农田土壤N2O生成与排放影响因素及N2O总量估算的研究

综述了国内外农田土壤N2 O生成与排放及其影响因素、N2 O排放测定技术及总量估算等方面的研究进展 ,指出硝化与反硝化过程均可产生N2 O ,而影响硝化、反硝化过程的土壤水分含量、温度、pH、有机碳含量和土壤质地等是影响农田土壤N2 O生成与排放的重要因素。根据我国各地农田土壤N2 O排放通量测定结果及相应模型分析 ,初步估算全国农田土壤N2 O年排放总量为N 398Gg ,约占全球农田土壤排放总量的 1 0 % ,其中旱田N2 O年排放总量为N 31 0Gg ,水田为N 88Gg。     

抑制剂对海南土壤中硝化作用及N2O排放的影响

通过室内培养试验研究4种肥料增效剂对尿素在海南土壤中氮素转化和N₂O排放的影响,以期筛选出适合海南土壤的氮肥增效剂类型。培养试验设单施尿素（CK）、尿素 + 长效复混肥添加剂（加入尿素量的8‰,NAM）、尿素 + 双氰胺（加入尿素量的3.5%,DCD）、尿素 + 3,4-二甲基吡唑磷酸盐（加入尿素量的1%,DMPP）、尿素 + 2-氯-6-三氯甲基吡啶（加入尿素量的8‰,NMAX）5个处理。在培养过程中定期测定土壤理化性质、铵态氮和硝态氮含量以及N₂O排放量的变化,以分析不同增效剂对土壤氮素形态及N₂O排放的影响。结果表明:添加增效剂处理土壤的pH、有机质、全氮和速效钾等均与CK无显著差异,但土壤速效磷含量显著降低。培养过程中,除DCD外,DMPP、NAM和NMAX处理铵态氮浓度一直处于较低水平,而土壤硝态氮含量缓慢增长,显示出明显的硝化抑制效果。与CK处理相比,添加抑制剂处理土壤N₂O浓度峰值延后,累计排放量显著降低,但不同抑制剂间差异不显著。综合比较硝化抑制作用及N₂O减排效果,可以认为添加长效复混肥添加剂（NAM）、3,4-二甲基吡唑磷酸盐（DMPP）和2-氯-6-三氯甲基吡啶（NMAX）等抑制剂的肥料适宜应用于海南水稻土。     

不同水分条件下土壤N2O排放的动力学方程模拟

[目的]水分对土壤N₂O排放有重要影响。运用混合动力学方程模拟不同水分条件下土壤N₂O累积排放的过程,分析土壤水分对N₂O产生途径的影响及其变化规律,为通过改善土壤管理降低N₂O气体排放提供理论和实践指导。[方法]通过室内培养试验,研究了不同水分条件[40%WHC,60%WHC,80%WHC,100%WHC和淹水处理,WHC(田间持水量)]下土壤N₂O排放特征、硝铵态氮含量和氧气消耗动态变化。[结果](1)N₂O排放速率24 h时达到最大,淹水处理[3.46μg/(kg·h)]是其他处理的54.5～178.9倍。(2)土壤N₂O累积排放量均随着培养时间的延长而增加,淹水处理的快速上升阶段为前48 h,而其他处理为前96 h。培养结束时的土壤N₂O累积排放量,淹水处理(44.6μg/kg)分别是40%WHC,60%WHC,80%WHC和100%WHC的67.1,29.2,20.8,10.4倍。(3)除淹水条件下,伪...     

黄土性土壤剖面中N2O排放的研究初报

用田间原位土壤探头测定法和乙炔抑制未扰动土柱法 ,对黄土性土壤N2 O的排放进行了研究。试验结果表明 ,黄土性土壤N2 O的排放量存在着明显的季节和空间变异。季节变化与田间水分因子密切相关 ,N2 O高峰常出现在灌水 (降水 ) 3天后 ,施肥处理和对照的趋势完全一致。全年中八月份各土层N2 O浓度最高 ;在最高峰值时 ,施肥处理的N2 O浓度几乎是对照处理的 2 .5倍。土壤剖面中N2 O的浓度的顺序是 1 0cm <30cm <1 50cm <90cm <60cm ,以 60～90cm土层最高。影响黄土性土壤反硝化的主要因子是作为微生物能源和碳源的有机物质 ,在碳源充足时 ,土壤的硝态氮含量和水分因子是限制因子。     

