作物系统N2O排放的基础上,重点加强典型菜地N2O通量的原位观测;强调温室气体CO2、CH4和N2O的同步观测与同位素示踪等技术相结合,以寻求农业增产、增效与温室气体减排的系统机制与实现途径。     

Effects of nitrogen fertilization and irrigation on N2O emissions from a sandy soil in Germany

The aim of this study was to investigate the effect of supplemental irrigation on the amount of N₂O emissions on a sandy soil in north-east Germany. N₂O flux measurements were carried out over two vegetation periods from the emergence of plants to harvest. The level of N₂O emissions was low, which is typical for sandy soils in north-east Germany. In both periods, irrigation had no increasing effect on N₂O emissions. Relevant factors were the soil temperature and the soil water-filled pore space (WFPS), which were mainly influenced by weather conditions. This may indicate that nitrification was the main source of N₂O emissions. In conclusion, this study has confirmed that sandy soils under weather conditions of north-east Germany generally have a very low potential for N₂O emissions.     

加气灌溉水氮互作对温室芹菜地N2O排放的影响

为揭示加气条件下不同灌溉和施氮量对设施菜地N2O排放的影响,提出有效的N2O减排措施,该研究以温室芹菜为例,设置充分灌溉(1.0 Ep,I1;Ep为2次灌水间隔内φ20 cm标准蒸发皿的累计蒸发量)和亏缺灌溉(0.75 Ep,I2)2个灌溉水平和0 (N0)、150 (N150)、200 (N200)、250 kg/hm2 (N250)4个施氮水平,采用静态箱-气相色谱法对各处理土壤N2O的排放进行监测,并分析不同灌溉和氮肥水平下土壤温度、湿度、矿质氮(NH4+-N和NO3--N)、硝化细菌和反硝化细菌的变化,以及对土壤N2O排放的影响.结果表明:充分灌水温室芹菜地N2O排放显著(P＜0.05)高于亏缺灌溉;施氮显著(P＜0.05)增加了土壤N2O排放,N150、N200和N250处理的N2O累积排放量分别是N0处理的2.30、4.14和7.15倍.设施芹菜地N2O排放与土壤温度、湿度和硝态氮含量呈指数相关关系(P＜0.01),与硝化细菌和反硝化细菌数量呈线性相关关系(P＜0.01),而与土壤铵态氮没有显著相关关系.灌水和施氮提高芹菜产量的同时,显著增强了土壤N2O排放.综合考虑产量和温室效应,施氮量150 kg/hm2、亏缺灌溉为较佳的管理模式.该研究为设施菜地N2O减排及确定合理的水氮投入量提供参考.     

pH变化对中性土壤硝化过程N2O释放的影响

通过人为调节获得pH5．82、pH6．95和pH7．55的3种pH土壤,采用室内培养方法,研究了pH变化对土壤硝化过程N2O产生以及双氰胺（OCD）对硝化过程抑制作用的影响。结果表明,在好气培养2d内,土壤硝化速率与pH呈正相关关系;在12d的培养期间,土壤N2O释放总量随pH增大而增大,最大N2O释放量占施氮量的0．363％;pH变化影响土壤硝化作用的强弱以及硝化过程中N2O／N2的比例;pH变化对DCD的抑制作用影响显著,DCD对N2O释放总量的抑制率为34．4％-72．2％,当pH5．82时抑制作用最强。     

农田土壤N2O排放的连续自动测定方法

本文介绍了农田N2O排放连续自动测定系统的方法原理、系统整体构造和气路配置,并通过对华北平原旱地土壤夏玉米季N2O排放的连续观测,比较了连续自动测定方法与传统手动间歇取样测定方法的差异。结果表明,夏玉米季N2O排放具有明显的日排放规律,且在三叶期和十叶期施肥后存在明显的释放高峰;通过选取7:20、8:30、9:40、10:50、12:00、13:20、14:30、15:40、16:50和18:00不同采样时间的测定结果,分别模拟了间隔为3d和6d的排放总量,结果表明,间隔取样的累积排放结果与连续观测结果的差异,与采样当天中具体的采样时间紧密相关,间隔估算结果随着采样时间的延后具有先升高后降低的趋势,与N2O的日排放规律相一致。本研究中,不同时间间隔对估算结果影响不明显。     

Effects of soil moisture on gross N transformations and N2O emission in acid subtropical forest soils

Soil moisture changes, arising from seasonal variation or from global climate changes, could influence soil nitrogen (N) transformation rates and N availability in unfertilized subtropical forests. A ¹⁵?N dilution study was carried out to investigate the effects of soil moisture change (30–90 % water-holding capacity (WHC)) on potential gross N transformation rates and N₂O and NO emissions in two contrasting (broad-leaved vs. coniferous) subtropical forest soils. Gross N mineralization rates were more sensitive to soil moisture change than gross NH₄ ⁺ immobilization rates for both forest soils. Gross nitrification rates gradually increased with increasing soil moisture in both forest soils. Thus, enhanced N availability at higher soil moisture values was attributed to increasing gross N mineralization and nitrification rates over the immobilization rate. The natural N enrichment in humid subtropical forest soils may partially be due to fast N mineralization and nitrification under relatively higher soil moisture. In broad-leaved forest soil, the high N₂O and NO emissions occurred at 30 % WHC, while the reverse was true in coniferous forest soil. Therefore, we propose that there are different mechanisms regulating N₂O and NO emissions between broad-leaved and coniferous forest soils. In coniferous forest soil, nitrification may be the primary process responsible for N₂O and NO emissions, while in broad-leaved forest soil, N₂O and NO emissions may originate from the denitrification process.