玉米地土壤反硝化速率与N2O排放通量的动态变化

应用乙炔抑制原状土柱培育法测定了4种施肥处理的玉米地N素反硝化损失速率和氧化亚氮（N2O）排放通量，并分析了它们与土壤湿度、土壤温度以及硝态氮（NO3^-－N）含量之间的关系，计算了因反硝化和N2O排放造成的N肥损失率。结果表明，玉米生育期内土壤N素的反硝化损失量为0．67－3．85kg/hm^2，N肥的反硝化损失率为0．5％－1．5％；土壤N2O排放总量为0．55－1．42kg/hm^2，N肥的N2O排放系数为0．2％－0．5％。     

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。     

滴灌施肥蔗田土壤氧化亚氮排放与反硝化酶活性的关系

对不同滴灌施肥处理下甘蔗不同生育期蔗田土壤氧化亚氮(N2O)排放通量和反硝化酶活性间关系进行了探讨。田间试验设2种滴灌灌水量水平和4种施肥量水平。2种灌水量水平分别为W0.6:180 m3hm-2和W1.0:300 m3hm-2。4种施肥量水平F1.0:N 250 kg hm-2,P2O5150 kg hm-2,K2O 200 kg hm-2;F0.9:施肥量是F1.0的90%;F1.1:施肥量是F1.0的110%;F1.2:施肥量是F1.0的120%。测定不同处理甘蔗4个生育期蔗田土壤N2O排放通量以及土壤硝酸还原酶(NR)、亚硝酸还原酶(Ni R)和羟胺还原酶(Hy R)活性。结果表明:W0.6F1.2和W1.0F1.2处理甘蔗产量较高,分别为117.7 t hm-2和124.0 t hm-2。在分蘖期,所有处理土壤NR、Ni R和Hy R活性均达到最大值,其中W0.6F1.2和W1.0F1.2处理反硝化酶活性较高。采集土样当天蔗田土壤N2O排放通量与土壤Ni R活性之间呈极显著正相关,相关系数为0.472(r0.01=0.449,n=32),说明蔗田土壤Ni R活性显著影响N2O...     

长期秸秆还田对设施菜田土壤反硝化特征和N2O排放的影响

基于2004年2月-2010年9月温室菜田长期定位试验,通过室内培养和田间同步,利用静态箱法和硅胶管法分别检测土壤表层N2O通量和剖面N2O浓度的变化,以研究高碳氮比的小麦秸秆施用对设施菜田土壤反硝化过程及N2O排放的影响.结果表明,（1）与对照处理（CK）相比,添加秸秆处理（ST）显著提高0-20cm土层土壤反硝化量,促进N2O还原,增加N2产生量,显著降低追肥灌溉后表层土壤N2O的排放峰值和土壤底层50cm处N2O浓度峰值,但对20-80cm土层土壤的反硝化特征影响较少.（2）秸秆还田有利于降低设施菜田NO;淋洗风险,秸秆的深施是进一步降低菜田NO3-淋洗的有效途径,有利于土壤底层N2O的再次还原.因此,设施菜田中添加小麦秸秆并深施有利于降低N2O排放和减少NO3-的淋洗.     

农田土壤剖面反硝化活性及其影响因素的研究

用培育法研究了我国3种农田土壤剖面各层土壤的反硝化活性及其影响因素。结果表明，潮土剖面各层上壤中以0～20cm土壤的反硝化活性为最高，培育20天时的反硝化活性达到49％，而下层土壤的反硝化活性，除52～65cm土层外，则都很低；加葡萄糖或肥土清液，明显地提高了各层土壤的反硝化活性，且以前者的作用更大些，但加磷则无此作用。黄泥土（中等肥力）剖面中各层土壤的反硝化活性，也以0～20cm土壤为最高。培育20天时的反硝化活性达到74％，随剖面深度的加深，反硝化活性逐渐减小。加葡萄糖和肥土清液对表土的反硝化活性没有明显的影响，却明显地提高了40～100cm各层土壤的反硝化活性。但加磷对各层土壤的反硝化活性则都无明显的影响。红壤（花生地）剖面中各层土壤的反硝化活性都极低。加葡萄糖或肥土清液能提高表土的反硝化活性，但对其下各层土壤的反硝化活性却没有影响。加磷未能提高各层土壤的反硝化活性。相关分析表明，培育20天土壤反硝化活性与土壤有机质含量呈极显著的正相关（r＝0．827* *），而与土壤速效磷含量和土壤pH无此相关性。     

地膜覆盖对土壤中N2O释放的影响

研究地膜覆盖下土壤中N2O释放可为进一步探明膜下土壤中N2O的传输、消耗和排放到大气的动力学过程提供理论依据.在2001年3月至6月和2001年10月至2002年6月连续两个冬小麦生长季,采用静态漏斗法和揭膜-封闭箱法测定了地膜覆盖下耕层5、10、20 cm土层处和地表处N2O的释放特征及相应土壤性质.结果表明:地膜覆盖下,地表和耕层10、20 cm土层处N2O释放通量显著增加;0～5 cm土层土壤水分和10～20 cm土层土壤硝态氮的浓度的变化分别解释了休闲地和冬小麦地土壤中N2O释放通量85.23%和92.11%的变异,它们是膜下休闲地和冬小麦地土壤中N2O释放通量增加的主要原因.该结论对地膜覆盖下科学地控制农田水分、养分以及地膜覆盖在中国西北地区的科学使用和推行具有实际意义.     

