改性尿素对土壤N2O排放的影响

N2O是仅次于CO2和CH4的第三种温室气体,改性尿素是减少农田N2O排放的一种重要途径。通过室内瓶培养试验,研究几种改性尿素对旱田和稻田土壤N2O排放的影响,结果表明:当旱田土壤含水量较低(23%)时,NI(尿素 硝化抑制剂)的N2O减排效果最好,其次为FL(尿素 HQ DCD)。当旱田土壤含水量较高(34%)时,FL的N2O减排效果最好,其次为NI。当稻田土壤处于淹水状态时,MEI(包被尿素)的N2O减排效果最好,其次为FL。结果对农田选用优良改性尿素、环境保护和可持续发展具有指导意义。     

脲酶抑制剂对石灰性土壤尿素转化及N2O排放的影响

通过研究脲酶抑制剂对土壤中尿素转化的影响,揭示土壤各形态氮对N2O的贡献,为控制石灰性土壤氮素损失及提高氮肥利用率提供理论依据。在室内恒温培养条件下(25℃),研究了正丁基硫代磷酰三胺(NBPT)、醋酸棉酚、硫代硫酸铵3种脲酶抑制剂对石灰性土壤各形态氮素转化与脲酶抑制率的影响,同时在人工气候室(昼夜)通过Unisense N2O微电极法对各处理土壤N2O浓度进行了原位实时监测。结果表明:尿素施入土壤1 d后50%已迅速水解,3d后完全水解。1~14d各脲酶抑制剂均可显著抑制尿素水解,尿素+NBPT处理的土壤尿素残留量显著高于其他处理,其脲酶抑制率为33.6%;NBPT处理的土壤NH+4-N含量低于其他各处理(P0.05),在第7d分别比尿素、尿素+硫代硫酸铵、尿素+醋酸棉酚处理的降低了64.8%、63.5%、70.9%。土壤N2O浓度在第1~4 d较低,第4d后迅速上升,第6 d升至峰值,随后呈明显下降趋势(第6~9 d)。第9~14d各处理N2O的排放表现为尿素尿素+醋酸棉酚尿素+硫代硫酸铵≥尿素+NBPT。各形态氮与N2O浓度的通径系数分别为NO-3-N(0.641)NH+4-N(0.356)Urea-N(0.255),通径相关和线性相关均表明NO-3-N含量与N2O浓度呈显著正相关,是制约N2O排放的主导因素。石灰性土壤施用脲酶抑制剂可抑制土壤尿素水解转化,有效降低土壤N2O浓度,3种脲酶抑制剂中NBPT效果最佳。     

干旱地区农田生态系统中N2O排放研究

综述了土壤水分和通气、土壤质地、土壤pH值、土壤温度及土壤微生物等因素对农田N2O排放的影响,指出了继续深入研究这些因素对农田N2O排放的综合影响机理及其与N2O排放量之间的数量关系应是未来的研究重点。     

控释肥对土壤氮素反硝化损失和Ｎ２Ｏ排放的影响

在实验室培养条件下,研究了3种控释肥对土壤氮素硝化反硝化损失和N2O排放的影响.结果表明,控释肥具有明显控制氮素释放的作用.在培养的前23d.控释肥处理的土壤NH+4-N含量低于尿素处理,而后则高于尿素处理.各肥料处理土壤NO-3-N含量均随培养时间逐渐增加,但不同肥料处理间差异不显著.28d培养期间,施入控释肥的土壤反硝化氮损失量为30.33～30.91mgN·kg-1土,比施加尿素处理土壤低13.83～14.41 mgN·kg-1土,差异达到显著水平(P<0.05),控释肥降低氮肥的反硝化损失达3.45～3.60个百分点.控释肥处理土壤N2O累积释放量约为15.71～20.45 mgN·kg-1土,比尿素处理高0.86～5.60 mgN·kg-1土,但差异未达到显著水平.     

