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农田土壤N_2O排放研究进展 总被引：18，自引：1，他引：18
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。 相似文献
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土壤是产生N2O的最主要来源之一。硝化和反硝化反应是产生N2O的主要机理,由于硝化和反硝化微生物同时存在于土壤中,因而硝化和反硝化作用能同时产生N2O。N2O的来源可通过使用选择性抑制剂,杀菌剂以及加入的标记底物确定。通过对生成N2O反应的每一步分析,主要从抑制反应发生的催化酶和细菌着手,总结了测量区分硝化、反硝化和DNRA反应对N2O产生的贡献方法。并对15N标记底物法,乙炔抑制法和环境因子抑制法作了详细介绍。 相似文献
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土壤是产生N2O的最主要来源之一.硝化和反硝化反应是产生N2O的主要机理,由于硝化和反硝化微生物同时存在于土壤中,因而硝化和反硝化作用能同时产生N2O.N2O的来源可通过使用选择性抑制剂,杀菌剂以及加入的标记底物确定.通过对生成N2O反应的每一步分析,主要从抑制反应发生的催化酶和细菌着手,总结了测量区分硝化、反硝化和DNRA反应对N2O产生的贡献方法.并对15N标记底物法,乙炔抑制法和环境因子抑制法作了详细介绍. 相似文献
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生物质炭对土壤结构改良、土壤肥力提升和农田温室气体排放具有重要意义。本研究以吉林省梨树县典型黑土为研究对象，通过培育实验，研究不同土壤水分含量（40%WHC和100%WHC）下，生物质炭种类（玉米秸秆生物质炭和稻壳生物质炭）和施加量（0%、1%和4%（w/w））对黑土N2O排放及硝化反硝化功能基因丰度的影响。结果表明，随着秸秆生物质炭施加量的增加，土壤N2O排放呈下降趋势，4%高量秸秆生物质炭添加下，土壤N2O排放量仅为1%低量秸秆生物质炭添加下的33.9%。同时土壤NO- 3-N也表现出一致性规律，4%高量生物质炭添加下土壤NO- 3-N含量显著低于1%低量生物质炭。在100%WHC土壤水分状况下，玉米秸秆生物质炭显著增加了土壤N2O排放，而稻壳生物质炭则显著降低了土壤N2O排放。高土壤水分显著促进了土壤N2O排放，进一步为实时荧光定量PCR结果所证实，高土壤水分通过增加nirS基因丰度进而促进了土壤反硝化作用过程，而4%高量稻壳生物质炭添加下nosZ基因丰度显著高于玉米秸秆生物质炭添加，表现出更强的N2O还原潜力。尽管amoA-AOA基因丰度在不同生物质炭添加量下并未发生显著变化，但amoA-AOB基因丰度在高量玉米秸秆生物质炭添加下显著下降。结果说明，土壤水分和生物质炭通过影响土壤硝化反硝化微生物的营养底物和代谢过程，进而影响土壤N2O排放特征。 相似文献
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农田土壤硝化—反硝化作用与N2O的排放 总被引：8，自引：0，他引：8
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。 相似文献
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农田土壤N2O生成与排放影响因素及N2O总量估算的研究 总被引：10，自引：0，他引：10
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。 相似文献
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施肥对夏玉米季紫色土N2O排放及反硝化作用的影响 总被引：9，自引：0，他引：9