氮肥水平对稻田细菌群落及N2O排放的影响

作为土壤氮素转化的驱动者,微生物群落结构关系着稻田氮素利用及温室气体N_2O排放等问题。本研究分别基于高通量测序和荧光定量PCR技术,分析了不同氮肥水平[CK(不施氮)、N(施N 180 kg·hm-2)、2/3N(施N 120 kg·hm-2)、1/3N(施N 60 kg·hm-2)]下稻田细菌群落及硝化反硝化关键微生物功能基因丰度的变化。结果显示:氮肥水平提高增加了稻田细菌物种丰富度Chao1指数和群落多样性Shannon指数,改变了细菌群落组成,其中与硝化作用相关的硝化螺菌门Nitrospirae和嗜酸的醋杆菌门Acidobacteria的相对丰度随氮肥水平提高而增加,但甲烷氧化菌Methylosinus的相对丰度随氮肥水平提高而降低。氮肥水平对稻田硝化作用关键微生物氨氧化细菌amo A基因丰度的影响较大,0~5 cm和10~20 cm深度土层中的amo A基因丰度均随氮肥用量增加而提高;反硝化作用关键微生物功能基因nir S、qno B和nos Z的丰度在不施肥处理(CK)中显著低于施肥处理(1/3N、2/3N和N)(P0.05),但1/3N、2/3N和N处理的稻田nir S基因丰度没有明显差异;0~5 cm土层中qno B和nos Z基因丰度存在随氮肥水平提高而增加的趋势,10~20 cm土层中nos Z基因丰度在2/3N和N处理下显著高于1/3N处理(P0.05)。N处理的稻田N_2O排放通量显著高于2/3N及1/3N处理(P0.05),后者又显著高于CK处理(P0.05)。相关分析结果表明稻田N_2O排放通量与0~5 cm土层中硝化螺菌门Nitrospirae相对丰度及10~20 cm土层中amo A基因丰度存在显著相关性(P0.05,n=10)。综上所述,氮肥水平提高增加了稻田细菌群落多样性,促进了稻田N_2O排放,且本研究稻田中硝化作用微生物群落及丰度变化与稻田N_2O排放的关系更为密切。     

黑土酶活性的剖面分布及其对养分的评价

在黑龙江省内选取9个典型黑土剖面,研究其土壤过氧化氢酶、磷酸酶、脲酶、转化酶、硝酸还原酶活性的剖面分布规律。结果表明：在0-40 cm土层中,黑土5种酶活性都随土壤层次的加深而下降,而在40cm以下的土层中,过氧化氢酶、硝酸还原酶、转化酶活性不再降低,趋于稳定或略有升高,磷酸酶和脲酶活性却急剧降低,甚至没有酶活性;相关分析表明,土壤过氧化氢酶、磷酸酶、脲酶、硝酸还原酶活性和土壤全氮、速效氮、全磷、全钾、全碳含量及C/N显著相关,土壤转化酶活性和土壤全氮、速效氮、全钾、速效钾、全碳含量显著相关,主成分分析结果显示在第一主成分中,土壤磷酸酶、脲酶活性占有较大比例,可以用来作为土壤氮素、全量磷分和全量碳分的指示指标。     

冻融对河北省深州市盐碱地土壤理化性质的影响

随着全球气候变暖,冻融对土壤性质的影响日益受到重视。以河北省深州市盐碱土为研究对象,通过分析土壤含水率、全持水量、容重、饱和导水率、电导率、pH和有机质的变化,探讨冻融对0—20cm深度盐碱地土壤理化性质的影响。结果表明:0—20cm土层深度,冻融增加土壤的含水率,而对全持水量的影响较小;0—10cm土层深度,冻融增加了土壤容重与pH,降低了土壤的电导率和渗透性,该层土壤水盐运移呈特殊规律,土壤含水率与电导率呈相反变化趋势;对于10—20cm土层深度,冻融增加了土壤的渗透性和有机质的含量。在相关性分析中,0—20cm土层深度土壤容重与全持水量呈极显著负相关(P0.01),与含水率呈显著负相关(P0.05),其有机质含量和导水率与其他性质无显著相关;0—10cm土层深度土壤pH与容重和含水率呈极显著相关,与全持水量呈显著相关;10—20cm土层深度土壤电导率与容重呈显著负相关,与全持水量呈显著正相关。研究结果为冻融对盐碱土影响的研究及盐碱土的改良提供科学依据。     

