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1.
【目的】 生物质炭显著影响土壤氧化亚氮 (N2O) 排放,但关于其相关微生物机理的研究相对匮乏,尤其是生物质炭对酸性菜地土壤N2O排放的微生物作用机理。本文通过研究氮肥配施生物质炭对酸性菜地土壤N2O排放以及硝化和反硝化过程相关功能基因丰度的影响,探讨酸性菜地土壤N2O排放与功能基因丰度的关系,阐释生物质炭对酸性菜地土壤试验N2O排放的微生物作用机理。 【方法】 在田间一次性施入生物质炭 40 t/hm2,试验连续进行了3年,共9茬蔬菜。设置4个处理:对照 (CK)、氮肥 (N)、生物质炭 (Bc) 和氮肥 + 生物质炭 (N + Bc)。在施用后第三年,采集土壤样品进行室内培养,应用荧光定量PCR技术检测硝化过程氨氧化古菌 (AOA)、氨氧化细菌 (AOB) 功能基因amoA和反硝化过程亚硝酸还原酶基因 (nirK、nirS) 以及N2O还原酶基因 (nosZ) 等相关功能基因丰度,同时监测土壤pH值、无机氮 (铵态氮、硝态氮) 含量及N2O排放。 【结果】 与CK相比,生物质炭 (Bc) 处理的土壤有机碳 (SOC) 提高了27.1%,总氮 (TN) 提高了8.2%,amoA-AOB基因丰度显著降低了11.0%,nosZ基因丰度增加了21.2% (P < 0.05),N 2O排放没有显著变化 (P > 0.05)。与CK相比,施用氮肥 (N) 显著降低土壤pH ( P < 0.05),显著增加土壤无机氮含量、 nirK、nirS和nosZ功能基因丰度以及土壤N2O累积排放量 (P < 0.05)。与N处理相比,生物质炭与氮肥联合施用 (N + Bc) 处理显著增加 amoA-AOA、amoA-AOB、nirK、nirS和nosZ基因丰度,增幅分别为68.1%、39.3%、21.1%、19.8%、48.4% (P < 0.05),但 ( nirK + nirS)/nosZ的比值降低,同时N2O累积排放量显著降低33.3% (P < 0.05)。室内培养期间N 2O排放峰出现在1～5 d,N和N+Bc处理排放速率分别为 N 1.70 × 103和1.76 × 103 ng/(kg·h)。相关分析结果显示,N2O排放速率与氧化亚氮还原酶的标记基因nosZ基因拷贝数 (P < 0.05)、NH 4+-N含量 (P < 0.01) 呈显著正相关,与pH呈显著负相关 ( P < 0.01)。 【结论】 在菜地生态系统中氮肥和生物质炭联合施用可以有效缓解菜地土壤酸化,减少菜地土壤N2O排放,主要归因于反硝化作用nosZ基因丰度增加,(nirK + nirS)/nosZ比值降低。 相似文献
2.
为揭示不同生物硝化抑制剂(BNIs)对红壤性水稻土N 2O排放的影响差异及作用机制,通过21 d的土柱淹水培养试验,比较了三种BNIs 1,9-癸二醇(1,9-D)、亚麻酸(LN)和3-(4-羟基苯基)丙酸甲酯(MHPP)与化学合成硝化抑制剂双氰胺(DCD)对土壤N 2O排放及相关硝化、反硝化功能基因的影响。结果表明:不同BNIs(1,9-D、LN、MHPP)可以显著平均降低土壤N 2O日排放峰值40.1%;1,9-D和MHPP可分别抑制N 2O排放总量44.5%和43.9%,而DCD和LN对N 2O排放总量没有显著影响。1,9-D和MHPP对AOA(氨氧化古菌)、AOB(氨氧化细菌)硝化菌和nirS、nirK型反硝化菌的调控均有所不同,1,9-D可以同时抑制AOA、AOB和nirS微生物的生长;MHPP仅可以抑制AOA的生长;其中,AOA-amoA和nirS基因丰度与土壤N 2O的排放呈显著正相关关系。同时,1,9-D和MHPP均增加了nosZ基因丰度及其与AOA-... 相似文献
3.