硝化抑制剂和生物炭对菜地土壤N_2O与CO_2排放的影响

为探究硝化抑制剂双氰胺和生物炭对菜地土壤N_2O和CO_2排放的影响,采用室内静态培养的方式测定相同氮肥用量下菜地土壤添加双氰胺和生物炭后N_2O和CO_2的排放通量和累积排放量。结果表明,氮肥处理的N_2O累积排放量较控制处理(CK)提高了14倍,达1 192.03 ng/m~2;双氰胺和生物炭处理的N_2O累积排放量分别为100.15,387.79 ng/m~2,较氮肥处理分别降低了91.6%和67.5%。硝化抑制剂对CO_2也有减排作用,其CO_2累积排放量为238.47μg/m~2,较氮肥处理降低56.4%;而生物炭处理的CO_2累积排放量较氮肥处理增加了46.2%。综上所述,氮肥的施用显著提高了土壤N_2O和CO_2的排放通量和累积排放量;双氰胺可有效降低因氮肥施用导致的土壤N_2O和CO_2的排放;生物炭对N_2O排放有一定的减排作用,但会促进土壤CO_2的排放。     

氮肥形态对菜地土壤N2O 排放 与小白菜产量的影响

为了明确不同形态氮肥施用对广东菜地土壤N2O排放和蔬菜产量的影响,利用盆栽试验,用密闭式静态箱法,对施用酰胺态氮(尿素)、铵态氮(硫酸铵)、硝态氮(硝酸钙)和对照菜地土壤N2O排放进行连续监测,并对蔬菜产量、养分含量等进行分析。结果表明:施用不同形态氮肥明显增加了菜地土壤N2O排放通量,各处理排放通量高峰出现在施肥后2 d和3 d,从大到小依次为施酰胺态氮0.22 mg/m2·h、施硝态氮0.18 mg/m2·h、施铵态氮0.14 mg/m2·h、对照0.11 mg/m2·h,施肥后6 d排放通量与对照持平。施用不同形态氮肥与对照比,显著提高了蔬菜干物质积累量、植株氮含量,但各形态氮肥处理干物质积累量之间无显著差异。说明施用铵态氮(硫酸铵)能够有效降低N2O排放,同时保证蔬菜产量。     

密度调控对女贞人工林土壤N2O排放的影响

以江苏省扬州市江都区女贞人工林为对象,研究了密度调控对其土壤N2O排放通量的影响。结果表明,3种密度下土壤N2O排放通量均是秋季和春季较高,冬季最低。秋季时,3种密度下N2O排放通量大小比较为4225株·hm-2(9.985μg m-2·h-1)1050株·hm-2(8.195μg·m-2·h-1)2275株·hm-2(6.971μg·m-2·h-1),但各密度间差异不显著(P0.05)。冬季时,N2O排放通量下降明显,其中4225株·hm-2密度(-10.355μg·m-2·h-1)和2275株·hm-2密度(-2.716μg·m-2·h-1)均为负值,且两者明显低于1050株·hm-2密度下N2O排放通量(2.629μg·m-2·h-1)。春季伴随着温度的回升,各密度下N2O排放通量均显著增加,并达到4个季度中的最高值,其中2275株·hm-2密度下排放通量最低(7.513μg·m-2·h-1),且与4225株·hm-2(11.839μg·m-2·h-1)和1050株·hm-2(12.175μg·m-2·h-1)密度间差异达到极显著水平(P0.01)。夏季时,3种密度下N2O排放通量分别为4225株·hm-2(3.201μg·m-2·h-1),2275株·hm-2(7.658μg·m-2·h-1)和1050株·hm-2(6.804μg·m-2·h-1),各密度间差异并不显著(P0.05)。土壤N2O排放通量与土温呈极显著正相关(P0.01),与NH4+-N和NO3--N含量间则呈极显著负相关(P0.01)。土壤氮矿化速率与N2O排放通量也呈线性相关极显著(P0.01),说明密度调控作用于土壤因子,并对N2O排放产生明显影响。     

氮磷添加对杉木人工林土壤N2O排放的影响

[目的]研究氮磷添加对杉木人工林土壤N2O排放的影响.[方法]采用静态箱-气相色谱法,研究空白对照(CK)、低氮(N1)、高氮(N2)、磷添加(P)、低氮加磷(N1P)和高氮加磷(N2P)这6种施肥处理对杉木人工林土壤N2O排放的影响.[结果]土壤N2O的排放主要受施肥及土壤温度影响,而土壤湿度与土壤N2O之间相关性不显著.土壤N2O排放季节差异较大量,夏季占全年的67％,其他3个季节之间差距较小.N1、P和N1P处理对土壤N2O排放的促进作用不显著,N2和N2P能显著增加土壤N2O的排放.[结论]该研究可为杉木人工林的合理施肥及减少森林土壤N2O的排放提供科学依据.     