采用原状土柱-乙炔抑制培养法研究了施肥对紫色土玉米生长季土壤N2O排放通量和反硝化作用的影响.结果表明:玉米季施肥显著增加土壤N2O排放和反硝化损失,同时,各施肥处理间N2O排放与反硝化损失量差异显著.猪厩肥、猪厩肥配施氮磷钾肥、氮肥、氮磷钾肥和秸秆配施氮磷钾肥等处理的土壤N,O排放量分别为3.01、2.86、2.51、2.19和1.88 kg hm-2,分别占当季氮肥施用量的1.63％、1.53％、1.30％、1.09％和0.88％,反硝化损失量分别为6.74、6.11、5.23、4.69和4.12 kg hm-2,分别占当季氮肥施用量的3.97％、3.55％、2.97％、2.61％和2.23％,不施肥土壤的N2O排放量和反硝化损失量仅为0.56和0.78 kg hm-2.施肥是紫色土玉米生长前期(2周内)土壤N2O排放和反硝化速率出现高峰的主要驱动因子,土壤铵态氮和硝态氮含量是影响土壤N2O排放、土壤硝化和反硝化作用的限制因子,土壤含水量是重要影响因子,降雨是主要促发因素.土壤N2O排放量与反硝化损失量的比值介于0.45 ～0.72之间,土壤反硝化损失量极显著高于土壤N2O排放量,说明土壤反硝化作用是紫色土玉米生长季氮肥损失的重要途径. 相似文献
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施用生物炭对农田土壤氮素转化关键过程的影响 总被引：4，自引：0，他引：4
生物炭作为一种土壤改良剂,施入土壤后不仅能有效改善土壤结构,提高土壤对营养元素的吸附能力,还可减少温室气体的排放,增强生物固氮能力,因此在农业生产和缓解气候变化方面有着巨大的应用前景。生物炭的输入将直接影响农田土壤氮素的循环和转化,本文结合国内外大量文献,综合分析总结了施用生物炭对土壤氮素转化过程的影响,重点从生物炭对土壤氮素矿化、氮素损失以及硝化、反硝化作用和生物固氮过程的影响过程展开阐述。并在此基础上,提出今后应加强生物炭对氮素转化的作用机理及对环境的长期正负效应研究,特别是对相关微生物群落的多样性、丰度以及土壤酶活性方面的研究,同时提出相关研究应建立在统一的生物炭标准之上,以明确区分生物炭的作用效果及其作用机制。 相似文献
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在有机碳添加下,研究同一区域不同利用方式紫色土反硝化过程差异,可为紫色土氮素管理及N2O减排提供科学依据。本研究以成土环境一致,土地利用方式分别为茶园、果园、林地、耕地的4种紫色土为研究对象,采用厌氧培养-15N标记法,研究了生物质炭添加下4种土壤的气态产物N2O、N2的排放速率和反硝化速率特征及其与土壤pH、有机质含量的关系。结果表明,N2O、N2排放速率和反硝化速率均为茶园＞耕地>果园＞林地；相关性分析发现N2O、N2排放速率和反硝化速率均随土壤pH的增加而减少(P < 0.01),而和土壤有机质含量显著正相关(P < 0.05),添加生物炭后,土壤N2排放速率和反硝化速率有所提高,但不显著；N2O排放速率的改变因土地利用方式不同而有所差异,其中,茶园N2O排放速率变化不显著,而果园和耕地显著降低(P < 0.05),林地显著增加(P < 0.05)。上述研究结果揭示了不同利用方式紫色土反硝化过程与土壤pH和有机质含量显著相关且受生物炭添加的影响。 相似文献
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采用密闭式静态箱法研究黄土高原旱作玉米不同栽培模式下氧化亚氮（N2O）的排放通量及主要影响因素。结果表明,施氮是影响N2O排放的主要因素,高氮处理〉中氮＋有机肥处理〉不施氮肥处理,且排放高峰出现在施肥后的4～10d,施氮处理N2O排放通量呈季节动态变化,共出现3次排放高峰,均出现在施氮及降雨后。等量施肥条件下,覆膜处理并没有显著影响NzO排放量,N：O排放通量与硝态氮含量呈极显著正相关（P〈0．01）。在黄土高原旱作玉米农田,土壤硝化过程是导致N2O排放的主要因素,反硝化作用对N2O排放的贡献相对较低。 相似文献