【目的】 土壤硝化与反硝化作用是氮循环的两个关键环节,本文研究不同比例的有机、无机肥配施对硝化和反硝化进程产生的影响,为高效施肥提供理论基础。 【方法】 在安徽农业大学农翠园试验基地的黄褐土上进行了小麦–玉米轮作田间试验。试验以不施氮肥为对照 (CK),在小麦、玉米总施氮量相同的条件下,设置5个处理,分别为单施无机肥 (T1)、无机肥∶有机肥 = 2∶1 (T2)、无机肥∶有机肥 = 1∶1 (T3)、无机肥∶有机肥 = 1∶2 (T4)、单施有机肥 (T5)。在小麦拔节期,取0—20 cm土壤样品,利用荧光定量PCR技术测定反硝化和氨氧化微生物丰度,并结合反硝化能力、N2O/(N2O+N2) 产物比、土壤呼吸、硝化势和氨氧化细菌 (AOB) 与古菌 (AOA) 对硝化势相对贡献率的测定,分析江淮地区长期有机和无机肥配施对黄褐土硝化、反硝化微生物丰度及其功能的影响。 【结果】 单施无机肥或有机肥处理的硝化势均高于不同配比处理。与添加有机肥相比,增施无机肥会显著增加AOA的丰度和硝化贡献率。在反硝化方面,反硝化能力和土壤呼吸随着有机肥投入量的增加而增加,单施有机肥处理显著高于其它处理。nirS和nosZ型反硝化菌丰度随着有机肥的增加而增加,而nirK型反硝化菌丰度呈减少趋势。相关分析表明,反硝化能力与nirS型、nosZ型反硝化菌丰度、有机质和可溶性有机碳含量极显著正相关,与nirK相关性不强。 【结论】 与单施无机肥或有机肥处理相比,有机和无机肥适当配施可降低土壤硝化势,并能调控AOA和AOB在硝化过程中的作用,有效地降低土壤反硝化损失。 相似文献
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【目的】 微生物在土壤氮循环过程中发挥着重要作用。通过研究农田土壤氮循环过程中不同功能微生物群落基因丰度对施肥模式的响应及其关键影响因素,探讨不同施肥模式调控下氮素转化的微生物学机制,为改善农业生产中氮素的管理策略提供理论依据。 【方法】 田间试验始于2011年,试验地点位于江苏省常州市溧阳市南渡镇,供试土壤为白土型水稻土,种植制度为稻麦轮作。试验包括单施化肥 (NPK)、化肥+畜禽有机肥 (NPKM)、化肥+秸秆还田 (NPKS) 以及相邻江苏省耕地质量监测点不施肥对照 (CK),共 4个处理。于2014年水稻成熟期采集土壤样品,采用实时荧光定量PCR法分析了土壤硝化 (amoA)、反硝化 (narG、nirS、nirK、norB、nosZ)、固氮 (nifH)、硝酸盐异化还原 (napA) 等氮循环过程的相关功能微生物基因丰度的变化。以氨氧化微生物为模式微生物,测定添加与不添加1-辛炔情况下的土壤硝化潜势,分析氨氧化古菌 (AOA) 与氨氧化细菌 (AOB) 功能基因丰度与土壤硝化功能的内在联系。 【结果】 与CK相比,NPK处理显著增加了土壤中AOB-amoA、narG、nosZ和nifH基因的丰度。与NPK处理相比,NPKS处理进一步提高了土壤中AOB-amoA、narG、nosZ、nifH以及nirK基因的丰度。与CK相比,除AOA-amoA、nirS、napA基因以外,NPKM处理显著提高了土壤中所有氮循环功能基因的丰度。AOB-amoA基因丰度的变化对土壤氮循环功能基因丰度的整体变异影响最大。AOB主导了施肥土壤的硝化过程 (81.90%～84.42%)。土壤总硝化潜势与AOB-amoA基因丰度显著相关,但与AOA-amoA基因丰度相关性不显著。氮循环功能微生物基因丰度主要受到土壤pH、土壤有机碳(SOC)和NO3–含量的影响。 【结论】 畜禽有机肥与秸秆的施用能够进一步刺激氮循环功能基因丰度的增长,促进土壤氮循环。土壤pH、SOC和NO3–含量是影响土壤氮循环功能微生物丰度的关键因素。施肥主要通过提高土壤AOB-amoA功能基因的丰度,进而提高土壤硝化潜势,因此在控制土壤硝化作用时应重点关注AOB微生物群落。 相似文献