控释氮肥与水溶肥配施减少设施土壤N2O排放的机理

【目的】控制N₂O排放是提高氮肥利用和环境效益的一个重要任务。在滴灌条件下,研究以控释氮肥替代尿素基施减少设施土壤N₂O排放的机制,并探讨减少氮肥投入的可能性。【方法】在大棚内布设小区试验,供试番茄品种为‘盛世辉煌’,氮肥40%基施,60%分3次随水滴灌追施。试验以不施氮肥为对照 (CK),设:常规化肥用量 (基施尿素,总N量440 kg/hm2,U);常规化肥用量减氮20% (基施尿素,总N量376 kg/hm2,–20%U);控释氮肥常规用量 (基施控释氮肥,总N量440 kg/hm2,CRU);控释氮肥常规用量减氮20% (基施控释氮肥,总N量376 kg/hm2,–20%CRU) 4个处理。施底肥后15天内每天取气体样1次;追肥后每2天取气体样1次,连续取样3次;其余时间间隔5～7天取气体样1次。静态箱–色谱法测定土壤N₂O排放通量;在定植后40、80和120天取土样测定土壤理化性质;用实时荧光定量PCR检测相关功能基因数量变化;收获后测产。【结果】控释氮肥与水溶肥配施导致基肥N₂O排放峰值出现时间从第8～13天延迟到第28～32天,并且显著降低了其N₂O排放峰值,所有处理追水溶肥后均在3～5天出现N₂O排放峰值,而控释氮肥与水溶肥配施降低了此阶段N₂O排放峰值。相同氮肥施用量条件下,控释氮肥与水溶肥配施显著降低了基肥期土壤N₂O排放通量和累积排放量,降低了追肥期土壤N₂O排放通量和累积排放量,显著降低了番茄生长季土壤NH₄+-N和NO₃?-N含量与微生物功能基因AOA amoA、AOB amoA和nirK数量,降低了nirS数量。与U处理相比,CRU处理增加番茄产量和经济效益,生长季土壤N₂O累积排放量减少了24.8%,差异显著,同时显著降低了N₂O排放强度;与–20%U处理相比,–20%CRU处理增加番茄产量和经济效益,N₂O累积排放量减少了22.1%,亦显著降低了N₂O排放强度 (P < 0.05)。【结论】在常规用氮量和减氮20%用量下,以缓释氮肥代替尿素基施,不仅可显著增加番茄的产量和效益,还显著推迟了番茄生长初期N₂O释放高峰的出现,减少了整个生育期N₂O的排放强度和累积排放量。其主要原因在于缓释氮肥有效控制了土壤中NH₄+-N和NO₃?-N含量的变化,进而减少了与硝化和反硝化相关的微生物数量。在使用缓释肥做基肥时,适当减少氮肥投入不会降低番茄的产量。     

温度对旱田土壤N2O排放的影响研究

以南方亚热带代表性旱田土壤－贵州玉米－油菜轮作田、大豆－冬小麦轮作田和休耕地为研究对象，同步观测了整轮作期土壤N2O排放通量和温度的季节变化。同时，采用DNDC模型定量探讨了未来气温变化对土壤N2O排放的潜在影响。结果表明，温度是土壤N2O排放通量规律性日变化的最主要控制因素；除大豆地外，其他作物生长季节和休耕地的N2O排放通量季节变化与温度之间均存在一定程度的正相关性，其中冬季休耕地的N2O排放通量与温度间存在弱指数函数关系。模型检验结果表明，除大豆地外，其余试验地的N2O排放通量均随年均气温升高而升高，在冬春季，土壤N2O排放通量对气温变化的敏感性强于夏秋季，尤其以冬春季休耕地受体气温变化的影响最为显著。     