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。     

硝化和反硝化过程对林地和草地土壤N2O排放的贡献

【目的】明确好气条件下硝化和反硝化过程对林地和草地土壤N2O排放的贡献,比较温度变化对两个过程排放贡献的影响。【方法】通过室内好气培养试验（60%WHC）,采用15N同位素标记技术测定林地和草地土壤在10℃和15℃下铵态氮、硝态氮和N2O的15N丰度,计算硝化和反硝化过程对N2O排放的贡献。【结果】好气培养条件下,林地和草地土壤中的硝化作用和反硝化作用同时发生,硝化作用对N2O排放的贡献为53.1%―72.0%,是N2O排放的主要过程。培养期间林地土壤中反硝化过程对N2O排放的平均贡献为44.9%,显著大于草地土壤（28.9%）,而硝化过程对N2O排放的平均贡献为55.1%,显著小于草地土壤（71.1%）。温度增加显著促进了土壤中N2O的排放,但是对硝化和反硝化过程的N2O排放贡献没有影响。【结论】好气条件下硝化作用是土壤中N2O排放的主要过程,但反硝化作用仍占有很大比例。     

Reduction of N2O emissions by DMPP depends on the interactions of nitrogen sources (digestate vs. urea) with soil properties

The inhibition of nitrification by mixing nitrification inhibitors (NI) with fertilizers is emerging as an effective method to reduce fertilizer-induced nitrous oxide (N₂O) emissions.  The additive 3,4-dimethylpyrazole phosphate (DMPP) apparently inhibits ammonia oxidizing bacteria (AOB) more than ammonia oxidizing archaea (AOA), which dominate the nitrification in alkaline and acid soil, respectively.  However, the efficacy of DMPP in terms of nitrogen sources interacting with soil properties remains unclear.  We therefore conducted a microcosm experiment using three typical Chinese agricultural soils with contrasting pH values (fluvo-aquic soil, black soil and red soil), which were fertilized with either digestate or urea in conjunction with a range of DMPP concentrations.  In the alkaline fluvo-aquic soil, fertilization with either urea or digestate induced a peak in N₂O emission (60 μg N kg^–1 d^–1) coinciding with the rapid nitrification within 3 d following fertilization.  DMPP almost eliminated this peak in N₂O emission, reducing it by nearly 90%, despite the fact that the nitrification rate was only reduced by 50%.  In the acid black soil, only the digestate induced an N₂O emission that increased gradually, reaching its maximum (20 μg N kg^–1 d^–1) after 5–7 d.  The nitrification rate and N₂O emission were both marginally reduced by DMPP in the black soil, and the N₂O yield (N₂O-N per NO₂^–+NO₃^–-N produced) was exceptionally high at 3.5%, suggesting that the digestate induced heterotrophic denitrification.  In the acid red soil, the N₂O emission spiked in the digestate and urea treatments at 50 and 10 μg N kg^–1 d^–1, respectively, and DMPP reduced the rates substantially by nearly 70%.  Compared with 0.5% DMPP, the higher concentrations of DMPP (1.0 to 1.5%) did not exert a significantly (P<0.05) better inhibition effect on the N₂O emissions in these soils (either with digestate or urea).  This study highlights the importance of matching the nitrogen sources, soil properties and NIs to achieve a high efficiency of N₂O emission reduction.     