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【目的】N2O 是重要的温室气体之一,主要来源于农田土壤。华北平原是我国的粮食主产区,秸秆还田是该地区主要的农田管理措施,明确不同秸秆还田量对小麦玉米农田周年土壤温度和含水量的影响以及与 N2O 排放之间的量化关系,对发挥秸秆还田的生态效应,明确硝化和反硝化作用机制具有重要意义。【方法】以冬小麦、夏玉米为研究对象,设置 5 种不同秸秆还田量处理:小麦、玉米秸秆均不还田 (T0);小麦秸秆 1875 kg/hm2 + 玉米秸秆 2000 kg/hm2 还田 (T1);小麦秸秆 3750 kg/hm2 + 玉米秸秆 4000 kg/hm2 还田 (T2);小麦秸秆 5625 kg/hm2 + 玉米秸秆 6000 kg/hm2 还田 (T3);小麦秸秆 7500 kg/hm2 + 玉米秸秆 8000 kg/hm2 还田 (T4)。于 2014 年 10 月～2015 年 10 月,采用静态箱–气相色谱法对农田 N2O 排放进行测定,探究不同秸秆还田量下小麦玉米农田 N2O 排放的周年变化,并量化分析土壤温度、含水量与 N2O 排放的关系。【结果】秸秆还田量显著影响 N2O 的排放,随着秸秆还田量的增加,周年内 N2O 排放总量呈增加的趋势,增加量为 1.33～3.50 kg/hm2,增加率为 32.3%～85.0%;通量增加量为 15.52～40.87 μg/(m2·h),增加率为 32.3%～85.1%。玉米季 N2O 排放通量和总量分别是小麦季的 2.42～2.62 和 1.05～1.14 倍。秸秆还田可提高 0—10 cm 土壤温度和 0—20 cm 土壤含水量,增加范围分别为 0.63～2.14℃ 和 0.6%～1.8%。相关性分析表明,各处理土壤温度和 N2O 排放通量无相关关系(P > 0.05)。T0、T1、T2 处理土壤含水量与 N2O 排放通量呈显著正相关(P < 0.05),而 T3、T4 处理与 N2O 排放通量之间不相关(P > 0.05)。【结论】随着秸秆还田量的增加,N2O 排放通量和总量均呈现增加趋势,且玉米季高于小麦季。秸秆还田显著促进 N2O 排放并可提高 0—20 cm 土壤含水量和 0—10 cm 土壤温度,周年秸秆还田量在 7750 kg/hm2 及以下时,N2O 排放通量与土壤含水量之间呈显著正相关,而与土壤温度之间不相关。 相似文献
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【目的】 稻田是陆生生态系统中重要的氮库之一,在氮素生物地球化学循环中具有重要地位。研究不同施肥处理对稻田土壤微生物群落结构及其功能的影响具有重要意义。 【方法】 田间试验位于江苏省金坛市,在取样时试验已进行了6年。施肥处理包括:不施肥对照 (CK)、施化肥 (CF)、化肥+猪粪混施 (CMF)、化肥+秸秆混施 (CSF)。采用高通量测序和定量PCR方法测定稻田土壤微生物群落结构及氮循环相关功能微生物数量。 【结果】 在施用肥料6年后,土壤全碳、可溶性有机碳、全氮、铵态氮和硝态氮含量均不同程度地提高。与CF相比,CSF和CMF处理土壤pH升高,全碳、可溶性有机碳与养分含量升高。