土壤水分状况对CH4氧化,N2O和CO2排放的影响

实验室培育试验表明，土壤氧化ＣＨ４，排放Ｎ２Ｏ和ＣＯ２的最佳水分含不量。水稻土氧化ＣＨ４的最佳水分含同于半干旱草地土壤，均接近于土壤环境常年水分含量。水稻土Ｎ２Ｏ排放量随着水分含量的下降而增加，半干旱草地土壤则随着水分含量的下降而减少，表明背离土壤环境上水分含量越远，Ｎ２Ｏ的排放量越大。因而，ＣＨ４氧化和Ｎ２Ｏ排放对土壤水分含量的反应呈极显著的负相关性。ＣＯ２排放的最佳水分含量接近或高于ＣＨ４氧化     

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.     

控释肥施用对小麦生长期N2O排放的影响

通过田间试验,采用静态箱法研究不同施氮水平下控释肥和尿素(N 0、100、200、270 kg hm-2)对麦季N2O排放的影响。结果表明,与对照相比,整个小麦生长季N2O排放量均随尿素和控释肥施用量的增加呈指数增加(32%～164%,p<0.05),但控释肥处理增加程度则较尿素处理缓和;施用控释肥可以有效抑制小麦生长季N2O排放(p<0.05),控释肥对N2O的减排量随着施氮量的增加而增加。小麦产量随尿素施用量的增加呈抛物线增加(24%～43%,p<0.05),随控释肥施用量的增加亦呈抛物线增加(30%～45%,p<0.05);与施用相同水平尿素相比,施用控释肥的小麦产量略有增加,但无显著差异(p>0.05)。单位产量N2O排放量随尿素施用量的增加而呈指数增加(31%～114%,p<0.05),随控释肥施用量的增加而呈抛物线增加(2%～50%,p<0.05);施用控释肥可以有效抑制小麦生长季单位产量N2O排放(p<0.05),控释肥对单位产量N2O的减排量随着施氮量的增加而增加。各处理N2O排放量与土壤水分存在显著正相关(p<0.05),与土壤NH4+-N、NO3--N浓度和土温不呈明显线性关系(p>0.05)。     

水分状况对水田土壤N2O排放的影响

通过室内培养试验,研究了不同水分含量下水稻土的Ｎ２Ｏ排放,结果表明,在水分含量相当于田间持水量时,土壤具有最大的Ｎ２Ｏ排放速率,当水分含量在田间持水量之上时,反硝化作用是Ｎ２Ｏ的主要来源。水分含量在田间持水量之下时,尽管硝倾作用强烈,但Ｎ２Ｏ排放量较小。通过温室盆栽试验研究了不同水分管理措施下,水稻土Ｎ２Ｏ和ＣＨ４的排放,同常规水分管理方式相比,长期淹水显著增加ＣＨ４的排放而减少了Ｎ２Ｏ的排放。相反,湿润灌溉的处理在整个水稻生长期内没有明显的ＣＨ４排放,但其Ｎ２Ｏ排放对水分状况敏感,出现数次峰值,从而总排放量远高于其它两处理。     

肥料减量深施对土壤N2O排放和冬油菜产量的影响

为揭示肥料深施条件下减量施肥对土壤N2O排放及作物产量的影响,提出有效的减氮减排及增产增效措施,该研究以冬油菜为对象,设置肥料深施条件下当地推荐缓释肥量（750 kg/hm2,N-P2O5-K2O:25-7-8）的100%（DF100）、80%（DF80）和60%（DF60）3个施肥水平,以地表撒施当地推荐缓释肥量（BF100）和不施肥（F0）为对照,共5个处理;采用静态箱-气相色谱法对N2O排放进行原位监测,分析不同施肥处理对土壤N2O排放、土壤充水孔隙率（Water-Filled Pore Space, WFPS）、土壤温度及冬油菜产量的影响。结果表明：较地表撒施相比,肥料深施土壤N2O排放量增加了13.3%,但不显著（P>0.05）;冬油菜产量显著增加了20.1%,肥料偏生产力（Partial Factor Productivity,PFP）和农学利用率（Agronomic Efficiency,AE）分别显著提高了20.1%和31.9%（P<0.05）。减量施肥显著减小了土壤N2O排放、冬油菜产量及肥料利用率（P<0.05）,DF100处理较DF80、DF60和F0处理土壤N2O排放量分别增加了22.7%、42.5%和153.7%;DF100处理冬油菜产量分别是DF80、DF60和F0处理的1.30、2.24和3.24倍;DF100处理较DF80和DF60处理PFP分别增加了3.8%和34.5%且AE分别增加了19.7%和201.3%。综合考虑产量和温室效应,在深施当地推荐缓释肥施用量的基础上能够适当减量施肥,但需高于600 kg/hm2。该研究为冬油菜区N2O减排及油菜机械化直播种植合理施肥提供参考。     