硝化/脲酶抑制剂对石灰性潮土N2O减排效果及氮素转化的比较

以华北平原石灰性潮土为对象,采用室内静态培养方法,在土壤中添加不同类型的抑制剂(硝化抑制剂、脲酶抑制剂),监测N_2O和无机氮随时间变化的特征,对比分析何种添加剂减排N_2O效果明显,为其在农业生产中的应用提供科学依据。试验设置7个处理:不施肥(CK);只施尿素(U);尿素和2-氯-6-三氯甲基吡啶(Nitrapyrin,由中化集团公司代理)同时施用(U+NP);尿素和推荐用量2-氯-6-三氯甲基吡啶(Nitrapyrin,由陶氏化学公司代理)同时施用(U+NPD);尿素和2倍推荐用量2-氯-6-三氯甲基吡啶(Nitrapyrin,由陶氏化学公司代理)同时施用(U+2NPD);尿素和双氰胺同时施用(U+DCD);尿素和N-丁基硫代磷酰三胺同时施用(U+n BPT),共培养56 d。在培养第1、2、3、5、7、10、14、19 d采气测定N_2O和CO_2,气体监测到培养第19 d为止;在培养的第0、1、3、7、14、21、28、42、56 d进行破坏性取样,监测土壤氮素转化。结果表明:供试硝化抑制剂能够降低87.4%~99.6%的N_2O排放,脲酶抑制剂降低30.0%N_2O排放;氮素转化过程中,硝化抑制剂处理只有0.03%~0.84%的铵态氮转化为N_2O,脲酶抑制剂处理有4.69%的铵态氮转化为N_2O。DCD和陶氏公司Nitrapyrin产品在抑制N_2O排放的效果上无显著差异,与推荐用量陶氏公司Nitrapyrin相比,施用2倍推荐量并没有显著降低N_2O排放。综上,供试硝化抑制剂能够显著降低石灰性土壤N_2O的排放,减排效果最好的处理为U+NP,陶氏公司Nitrapyrin产品按推荐用量施用即可。     

福建省N_2O排放清单及其特征分析

通过核算福建省1980-2013年N_2O的排放清单,分析了N_2O的排放特征.结果表明:1980-2013年,福建省N_2O总排放量从19.2 Gg增加到37.6 Gg;在N_2O的排放源中,按照排放贡献比例从大到小排列依次为农用地、畜禽粪便管理、废水处理和能源消费活动;而按照增长速度从大到小排列依次为能源消费活动、废水处理、农用地和畜禽粪便管理.表明减少农田氮肥施用量是减少福建省N_2O排放的关键.     

不同土壤环境因素对复合改性矿物包膜尿素氮素释放的影响

在室内模拟4种不同的土壤环境因素(含水量、温度、质地、微生物),研究其对3种复合改性矿物包膜尿素(M、L、H)氮素释放的影响。结果表明,土壤质地和土壤含水量为田间持水量的35%~100%时,对3种复合改性矿物包膜尿素的氮素释放无显著性差异,说明土壤质地和水分条件不是影响复合改性矿物包膜尿素氮素释放的主要因素。但土壤温度和土壤微生物对3种复合改性矿物包膜尿素的氮素释放影响显著,培养温度由25℃升高到35℃,其氮素累积释放率分别增加27.65%,10.16%和20.32%;与不灭菌处理相比,土壤灭菌时其氮素累积释放率分别降低43.28%,45.16%和28.27%。说明在适合的水分和温度条件下,土壤中的微生物种类及其活性对复合改性矿物包膜尿素的氮素释放具有很大的影响。     

石灰氮对尿素的增效作用和在青菜生产中的应用

研究了石灰氮对尿素的增效作用。结果表明，石灰氮对硝化作用有明显的抑制效应，并能抑制脲酶活性，延缓尿素水解。石灰氮作为氮肥增效剂添加到尿素中，可提高尿素氮的利用率，使青菜产量增加，硝酸盐含量降低。其添加量以尿素量的１０％－２０％为宜。     