CK与施肥处理的土壤细菌群落结构差异明显,不同施肥处理的细菌群落结构之间有明显差别。聚类结果显示,CK与CMF处理细菌群落聚类更接近,CF处理和CSF处理细菌群落结构更为接近;与CK相比,CF、CMF、CSF处理土壤中氨氧化细菌 (AOB) 和铁氨氧化微生物Feammox A6的丰度显著提高,其中Feammox A6分别增长87.6%、158%和157%。冗余分析结果表明,施肥过程及其对土壤化学性质的改变显著影响土壤细菌群落的组成和分布。 【结论】 施肥导致的反应底物 (NH4+、NO3–含量) 及土壤理化性质的差异,是土壤微生物群落结构和功能微生物数量响应的主要决定因素。不施肥与化肥配施猪粪的土壤细菌群落聚类更接近,施化肥与化肥配施秸秆的细菌群落结构更为接近。施肥对氨氧化细菌AOA数量影响不明显,但显著提高氨氧化古菌AOB和厌氧铁氨氧化功能微生物Feammox A6的数量,特别是有机肥 (猪粪、秸秆) 提高Feammox A6数量的效果大于化肥。长期单施化肥土壤中厌氧氨氧化细菌丰度显著降低,反硝化功能基因nirK、nosZ丰度显著增高;化肥配施猪粪土壤中的厌氧氨氧化细菌丰度变化不明显,反硝化功能基因narG、nirK、nosZ丰度显著增高;化肥配施秸秆处理厌氧氨氧化细菌丰度变化不明显,反硝化功能基因nirK、nosZ丰度显著增高。 相似文献
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为探究设施栽培条件下化肥与有机肥配施对0～20 cm土层土壤团聚体稳定性及其有机碳、全氮含量的影响。以设施栽培连续7年定位施肥田间试验为依托,选择4个施用化肥处理(N 0PK、N 1PK、N 2PK和N 3PK)和4个化肥与有机肥配施处理(N 0PKM、N 1PKM、N 2PKM和N 3PKM),其中,N 0、N 1、N 2和N 3氮用量分别为0、187.5、375.0和562.5 kg·hm -2,磷(P 2O 5)和钾(K 2O)用量分别为225.0和450.0 kg·hm -2,有机肥(M)为75000kg·hm -2,研究单施化肥及化肥与有机肥配施土壤团聚体稳定性及其有机碳、全氮含量。结果显示,与单施化肥相比,化肥与有机肥配... 相似文献
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【目的】氨氧化是氮转化过程的限速步骤,其由氨氧化微生物所驱动。本研究旨在探明 37 年玉米–大豆轮作施肥条件下影响棕壤氨氧化微生物丰度的主要影响因子及变化规律。【方法】以沈阳农业大学棕壤肥料长期定位试验耕层土壤 (0—20 cm) 为材料,选取其中 9 个施肥处理进行取样分析:不施肥 (CK)、低量氮肥 (N1)、高量氮肥 (N2)、氮磷肥 (N1P)、氮磷钾肥 (N1PK)、高量有机肥 (M2)、高量有机肥 + 低量氮肥 (M2N1)、高量有机肥 + 氮磷肥 (M2N1P)、高量有机肥 + 氮磷钾肥 (M2N1PK)。采用实时荧光定量 PCR 技术测定其氨氧化微生物丰度,通过对土壤基本化学性质和氨氧化微生物丰度的冗余分析找出影响氨氧化微生物丰度的主要因素。【结果】施用有机肥处理的土壤 pH、有机质、全氮、碱解氮、速效钾、速效磷、铵态氮、硝态氮含量明显高于不施肥和单施化肥处理。各施肥处理土壤有机质、全氮、碱解氮、速效钾、速效磷的含量总体呈现有机肥处理 > 化肥处理 > CK;与不施肥处理 (CK) 相比,单施化肥处理显著降低了土壤 pH 值,施用有机肥处理显著提高了土壤 pH 值,其中 N2 处理的土壤 pH 最低,M2 处理的土壤 pH 最高。