不同秸秆还田模式与氮肥施用量对土壤N2O排放的影响

以山东省桓台县为试验地点,分析在高产条件下,不同秸秆还田模式和氮肥施用量对农田N2O排放的影响.试验结果表明,氮肥施用量与秸秆还田模式都是影响土壤N2O排放的重要因素;小麦秸秆还田可以大大降低土壤N2O的排放,施用有机粪肥是影响N2O排放的另一重要因素.     

不同水肥处理对设施菜地N2O排放的影响

设施菜地是N2O排放的重要来源。本文通过田间试验对北京地区不同水肥处理的设施有机大白菜进行了全生长季N2O排放监测,以期为设施菜地N2O减排提供数据支撑。试验为灌溉和施氮量的双因素设计,分别为高灌溉量下的常规施氮（高氮 HN1）、 优化施氮（低氮 HN2）和不施氮（HCK）以及低灌溉量下的常规施氮（LN1）、 优化施氮（LN2）和不施氮（LCK）处理。结果显示,不同灌溉量对大白菜产量影响不显著,但常规施氮处理均显著高于优化和不施氮处理。试验初期,土壤N2O排放通量较高,随后逐渐降低; 到第30 d,各施氮处理已累积释放了生育期N2O排放总量的80%以上; 灌水对N2O排放的影响显著,试验期间灌溉三次后均出现排放高峰,且高灌溉量下各处理N2O的排放通量均高于低灌溉处理。常规施氮N2O排放通量高于优化施氮处理,并均显著高于不施氮处理。各施氮处理的N2O排放系数介于0.29%~0.39%之间。     

综合产量和土壤N2O排放的马铃薯施氮量分析

施氮可提高作物产量,但同时也增加温室气体N_2O的土壤排放量。研究施氮量与产量和土壤N_2O排放的关系,对保障作物产量并兼顾环境效应的农业生产实践具有重要指导意义。该研究设置N0(0)、N1(67.5 kg/hm~2)、N2(125 kg/hm~2)、N3(187.5 kg/hm~2)4个施氮水平,采用静态箱-气相色谱法对土壤N_2O排放进行田间原位测定,研究施氮量对马铃薯产量、土壤N_2O排放的影响,分析综合产量与土壤N_2O排放的合理施氮量。结果表明:施氮显著增加马铃薯产量和土壤N_2O累积排放量,较不施氮(N0)处理,N1、N2和N3处理马铃薯产量增加78.5%、93.1%和95.6%;生育期N1、N2和N3处理马铃薯土壤N_2O累积排放量分别是N0处理的2.3、4.4和6.7倍。同时,随施氮量增加,N_2O排放系数、硝态氮强度和单产N_2O排放量均显著增加。在低氮处理(N0、N1)时,土壤N_2O排放通量与土壤温度、湿度显著正相关,而在高氮水平时,土壤N_2O排放通量与土壤硝态氮含量显著正相关。施氮67.5 kg/hm~2可确保研究区马铃薯产量并有效降低土壤N_2O排放。     

