設(shè)施蔬菜地土壤N2O排放通量及其產(chǎn)生途徑.pdf

1、近年來，我國設(shè)施蔬菜地種植發(fā)展迅速，面積已經(jīng)達(dá)到3.85×106ha。復(fù)種指數(shù)高、肥料施用量大等管理特點(diǎn)導(dǎo)致設(shè)施蔬菜地土壤物理、化學(xué)和生物性質(zhì)發(fā)生顯著改變，進(jìn)而影響土壤氮素轉(zhuǎn)化過程以及N2O排放，產(chǎn)生負(fù)面環(huán)境影響。本文采用靜態(tài)箱-氣相色譜法原位觀測了不同施肥處理設(shè)施蔬菜地土壤以及大豆地土壤N2O排放通量，明確了其年排放特點(diǎn)。采用15N穩(wěn)定同位素成對(duì)標(biāo)記方法，研究了土壤氮轉(zhuǎn)化的特點(diǎn)以及N2O產(chǎn)生途徑，從氮轉(zhuǎn)化過程角度，闡明了設(shè)施蔬菜土壤N

2、2O排放量高的機(jī)理，為減少設(shè)施蔬菜地土壤N2O排放提供了理論依據(jù)。
　　采用靜態(tài)箱-氣相色譜法原位觀測了當(dāng)?shù)剞r(nóng)民施肥措施條件下設(shè)施蔬菜地土壤以及大豆地土壤N2O的排放通量。研究結(jié)果表明，設(shè)施蔬菜地和大豆地土壤的N2O季節(jié)性排放特征相似。夏季的排放通量較高，而冬季的排放通量低。設(shè)施蔬菜地土壤的N2O年累積排放量(有機(jī)+無機(jī)肥處理:928.5±305mg m-2yr-1，單施無機(jī)肥處理:864.7±224mg m-2yr-1)顯著高于

3、大豆地土壤的N2O年累積排放量(226.6±41mg m-2yr-1)(P＜0.05)。設(shè)施蔬菜地土壤百年尺度全球增溫潛勢(有機(jī)+無機(jī)肥處理:8235g CO2 m-2，單施無機(jī)肥處理:6821g CO2 m-2)也顯著高于大豆地(2216g CO2 m-2)土壤。土壤溫度和水分與N2O的排放速率沒有顯著的相關(guān)性。
　　土壤N2O排放量受到產(chǎn)生N2O的氮轉(zhuǎn)化過程的轉(zhuǎn)化速率和氮轉(zhuǎn)化過程中N2O排放比例兩個(gè)因素共同作用，為了闡明設(shè)施蔬

4、菜地土壤N2O排放量高的機(jī)理，采用15N穩(wěn)定同位素成對(duì)標(biāo)記和數(shù)值模型的方法測定設(shè)施蔬菜地土壤和大豆地土壤主要氮轉(zhuǎn)化過程的初級(jí)轉(zhuǎn)化速率。結(jié)果表明，設(shè)施蔬菜地土壤(有機(jī)+無機(jī)肥處理:4.37±1.5 mg N kg-1 d-1，單施無機(jī)肥處理:3.99±0.15mg N kg-1 d-1)有機(jī)氮的初級(jí)礦化速率都要顯著大于大豆地土壤(1.13±0.24mg N kg-1 d-1)(P＜0.05)，其速率與土壤中的SOC、TN有明顯的正相關(guān)性(

5、P＜0.05)。有機(jī)+無機(jī)肥處理的設(shè)施蔬菜地土壤(4.92±0.11mg N kg-1 d-1)的初級(jí)自養(yǎng)硝化速率要明顯高于大豆地土壤(1.77±0.08mg N kg-1 d-1)(P＜0.05)。不同施肥處理的土壤有機(jī)氮初級(jí)異養(yǎng)硝化速率也有明顯的差異，設(shè)施蔬菜地土壤(有機(jī)+無機(jī)肥處理:19.5±7.9mg N kg-1 d-1，單施無機(jī)肥處理:4.78±0.74mg N kg-1 d-1)顯著大于大豆地(0.009±0.002mg

6、N kg-1d-1)。設(shè)施蔬菜地土壤異養(yǎng)硝化速率要遠(yuǎn)大于自養(yǎng)硝化速率，成為設(shè)施蔬菜地NO3-的主要來源，其速率與土壤中的SOC、TN含量有明顯的正相關(guān)性（P＜0.05）。設(shè)施蔬菜地土壤具有明顯區(qū)別于普通農(nóng)田土壤的N素轉(zhuǎn)化特點(diǎn)，施肥種類和用量的差異導(dǎo)致土壤碳、氮含量等性質(zhì)發(fā)生改變，進(jìn)而影響土壤氮轉(zhuǎn)化過程。設(shè)施蔬菜地土壤中，與N2O產(chǎn)生有密切關(guān)系的土壤有機(jī)氮的初級(jí)異養(yǎng)硝化過程速率明顯地高于大豆地土壤，可能是N2O排放量高的重要原因。

7、　　為了進(jìn)一步從氮轉(zhuǎn)化過程角度明確設(shè)施蔬菜土壤N2O排放量高的機(jī)理，采用15N穩(wěn)定同位素成對(duì)標(biāo)記和來源分析方法測定設(shè)施蔬菜地和大豆地土壤N2O的來源（即來自異養(yǎng)硝化、反硝化和自養(yǎng)硝化過程的N2O的比例）。結(jié)果表明，大豆地土壤、有機(jī)+無機(jī)肥處理和單施無機(jī)肥處理的設(shè)施蔬菜地土壤中異養(yǎng)硝化、反硝化和自養(yǎng)硝化過程對(duì)N2O的貢獻(xiàn)比例分別在46.2％～84.0％，8.8％～40.3％，7.2％～13.5％之間。與大豆地土壤(46.2％)相比，設(shè)施蔬