土壤pH变化影响N2O排放的机理探讨

论文摘要

N2O是一种重要的温室气体,由此引起的全球变暖和臭氧层破坏是当今重要的环境问题。农业土壤是N2O排放的主要来源,pH又是影响农业土壤N2O排放的关键因素之一,因此研究土壤pH变化与N2O排放之间的关系,以便从土壤pH角度采取措施减少N2O排放就成为一项很有意义的工作。本文以酸性土壤和中性土壤为材料,通过室内培养实验,研究了土壤pH变化对硝化和反硝化过程N2O释放的影响,并对其机理做了初步探讨。主要的研究结果如下:1、对于以酸性土壤为基础获得的三种pH系列土壤,在65%田间持水量和100mgNH4+-N.kg-1土施肥量条件下,pH4.8和pH6.0土壤在16天的培养期间内基本没有N2O排放;而pH8.8土壤排放的N2O占施肥量的0.16%。它们主要来自微生物的作用,而纯化学过程产生的N2O所占的比例较小（密闭试验）。2、对于中性土壤来说,在65%饱和含水量的水分条件下,培养初期硝化作用和反硝化作用可以同时发生。在100mgN.kg-1施肥量的条件下,中性土壤具有更大N2O生成能力。在低pH时,N2O的生成主要来自于异养微生物的硝化作用。随着土壤pH的增大,自养硝化逐渐占主导地位。pH4.50土壤在培养过程中,通过化学反应生成的N2O量占N2O最大释放量的25%,而pH7.23和pH7.90的土壤,通过化学反应生成的N2O的量很小。随着pH的升高,通过纯化学反应生成N2O占N2O释放总量的比例快速降低（密闭试验）。3、随pH升高,N2O的排放呈上升趋势。pH5.82、pH6.95和pH7.55的土壤N2O最大排放量分别占施N量的0.11%、0.11%和0.72%（通气试验）。4、硝酸还原酶的原初活性随着土壤pH的增大而变大,亚硝酸还原酶原初活性大小为:中性土壤大于高pH土壤大于低pH土壤,低pH土壤N2O还原酶原初活性显著小于高pH和中性土壤;而培养一段时间后,土壤中硝酸还原酶、亚硝酸还原酶和N2O还原酶的活性都是随着pH的增大而逐渐变大。

论文目录

• 摘要
• 英文摘要
• 文献综述
• 1 研究意义
• 2O 的主要排放源及影响因素'>2 N₂O 的主要排放源及影响因素
• 2O 的产生机理'>3 土壤N₂O 的产生机理
• 2O 的主要因素'>4 影响硝化和反硝化作用产生N₂O 的主要因素
• 4.1 土壤水分和通气条件
• 4.2 土壤温度
• 4.3 肥料使用
• 4.4 作物类型
• 4.5 土壤耕作利用方式
• 4.6 土壤pH
• 5 问题的提出
• 2O 产生的影响'>第一部分 pH 变化对土壤N₂O 产生的影响
• 2O 产生的影响（加氧密封培养）'>1 pH 变化对酸性土壤N₂O 产生的影响（加氧密封培养）
• 1.1 材料与方法
• 1.1.1 供试土壤
• 1.1.2 不同pH 系列土壤的制备
• 1.1.3 研究方法
• 1.1.4 实验设计和培养
• 1.1.5 测定方法
• 1.2 结果与讨论
• 2O 释放量的影响'>1.2.1 pH 变化对土壤N₂O 释放量的影响
• 1.2.2 无机N 的变化
• 1.3 结论
• 2O 产生的影响（加氧密封培养）'>2 pH 变化对中性土壤N₂O 产生的影响（加氧密封培养）
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 供试土壤
• 2.1.2 不同pH 系列土壤的制备
• 2.1.3 试验设计
• 2.1.4 测定方法
• 2.2 结果与讨论
• 2O 释放的影响'>2.2.1 施N 对不同pH 土壤N₂O 释放的影响
• 2O 的过程受pH 调节的情况'>2.2.2 自养硝化和异养硝化产生N₂O 的过程受pH 调节的情况
• 2O 的影响'>2.2.3 pH 变化对纯化学反应产生N₂O 的影响
• 2.3 结论
• 2O 产生的影响（通气培养）'>第二部分 pH 变化对土壤N₂O 产生的影响（通气培养）
• 1 材料与方法
• 1.1 供试土壤
• 1.2 不同pH 系列土壤的制备
• 1.3 实验设计和培养
• 1.4 测定方法
• 2 结果与讨论
• 4⁺-N 变化的影响'>2.1 pH 变化对土壤中NH₄⁺-N 变化的影响
• 3^--N 含量的影响'>2.2 pH 变化对土壤中NO₃^--N 含量的影响
• 2^--N 含量的影响'>2.3 pH 变化对土壤中NO₂^--N 含量的影响
• 2O 的影响'>2.4 土壤pH 变化对硝化过程产生N₂O 的影响
• 3 结论
• 2O 的影响（淹水培养）'>第三部分 pH 变化对土壤反硝化产生N₂O 的影响（淹水培养）
• 1 材料与方法
• 1.1 供试土壤
• 1.2 不同pH 系列土壤的制备
• 1.3 实验设计和培养
• 2O 生成速率的影响'>1.3.1 pH 变化对反硝化过程中N₂O 生成速率的影响
• 2O 释放总量的影响'>1.3.2 pH 变化对反硝化过程中N₂O 释放总量的影响
• 1.3.3 pH 变化对反硝化酶活性的影响
• 2 结果与讨论
• 2O 释放速率的影响'>2.1 pH 变化对土壤N₂O 释放速率的影响
• 2O 释放量的影响'>2.2 pH 变化对土壤反硝化过程中N₂O 释放量的影响
• 2.3 pH 变化对土壤反硝化酶活性的影响
• 2.3.1 pH 对硝酸还原酶活性的影响
• 2.3.2 pH 对亚硝酸还原酶活性的影响
• 2O 还原酶活性的影响'>2.3.3 pH 对N₂O 还原酶活性的影响
• 3 结论
• 讨论
• 全文总结
• 参考文献
• 发表论文（第一作者）
• 致谢
• 附录