施氮方式对玉米氮吸收及土壤养分、N2O排放的影响

通过3年定位试验,研究不施氮肥、农民传统施氮、比传统施氮减量20%、减氮20%配合秸秆还田、减氮20%施用包膜尿素处理对玉米年际产量、植株氮吸收、土壤养分变化及N2O排放的影响。结果表明:包膜尿素处理产量最高,比空白处理增产18.50%,比产量次高的秸秆还田处理仅增产0.51%,二个处理间产量差异不显著;包膜尿素处理和秸秆还田处理可增加植株氮的吸收固定;秸秆还田处理的肥料利用率和植株总氮积累量高于包膜尿素处理,但其氮收获指数最低,为0.606,从注重品质角度,包膜尿素处理的效果略好于秸秆还田处理;各施肥处理都比空白处理提高了土壤主要养分含量,但从有机质、全氮、有效磷和速效钾含量提升综合评价,包膜尿素处理和秸秆还田处理对土壤的培肥作用好于农民习惯施肥处理;秸秆还田处理的N2O-N季节排放总量和排放系数都最高,分别为N 1.50 kg·hm-2·季-1和0.27。因此,从保产稳产、培肥地力、提升品质、减少N2O排放综合考虑,建议推广比农民习惯施肥量减少氮量20%的包膜尿素一次性施入在玉米生产中的应用。     

水肥气耦合滴灌番茄地土壤N2O排放特征及影响因素分析

为了解水肥气耦合滴灌下不同水肥气调控措施对土壤N_2O排放的影响,该研究设置施氮量(低氮和常氮)、掺气量(不掺气和循环曝气处理)和灌水量(低湿度和高湿度处理)3因素2水平完全随机试验,通过静态箱-气相色谱法、q PCR技术和结构方程模型,系统研究了不同水肥气组合方案下温室番茄地土壤N_2O排放特征及其与相关影响因素之间的关系。结果表明,水肥气耦合滴灌下N_2O排放峰值出现在施氮后2 d内,其余时期N_2O排放通量较低且变幅较小。施氮量、掺气量和灌水量的增加可增加土壤N_2O排放通量和排放总量。其中,高湿度条件下N_2O排放总量较低湿度平均增加了30.14%,曝气条件下N_2O排放总量较对照平均增加了35.16%,常氮条件下N_2O排放总量较低氮平均增加了33.83%。施氮量、掺气量和灌水量的增加可提高温室番茄的产量和氮肥偏生产力。土壤NH4+-N和NO3--N含量对N_2O排放的总效应为0.60和0.79,是影响水肥气耦合滴灌下土壤N_2O排放的主导因子。综合考虑作物产量、N_2O排放总量和氮肥偏生产力,常氮曝气低湿度处理是适宜的水肥气耦合滴灌方案。     

基于双同位素图谱评估肥料类型对滴灌白菜地N2O来源的影响

N2O是一种重要的温室气体,菜地高水高肥导致其排放量大。该研究通过解析滴灌条件下不同肥料处理对白菜地N2O排放的影响,以阐明滴灌下不同肥料处理的N2O来源,为菜地土壤N2O减排提供理论依据。设置无机复合肥（NPK）、有机肥（M）、无机水溶肥（WS）和无肥（NF）4种常见肥料处理,采用滴灌方式灌溉,收集菜地土壤排放的N2O,并利用稳定同位素技术分析N2O的同位素特征值,通过15N在N2O分子中的位置偏好值、N2O和H2O之间的净同位素效应值搭建双同位素图谱,分析N2O产生途径及其贡献。结果表明：对于NPK、M、WS和NF处理,N2O排放通量分别为1 074、146.5、116.2和112.9 μg/(m2·h);NPK、M、WS处理的氮肥利用效率分别为45.1%、22.0%、45.2%;NPK、M、WS和NF处理下N2O主排期的硝化作用贡献分别约为38%、46%、54%和49%,N2O主排期的N2O还原程度分别约为14%、71%、46%和70%。可见,无机水溶肥处理显示了最高的氮素利用效率和较低的N2O排放量,且其与无机复合肥处理的N2O还原程度都相对较低不利于反硝化过程中的N2O减排;有机肥处理则有最高的N2O还原程度,是减少反硝化作用N2O产生的主要途径。综合考虑,该研究推荐菜地施肥时采用有机肥作为底肥,管理过程中配合水肥一体化技术,达到促进N2O还原以减少N2O排放和提高肥料氮素利用效率的效果。     

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。