不同施肥处理氨氧化细菌 (AOB) 的丰度为 0.94 × 106～5.77 × 106 copies/g 干土,氨氧化古菌 (AOA) 的丰度为 3.56 × 106～1.22 × 107 copies/g 干土;施用有机肥处理 AOB 和 AOA 丰度显著高于不施肥和单施化肥处理,其中 M2 处理的 AOB 和 AOA 丰度最高,单施氮肥处理的 AOB 和 AOA 丰度最低。冗余分析 (RDA) 表明,影响棕壤 AOB 和 AOA 丰度的主要环境因子有土壤 pH、有机质、全氮、碱解氮、速效磷、速效钾,且与 AOB 和 AOA 丰度呈正相关关系。【结论】长期轮作施肥显著改变了棕壤的化学性质,从而对氨氧化微生物的丰度产生了显著影响。长期施用有机肥显著提高了土壤养分含量及 AOB 和 AOA 的丰度,对维持土壤氨氧化微生物的数量起到十分重要的作用;同时试验结果也为今后通过改变土壤 pH、有机质、全氮、碱解氮、速效磷、速效钾等性质对 AOB 和 AOA 进行调节提供了依据。 相似文献
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【目的】施用硝化抑制剂是削减农田N 2O排放的有效措施，本文研究不同种类硝化抑制剂对土壤N 2O排放的影响，为选择高效硝化抑制剂以实现黑土N 2O减排提供科学依据。【方法】在黑龙江省东部典型旱作黑土区进行田间试验。设置6个处理：不施氮肥(N0)，常规施氮(N200)，减氮20%(N160)，减氮20%分别配施硝化抑制剂双氰胺(N160+DCD)、3,4-二甲基吡唑磷酸盐(N160+DMPP)和2-氯-6 (三氯甲基)-吡啶(N160+CP)。测定全年土壤N 2O排放通量，同步测定土壤温度和含水量以及玉米生长季土壤铵态氮(NH 4+-N)、硝态氮(NO 3--N)和可溶性有机碳(DOC)含量。【结果】施氮显著提高了土壤NH 4+-N含量，且各施氮处理间差异不显著。施用硝化抑制剂处理降低了土壤NO 3--N含量，DCD和DMPP处理的NO3--N... 相似文献
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【目的】 利用天津市西青区基地日光温室蔬菜不同施肥模式定位试验,研究有机肥/秸秆替代化肥模式对设施蔬菜土壤线虫总数、群落结构和生态指数的影响,为构建健康的土壤动物区系提供科学依据。 【方法】 定位试验共设6个处理,分别为:1) 全部施用化肥氮 (4/4CN);2) 3/4化肥氮 + 1/4猪粪氮 (3/4CN + 1/4MN);3) 2/4化肥氮 + 2/4猪粪氮 (2/4CN + 2/4MN);4) 1/4化肥氮 + 3/4猪粪氮 (1/4CN + 3/4MN);5) 2/4化肥氮 + 1/4猪粪氮 + 1/4秸秆氮 (2/4CN + 1/4MN + 1/4SN);6) 2/4化肥氮 + 2/4秸秆氮 (2/4CN + 2/4SN),各处理为等氮磷钾设计。第16茬 (土壤消毒后) 和第18茬 (土壤消毒1年后) 蔬菜 (春茬番茄) 拉秧后,分别采集0—5、5—10和10—20 cm土层土壤样品,测定土壤线虫相关指标。 【结果】 1) 有机肥/秸秆替代化肥模式0—5、5—10和10—20 cm土层土壤线虫总数均高于单施化肥模式,平均分别增加16.8%、31.8%和11.2%;配施高量有机肥模式 (1/4CN + 3/4MN) 和配施秸秆模式 (2/4CN + 1/4MN + 1/4SN、2/4CN + 2/4SN) 各土层线虫总数相对较高,较单施化肥模式分别提高12.1%～26.4%、34.3%～42.8%、13.2%～18.3%。