设施菜田土壤剖面中的反硝化特征

利用田间原位硅胶管法和自动连续在线培养监测体系（Robot 系统）,分别监测了设施菜田不同施肥处理土壤剖面N2O浓度以及不同土层土壤反硝化潜势、NO和N2O产生潜势。结果表明:灌溉施肥后,传统施肥处理（CN）土壤剖面50 cm和90 cm处的N2O浓度都会出现峰值,50 cm处的N2O浓度峰值都高于90 cm处; 50 cm处的N2O变幅在2.15～50.77 l/L 之间,90cm处的变幅在2.57～14.05 l/L 之间;空白处理（CK）剖面N2O浓度几乎不受灌水的影响,50 cm和90 cm处的N2O浓度变幅较小,在1.43～2.75 l/L 之间。反硝化潜势、NO和N2O产生潜势的监测结果显示,040 cm土层反硝化较为强烈;40100 cm土层中由于受碳源限制,反硝化发生及强度明显滞后,添加碳源,经过48 h培养后,能够达到与表层反硝化潜势相当的程度;厌氧条件下,上层040 cm土壤的N2O和NO产生量远高于底层40100 cm的。由此推测,原位监测的高N2O浓度,可能来源自上层的扩散,因而田间表层通量观测数据可能会低估N2O产生量。底层土壤有一定反硝化潜势,当施用有机肥后,底层土壤氮素反硝化损失不容忽视。     

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。     

尕海湿地不同退化梯度土壤脲酶与蛋白酶活性时空分布特征

为探讨高寒湿地退化对土壤酶活性的影响，本文以青藏高原东缘尕海湿地未退化、轻度退化、中度退化和重度退化4种不同退化梯度的0～10、10～20和20～40 cm层土壤为研究对象，研究不同退化梯度土壤脲酶与蛋白酶活性时空变化特征。结果表明：随退化梯度加剧，土壤含水量降低，温度升高；土壤脲酶活性在0～40 cm土层中表现为随退化加剧而逐渐降低，而蛋白酶活性趋势恰好相反；除重度退化外，其他退化梯度土壤两种酶活性均随土层加深而降低；0～40 cm土层中脲酶与蛋白酶活性分别在7、8月和6、7月最高；相关性分析表明土壤脲酶活性与蛋白酶活性和温度极显著正相关(P<0.01)；土壤蛋白酶活性与微生物生物量氮极显著正相关(P<0.01)，与含水量和温度显著正相关(P<0.05)，与硝态氮显著负相关(P<0.05)。沼泽化草甸退化显著增加土壤表层脲酶活性而降低蛋白酶活性；温度对土壤脲酶与蛋白酶活性起促进作用，含水量、微生物生物量氮对土壤蛋白酶活性具有促进作用。     

农田土壤硝化—反硝化作用与N2O的排放

在北京潮土上研究了冬小麦夏玉米轮作体系下土壤硝化反硝化作用以及N2O排放情况。结果表明，小麦生育期土壤温度及含水量降低，无论是反硝化损失氮量还是土壤的N2O生成排放量均不高。土壤的N2O生成排放量与反硝化氮量相当或低于反硝化氮量。玉米生育期土壤温度升高以及孔隙含水量的较大的改善，反硝化损失氮量、N2O生成排放量有明显上升。通常情况下土壤反硝损失氮量与N2O排放氮量基本处于同一水平。在玉米十叶期追肥后的较短时间内，N2O总排放量明显高于反硝化损失氮量，说明至少在这一阶段中，硝化作用在北方旱地土壤N2O的排放中发挥了主要作用。在评价北方旱地农田土壤氮素硝化反硝化损失中，硝化作用的氮素损失是不可忽视的重要方面。     

耕作措施对华北地区冬小麦田N2O排放的影响

为研究不同耕作措施对冬小麦田N2O排放的影响以及探明N2O排放季节性波动的原因,该研究选取河北栾城县中国科学院农业生态系统试验站不同耕作处理下冬小麦田为研究对象,利用静态箱法测定翻耕秸秆还田（CT）、旋耕秸秆还田（RT）和免耕秸秆还田（NT）下冬小麦田N2O的排放。结果表明,耕作初期72 h翻耕、旋耕及免耕处理N2O排放总量分别为3.83、10.27、10.55 mg/m2。秸秆还田条件下,不同耕作措施冬小麦田N2O季节排放总量为：CT＞RT＞NT。CT、NT处理下N2O排放通量与0～20 cm各层次土壤温度呈极显著正相关。CT、NT处理表层0～5 cm土壤N2O排放通量与土壤充气孔隙度显著性负相关。NT处理土壤具有较高的C/N比,可能有利于减少N2O的排放。因此,华北冬小麦田采用NT能有效减少N2O排放。     