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氧化亚氮(N2O)是重要的农业源温室气体,菜地土壤施肥量高、施肥次数多,且肥水同期,是重要的N2O排放源。采用室内培养实验,测定在70%田间持水量条件下菜地土壤施用铵态氮肥后3周内N2O排放动态,利用不同气体抑制剂(低浓度乙炔、纯氧、纯氦、纯氧+乙炔)对N2O排放过程抑制效果各不相同的特点,经合理组合计算得出自养硝化、硝化细菌的反硝化、生物反硝化等主要过程对土壤N2O排放的相对贡献及其动态,以探索菜地土壤施用铵态氮肥后土壤N2O排放的来源及动态。结果表明,(1)在70%田间持水量条件下,菜地土壤施用铵态氮肥后2d内(48h内)的N2O排放通量最高,为314.4ng·g-1·d-1,到第4天时N2O排放通量已迅速降至前两天的1/6,且随培养时间的延长其排放通量不断降低。(2)自养硝化作用是菜地施用铵态氮肥后N2O排放的主要来源,施肥培养后2周内的贡献率在50%以上,2周后其贡献率降至40%左右。(3)硝化细菌的反硝化作用对N2O排放的贡献主要在施铵氮后2d内,其贡献率达44%,之后其贡献率一直保持在14%~27%。反硝化作用对N2O排放的贡献随着土壤中铵态氮含量的下降和硝态氮含量的升高而逐渐从开始时不到1%增至30%,但由于施肥培养2周后N2O的排放通量绝对数值很低(仅为施肥后2d内排放高峰的1/20),故其对N2O排放的贡献有限。土壤N2O排放通量及其来源与土壤中铵态氮和硝态氮含量的动态变化密切相关,施用铵态氮肥后土壤短期内呈现酸化趋势。因此,合理控制硝化作用是有效控制菜地土壤N2O排放的关键措施。 相似文献
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不同土地利用方式土壤温室气体排放对碳氮添加的响应 总被引：7，自引：0，他引：7
揭示不同土地利用方式下土壤N2O产生机制及其CO2和CH4的排放,有助于土壤温室气体减排措施的制定。本研究以长沙金井河流域酸性红壤上菜地、稻田、茶园和林地土壤为研究对象,控制温度和土壤含水量,采用静态培养-气相色谱法,研究4种利用方式土壤N2O、CO2和CH4的排放对不同碳氮和硝化抑制剂添加的响应。结果表明,由于土壤pH较低,酸性红壤外加氮源后仅有较小的N2O排放。葡萄糖能够促进尿素添加后N2O的排放及土壤反硝化作用N2O的排放。异养硝化作用可能是酸性红壤N2O产生的主要途径。硝化抑制剂双氰胺（DCD）对酸性红壤N2O减排无明显效果。碳氮添加后土壤N2O的总排放量表现为茶园 > 菜地 > 稻田 > 林地。外源有机碳能够显著促进4种利用方式土壤CO2的排放,表现为茶园、稻田 > 菜地、林地。但除稻田土壤CH4排放增加外,菜地、茶园和林地土壤CH4排放对外源有机碳无明显响应。 相似文献
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森林土壤氧化亚氮排放对大气氮沉降增加的响应研究进展 总被引：1，自引：1，他引：1
森林土壤N2O来源于土壤氮素的氧化还原反应,硝化、反硝化、硝化细菌反硝化以及化学反硝化是其产生的四个关键过程。当前,氮素富集条件下森林土壤N2O排放存在硝化和反硝化主导作用之争,对大气氮沉降增加的响应模式以及微生物驱动机制尚不清楚。综述了森林土壤N2O来源的稳定性同位素拆分,森林土壤总氮转化和N2O排放对增氮的响应规律,增氮对N2O产生菌群落活性和组成的影响,并指出研究的薄弱环节与未来的研究重点。总体而言,森林土壤N2O排放对大气氮沉降增加的响应呈现非线性,包括初期无明显响应、中期缓慢增加和后期急剧增加三个阶段,取决于森林生态系统"氮饱和"程度。施氮会引起森林土壤有效氮由贫氮向富氮的转变,相应地改变了土壤硝化细菌和反硝化细菌群落丰度与组成,进而影响土壤N2O排放。由于森林土壤N2O排放监测、土壤总氮转化和N2O产生菌群落动态研究多为独立进行的,难以阐明微生物功能群与N2O排放之间的耦合关系。未来研究应该有机结合15N-18O标记和分子生物学技术,准确量化森林土壤N2O的来源,揭示森林土壤N2O排放对增氮的非线性响应机理。 相似文献
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农田土壤N2O排放的关键过程及影响因素 总被引：10，自引：3，他引：7