2) 与单施化肥模式相比,有机肥/秸秆替代化肥模式,尤其是配施高量有机肥模式和配施秸秆模式可提高0—5和5—10 cm土层土壤有益线虫 (食细菌、食真菌和捕食/杂食性线虫) 营养类群个体数量,其中0—5 cm土层上述线虫营养类群个体数量平均分别增加13.0%、7.4%和26.7%,5—10 cm土层平均分别增加35.5%、20.2%和56.5%。有机肥/秸秆替代化肥模式0—5和5—10 cm土层土壤有害植食性线虫数量虽均高于单施化肥模式,但其相对丰度均低于单施化肥模式,平均分别降低6.3%和13.1%。3) 有机肥/秸秆替代化肥模式,尤其是配施高量有机肥模式和配施秸秆模式,MI值、WI值、EI值和SI值均高于单施化肥模式,0—5 cm土层平均分别增加3.9%、11.5%、6.2%和130.4%,5—10 cm土层平均分别增加1.8%、19.1%、2.4%和138.7%。 【结论】 在N、P2O5和K2O投入量不变的情况下,有机肥/秸秆替代化肥模式可促进土壤有益线虫 (食细菌线虫、食真菌线虫和捕食/杂食性线虫) 生长繁殖,还可降低土壤有害植食性线虫相对丰度,对土壤有害植食性线虫起到一定的抑制作用。综合来看,有机肥/秸秆替代化肥模式,尤其是配施高量有机肥模式和配施秸秆模式,可优化土壤线虫群落结构,降低土壤环境的受干扰程度,改善土壤的质量,使设施蔬菜土壤生态系统向稳定健康的方向发展。结合本试验9年产量数据 (2/4CN + 1/4MN + 1/4SN模式产量最高)、土壤线虫群落相关研究结果以及实际可操作性,化肥与有机肥、秸秆配施模式(2/4CN + 1/4MN + 1/4SN)可实现设施蔬菜持续高产。 相似文献
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【目的】控制N2O排放是提高氮肥利用和环境效益的一个重要任务。在滴灌条件下,研究以控释氮肥替代尿素基施减少设施土壤N2O排放的机制,并探讨减少氮肥投入的可能性。【方法】在大棚内布设小区试验,供试番茄品种为‘盛世辉煌’,氮肥40%基施,60%分3次随水滴灌追施。试验以不施氮肥为对照 (CK),设:常规化肥用量 (基施尿素,总N量440 kg/hm2,U);常规化肥用量减氮20% (基施尿素,总N量376 kg/hm2,–20%U);控释氮肥常规用量 (基施控释氮肥,总N量440 kg/hm2,CRU);控释氮肥常规用量减氮20% (基施控释氮肥,总N量376 kg/hm2,–20%CRU) 4个处理。施底肥后15天内每天取气体样1次;追肥后每2天取气体样1次,连续取样3次;其余时间间隔5～7天取气体样1次。静态箱–色谱法测定土壤N2O排放通量;在定植后40、80和120天取土样测定土壤理化性质;用实时荧光定量PCR检测相关功能基因数量变化;收获后测产。【结果】控释氮肥与水溶肥配施导致基肥N2O排放峰值出现时间从第8～13天延迟到第28～32天,并且显著降低了其N2O排放峰值,所有处理追水溶肥后均在3～5天出现N2O排放峰值,而控释氮肥与水溶肥配施降低了此阶段N2O排放峰值。相同氮肥施用量条件下,控释氮肥与水溶肥配施显著降低了基肥期土壤N2O排放通量和累积排放量,降低了追肥期土壤N2O排放通量和累积排放量,显著降低了番茄生长季土壤NH4+-N和NO3?-N含量与微生物功能基因AOA amoA、AOB amoA和nirK数量,降低了nirS数量。