Effects of nitrogen application and maize growth on N2O emission from soil

Using the pot experiment and closed static chamber-gas chromatography (GC) technique, this paper studied the effects of nitrogen application (150 and 300 mg/kg soil) and maize growth on N₂O emission from soil. In maize-planted soil, the N₂O emission rate increased with increasing N application rate, its peak appeared at the seedling stage, and there was no significant correlation between N₂O emission rate and air temperature. Contrarily, in exposed soil, the peak of N₂O emission rate occurred at the later stages of the experiment, and there was a significant exponential correlation between soil N₂O emission rate and air temperature, in which Q ₁₀ (the value of soil N₂O emission rate responding to temperature) was 4.4 and 3.2 in high and low N applications. The total amount of N₂O emission increased remarkably with increased N application rate in both planted and un-planted soils. N₂O emission inventory from exposed and maize-planted soils in high N application was 2.5 and 1.6 times as high as that in low N application, respectively. In the same N application rate, N₂O emission inventory in high and low N application from exposed soil was 12 and 7.5 times as high as that from maize-planted soil, respectively. As compared with exposed soil, maize growth reduced N₂O emission by 92% and 87%, respectively, at high and low N application rates. In summary, maize growth and nitrogen application not only affected the seasonal variation and magnitude of N₂O emission from soil, but also altered the relationship between air temperature and soil N₂O emission. __________ Translated from Chinese Journal of Applied Ecology, 2005, 16(1): 100–104 [译自: 应用生态学报]     

控释肥和硝化抑制剂对华北春玉米N2O排放的影响

为了分析控释肥和硝化抑制剂处理下华北春玉米田土壤N_2O排放规律及其影响因素,研究不同施肥处理对N_2O排放和产量的影响,筛选既能增产又能减排的肥料管理措施,采用自动静态箱-气相色谱法于2009—2012年连续4年对春玉米生长季内的N_2O排放进行监测,同时测定了相关环境变量和产量。试验共设置4种施肥处理:不施肥对照(CK);尿素(U);硫包膜控释尿素(SCU);尿素加入占施氮量10%的双氰胺硝化抑制剂(UDD)。结果表明,SCU和UDD处理较尿素处理在4个生长季内均起到了减排和增产效果,其N_2O平均减排率分别为37.77%和33.39%,增产率分别为16.04%和6.35%。N_2O排放通量与5 cm土壤温度,10 cm土壤湿度和土壤NH+4含量极显著相关(P0.01),与土壤NO-3含量无显著相关关系。N_2O排放通量的较大值均分布在土壤湿度大于60%土壤含水孔隙率(Water-filled pore space,WFPS),5 cm土壤温度大于20℃的范围内。综上可知,长期施用硫包膜控释肥和添加双氰胺硝化抑制剂均能取得一定的减排和增产效果,可以作为春玉米种植中的优良施肥技术加以推广。     

旱地土壤N2O排放与土壤脲酶活性关系的研究

以年降雨量 6 32 m m的黄土高原南部旱地小麦田及休耕地为研究对象 ,研究了耕作措施及氮肥施用对小麦生长期土壤 N2 O排放及土壤脲酶活性的影响。结果表明 ,种植小麦对农田 N2 O排放及 10～ 2 0 cm和 0～2 0 cm土层中的脲酶有激发效应 ;地膜覆盖能使土壤 N2 O排放量和耕层不同层次中的脲酶活性升高 ;N2 O排放与耕层土壤脲酶活性之间具有极显著线性相关关系 (y=4 .5 6 0 x+6 .6 86 ,r=0 .6 94 * *) ,因此耕作层土壤脲酶活性可以作为旱作农田土壤 N2 O排放量的生物指标之一。     

添加玉米秸秆及其生物质炭对砖红壤N2O排放的影响

为比较秸秆和生物质炭对土壤氧化亚氮排放的影响,利用室内培养试验研究生物质炭、秸秆添加对土壤性质、硝化作用及N_2O排放的影响。试验设生物质炭、秸秆和空白3个处理,试验培养条件为30℃和75%田间持水量。结果表明,添加秸秆和生物质炭显著提高土壤pH、有机碳和速效K含量,其中秸秆对土壤pH的增加作用更为突出。与对照(1 604.82±168.93μgN_2O-N·kg~(-1))相比,添加秸秆和生物质炭减少N_2O排放量分别为58.0%和65.6%,但二者减排机理不同;秸秆对N_2O的减排因生物的氮固定,降低了硝化反应底物的有效性,生物质炭对N_2O减排可能源于硝化过程中较低的N_2O产生比例。由于生物质炭显著促进土壤硝化速率,而产生较多的NO_3~-,使得热带地区砖红壤硝态氮的淋失风险增大。