一氧化二氮 (N2O) 作为重要的温室气体之一,在全球气候变化研究中引人关注。随着氮肥使用量的增加,农田土壤N2O排放已经成为全球关注和研究的热点。人们普遍认为土壤硝化、反硝化过程是N2O产生的两个主导途径,而诸如施肥、灌水等农田管理措施以及土壤pH、温度等环境因子均会影响农田土壤N2O产生和排放。本文系统论述了土壤N2O产生的各主要途径,并综述了氮源、碳源、水分含量、氧气含量、土壤pH和温度以及其他调控因子对N2O排放的影响,旨在阐明各过程对N2O排放的产生机制及主要环境因子的影响,以期为后续研究提供参考和理论依据。农田土壤硝化过程本身对N2O排放的直接贡献较小,N2O产生的主要来源是包含硝化细菌的反硝化、硝化–反硝化耦合作用在内的生物反硝化过程。真菌反硝化和化学反硝化在酸性土壤以及硝酸异化还原成铵过程在高有机质和厌氧土壤环境中对N2O排放具有重要作用。未来研究可从农田土壤N2O的产生和消耗机制、降低N2O/N2产物比、N2O的还原过程及相关影响因素进行深入研究。此外,利用新技术方法,探究土壤物理、化学和生物学因素对氮素转化过程的影响,重点关注N2O峰值排放及相关联微生物的响应,并构建土壤氮素平衡和N2O排放模型,可进一步加深对农田土壤N2O排放机制和影响因素的理解。 相似文献
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N2O是重要的温室气体之一,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。采用遮光密闭箱和气相色谱法研究了氮肥施用对小麦地N2O释放和反硝化作用的影响。结果表明,小麦生长季节里,高氮、中氮以及不施氮处理N2O平均排放通量分别为2.71、2.42、1.97 gN.hm-.2d-1;尿素、硫酸铵、硝酸钾3种氮肥品种处理下,平均N2O排放通量分别为2.42、2.14、3.13 gN.hm-2.d-1。小麦生长季节里,高氮、中氮以及不施氮处理平均反硝化速率分别为4.91、4.50、1.67 gN.hm-.2d-1;尿素、硫酸铵、硝酸钾3种氮肥品种处理下,平均反硝化速率分别为4.50、3.68、5.29 gN.hm-.2d-1。氮肥施用明显促进了土壤-植物系统中N2O排放通量和反硝化作用,氮肥施用量水平和N2O排放通量、反硝化作用呈正相关。硝酸钾对N2O排放通量和反硝化作用贡献最大,硫酸铵最小。研究还表明,小麦地N2O释放和反硝化作用与季节有一定相关性,温度较高季节排放量及反硝化作用明显,反之则较弱。 相似文献
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旱地土壤中的硝化-反硝化作用 总被引：54，自引：4，他引：54
本文综述了国内外旱地土壤硝化 -反硝化作用的过程及其影响因数和硝化 -反硝化作用产生的N2 O量及其影响因素以及旱地土壤上氮肥硝化 -反硝化损失量等方面的研究进展 相似文献
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利用在线自动监测培养系统(Robot系统),研究不同氧分压、碳源投入以及不同氧分压和碳源投入组合下,添加硝化抑制剂双氰胺(DCD)对设施菜田土壤N_2O排放的影响。结果表明:随着土壤氧分压的升高,N_2O排放量呈指数下降(P0.001),土壤氧分压大于等于3%O_2后,N_2O排放量不足于无氧和微量氧(1%氧)处理的30%。添加碳源降低了有氧条件下土壤N_2O和N_2产生量,显著增加了微量氧下异养反硝化途径对N_2O的贡献量(P0.01)。在微量氧和3%O_2下,与未添加DCD的处理相比,无碳源添加且施用DCD后,N_2O的排放分别降低了64.4%和88.8%,同时N_2排放分别降低了23.4%和18.6%。从微量氧至3%O_2,虽然无碳源添加的处理硝化细菌反硝化作用对N_2O排放的贡献从17.2%增加至42.6%,但由于排放总量的急剧下降,硝化细菌反硝化作用对设施菜田土壤N_2O排放的贡献较小。本研究所用土壤pH较高,且添加DCD的处理培养前后硝酸盐基本平衡,异养的同步硝化-反硝化过程可能很弱。总之,设施菜田土壤N_2O排放主要发生在无氧和微量氧条件下。异养反硝化菌对土壤N_2O排放的直接贡献最大,尤其是在碳源较为充足的条件下。 相似文献
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土壤是产生N2O的最主要来源之一。硝化和反硝化反应是产生N2O的主要机理，由于硝化和反硝化微生物同时存在于土壤中，因而硝化和反硝化作用能同时产生N2O。N2O的来源可通过使用选择性抑制剂，杀菌剂以及加入的标记底物确定。通过对生成N2O反应的每一步分析，主要从抑制反应发生的催化酶和细菌着手，总结了测量区分硝化、反硝化和DNRA反应对N2O产生的贡献方法。并对15N标记底物法，乙炔抑制法和环境因子抑制法作了详细介绍。 相似文献