长期施肥的黑土氧化亚氮排放研究

论文摘要

采用实验室培育的方法，研究了黑龙江省农业科学院黑土肥力长期定位监测试验基地即“农业部哈尔滨黑土生态环境重点野外科学观测试验站”的黑土在长期不同施肥制度下N2O的排放特征，并通过气体抑制法和底物调控法研究了土壤N2O的产生过程。单施有机肥和单施无机肥处理时，土壤N2O的排放峰都出现在培育后的24小时，其中N2O的排放峰值随着氮、磷肥单施量的增加而有所减小，但N2O累积排放量却随着氮肥施用量的增加而大幅度增大，这表明，施入过量氮肥处理对N2O的产生和排放存在着短期的抑制作用，但随着培养时间的延续，土壤微生物可以利用这些氮源产生大量的N2O。随着有机肥施入量的增加，N2O的排放峰值和累积排放量都随之而增大。与氮磷肥混施相比，有机肥和氮磷肥混施可以延迟土壤N2O排放峰值的出现时间，并且混施量越大，延迟的时间越长。在施常量有机肥的基础上混施化肥能显著增加土壤N2O的排放量。土壤氧气的有效性是土壤进行硝化、反硝化以及N2O排放的主要控制因素。充氧气处理时，自养硝化和反硝化作用对N2O产生过程的贡献相对较小，土壤主要进行的是异养硝化作用。在充空气和氩气处理的条件下，反硝化作用是土壤产生N2O的主要过程，厌氧处理产生N2O的量最大。长期施肥黑土的反硝化强度最大，其次是异养硝化强度，自养硝化强度的贡献最小，但土壤的反硝化强度会随着培育时间的延续而有所下降。添加低分子量有机物能显著促进土壤N2O的产生和排放。不论是在铵态氮还是硝态氮处理的条件下，添加柠檬酸处理时，异养硝化作用都占据着主要的地位，而且在硝态氮处理下土壤排放N2O的量小于铵态氮处理，这表明，在铵态氮加柠檬酸处理下土壤进行的异养硝化作用强度较大。硝态氮处理下，土壤进行反硝化作用的强度要高于铵态氮处理，低分子量有机物的添加极大地促进了土壤NO3--N的转化，有利于反硝化作用的进行，但柠檬酸对土壤反硝化作用的贡献不如葡萄糖和丙氨酸：丙氨酸可作为微生物的碳源、氮源和能源，其促进作用最大。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 绪论
• 第一章 土壤氧化亚氮排放的研究进展
• 2O的排放及其环境效应'>1.1 N₂O的排放及其环境效应
• 2O的产生机理'>1.2 土壤N₂O的产生机理
• 1.2.1 硝化作用
• 1.2.2 反硝化作用
• 1.2.3 硝态氮异化还原成铵作用
• 1.2.4 化学反硝化
• 2O排放的影响因素'>1.3 农田土壤N₂O排放的影响因素
• 2O排放的影响'>1.4 长期施肥对氮素转化过程和N₂O排放的影响
• 本章小结
• 第二章 长期不同施肥制度下黑土氧化亚氮的排放特征
• 2.1 引言
• 2.2 材料和方法
• 2.2.1 供试土壤
• 2.2.2 实验方法
• 2.2.3 分析测定方法
• 2.2.4 数据表达及统计分析方法
• 2.3 结果与讨论
• 2O排放通量的变化'>2.3.1 肥料单施时土壤N₂O排放通量的变化
• 2O排放通量的变化'>2.3.2 肥料混施时土壤N₂O排放通量的变化
• 2O累积排放量的变化'>2.3.3 土壤N₂O累积排放量的变化
• 本章小结
• 第三章 长期施肥的黑土氧化亚氮产生过程研究-气体抑制法
• 3.1 引言
• 3.2 材料和方法
• 3.2.1 供试土壤
• 3.2.2 实验方法
• 3.2.3 分析测定方法
• 3.2.4 数据表达及统计分析方法
• 3.3 结果与讨论
• 2O排放通量的变化'>3.3.1 不同气体培养时土壤N₂O排放通量的变化
• 2O累积排放量的变化'>3.3.2 不同气体培养时土壤N₂O累积排放量的变化
• 2O产生的关系'>3.3.3 自养、异养硝化和反硝化作用与N₂O产生的关系
• 4⁺-N和NO₃^--N增量与N₂O排放的关系'>3.3.4 土壤NH₄⁺-N和NO₃^--N增量与N₂O排放的关系
• 本章小结
• 第四章 长期施肥的黑土氧化亚氮产生过程研究-底物调控法
• 4.1 引言
• 4.2 材料与方法
• 4.2.1 供试土壤
• 4.2.2 实验方法
• 4.2.3 分析测定方法
• 4.2.4 数据表达及统计分析方法
• 4.3 结果与讨论
• 2O排放通量的变化'>4.3.1 土壤N₂O排放通量的变化
• 2O排放通量的变化'>4.3.1.1 铵态氮处理下添加不同LMWOS时土壤N₂O排放通量的变化
• 2O排放通量的变化'>4.3.1.2 硝态氮处理下添加不同LMWOS时土壤N₂O排放通量的变化
• 2O累积排放量的变化'>4.3.2 土壤N₂O累积排放量的变化
• 2O累积排放量的变化'>4.3.2.1 铵态氮处理下添加不同LMWOS时土壤N₂O累积排放量的变化
• 2O累积排放量的变化'>4.3.2.2 硝态氮处理下添加不同LMWOS时土壤N₂O累积排放量的变化
• 4⁺-N和NO₃^--N含量变化'>4.3.3 土壤NH₄⁺-N和NO₃^--N含量变化
• 4⁺-N和NO₃^--N含量变化'>4.3.3.1 铵态氮处理下土壤NH₄⁺-N和NO₃^--N含量变化
• 4⁺-N和NO₃^-N含量变化'>4.3.3.2 硝态氮处理下土壤NH₄⁺-N和NO₃^-N含量变化
• 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