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。     

甘肃省盐碱草地主要植物群落土壤酶活性研究

对甘肃省盐碱地主要植物群落土壤脲酶、过氧化氢酶、碱性磷酸酶、脱氢酶及硝酸还原酶活性的季节动态进行研究。结果表明,5种土壤酶活性季节变化趋势不同,脲酶、过氧化氢酶及碱性磷酸酶活性均在夏季达到最高,硝酸还原酶在秋季最高,脱氢酶在春季最高;不同植物群落土壤酶活性变化趋势不同,脲酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶活性在狗尾草群落(Setaria viridis)具最大活性,硝酸还原酶、脱氢酶活性在芦苇群落(Phragmites australis)均最高,5种酶活性在盐爪爪群落(Kalidium foliatum)均最低;各植物群落的土壤酶活性多表现为随着土壤深度的加深呈递减趋势,在表层0—5cm土层,土壤酶活性最强。对5种酶之间的相关性进行分析,研究发现碱性磷酸酶与脲酶、过氧化氢酶间呈极显著相关,脲酶与过氧化氢酶、硝酸还原酶与脱氢酶间呈显著相关。     

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。     

几种典型除草剂对冬麦田N20排放及其相关土壤生化因子的影响

通过田间原位观测试验,研究了几种典型除草剂单,混施对冬麦田N2O排放及其土壤生化因子的影响。结果表明：在除草剂施用后的10d内,乙草胺和混剂苯磺隆＋精嗯唑禾草灵都显著抑制了N2O的排放（P〈0．05）,其N：O排放通量均值较对照降低了50％左右,精嗯唑禾草灵和苯磺隆处理N2O排放通量均值分别比对照减少28．6％和26．0％,但未达到显著水平（P〉0．05）;在余下的测定期内,乙草胺、苯磺隆、精嗯唑禾草灵和混剂苯磺隆＋精嗯唑禾草灵对麦田N2O排放都无显著影响,其NzO排放通量均值分别为对照的95.3％、101．8％、92．5％和88．7％。乙草胺对土壤脲酶活性一直有激活作用（P〈0．05）,精嗯唑禾草灵和混剂苯磺隆＋精嗯唑禾草灵表现为抑制激活交替作用,而苯磺隆对土壤脲酶活性基本无影响。在除草剂施用后的10d内,N：O排放通量与土壤水分WFPS（P〈0．01）、土壤反硝化细菌数量（P〈0．01）以及土壤氨氧化细菌数量（氏0．05）呈显著正相关关系,与可溶性有机碳含量呈显著负相关关系（P（0．05）,与土壤硝化细菌、土壤硝态氮和铵态氮含量以及脲酶活性无显著相关关系（P〉0．05）。乙草胺和混剂苯磺隆＋精嗯唑禾草灵能显著降低麦田N20的排放,主要源于明显降低了土壤中反硝化细菌数量,混剂苯磺隆＋精噫唑禾草灵还明显降低了氨氧化细菌数量。苯磺隆和精嗯唑禾草灵对麦田N20排放无显著影响,主要是对氨氧化细菌和反硝化细菌表现为促进抑制的交替作用。     

一种测定土壤反硝化酶的改进方法

介绍了一种新的测定土壤反硝化酶的装置，使土壤反硝化酶（硝酸还原酶、亚硝酸还原酶）的测定更加简便、灵敏、准确。对3种不同质地的土壤从影响土壤反硝化酶活性的3种关键因素：培养时间、称样量和真空度方面进行了研究。结果表明，土壤反硝化酶的最佳培养时间为24－27h，称样量与真空度因酶而异。     

科尔沁沙地不同人工植物群落对土壤养分和生物活性的影响

选取小叶锦鸡儿、山杏、杨树和差巴嘎蒿4种典型人工固沙群落为研究对象,以半流动沙丘为对照,对土壤养分含量、微生物量和主要酶的活性进行了对比研究。结果表明,4种固沙植物均能明显改善土壤C、N、P、K和微生物量C、N含量,提高土壤水解酶和氧化还原酶的活性,尤其是对土壤表层0-10 cm的改良效果更加明显。其中小叶锦鸡儿群落0-30 cm土层内微生物量C、N含量、脲酶、磷酸单酯酶、蔗糖酶、蛋白酶、脱氢酶和硝酸还原酶的活性以及有机质、N、P、K等养分含量明显高于其它3种植物群落,表现出强大的改善沙土环境的能力,可在沙化土地植被建设中大面积应用。土壤微生物量C、N分别与有机质和全N以及与各种土壤酶活性之间均存在显著的正相关性。