与U处理相比,CRU处理增加番茄产量和经济效益,生长季土壤N2O累积排放量减少了24.8%,差异显著,同时显著降低了N2O排放强度;与–20%U处理相比,–20%CRU处理增加番茄产量和经济效益,N2O累积排放量减少了22.1%,亦显著降低了N2O排放强度 (P < 0.05)。【结论】在常规用氮量和减氮20%用量下,以缓释氮肥代替尿素基施,不仅可显著增加番茄的产量和效益,还显著推迟了番茄生长初期N2O释放高峰的出现,减少了整个生育期N2O的排放强度和累积排放量。其主要原因在于缓释氮肥有效控制了土壤中NH4+-N和NO3?-N含量的变化,进而减少了与硝化和反硝化相关的微生物数量。在使用缓释肥做基肥时,适当减少氮肥投入不会降低番茄的产量。 相似文献
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【目的】 氧化亚氮(N2O)排放是亚热带地区氮损失的主要途径,我们研究了不同形态含氮化合物对土壤N2O排放的影响。 【方法】 以毛竹(Phyllostachys edulis)林土壤为研究对象进行了室内培养试验。设置土壤中添加KNO3、NH4NO3、NH4Cl、KCl处理,以去离子水作为对照(CK),在25oC黑暗条件下培养。在培养0.5 h,1、3、5、7、14、28、60天,测定土壤N2O排放速率,铵态氮(NH4+-N)、硝态氮(NO3?-N)、可溶性有机碳(DOC)和水溶性氮(WSN)含量,采用荧光定量PCR技术测定了土壤氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria, AOB)、氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea, AOA)、nirS、nirK、nosZⅠ、nosZⅡ基因丰度。 【结果】 培养第60天,氮添加与KCl添加处理均显著增加了土壤DOC含量,NH4NO3、NH4Cl处理显著增加了WSN含量,但显著降低了土壤pH。氮添加及KCl添加处理均增加了土壤AOA、AOB、nirK基因丰度,降低了nosZⅠ、nosZⅡ基因丰度。氮添加处理N2O排放速率均在培养第14天达到峰值,且相较于CK处理均增加了N2O累积排放量,KNO3、NH4NO3、NH4Cl和KCl处理累积排放量的增幅分别为524.3%、771.1%、652.7%、98.6%。N2O排放速率与NO3?、WSN、nirK基因丰度呈显著正相关,而与pH、nosZⅠ、nosZⅡ基因丰度呈显著负相关。 【结论】 铵态氮添加能显著促进毛竹林土壤N2O的排放,其效果高于硝态氮,NH4NO3作为混合氮,外源性NH4+-N、NO3?-N同时输入对土壤N2O排放的促进作用比单独添加NH4+-N、NO3?-N更显著,但并未出现叠加效应。 相似文献
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【目的】量化设施菜地N2O、NO排放特征,分析其影响因素,以期为科学评估农田生态系统N2O、NO排放提供关键参数。【方法】以黄瓜品种‘金胚98’为供试材料,在北京房山区窦店乡的温室大棚内进行了田间试验,供试土壤类型为石灰性褐土,质地为壤土。试验共设4个处理:漫灌,不施氮肥 (CK);漫灌,农民习惯施肥 (FP);滴灌,农民习惯施肥 (FPD);滴灌,优化施氮 (OPTD)。常规氮肥施用量为N 1200 kg/hm2,优化后氮肥施用量为N 920 kg/hm2。70%的化肥氮和钾肥,分6次随灌溉追施。采用自动静态箱–氮氧化物分析仪法,对黄瓜生长季的N2O、NO排放量进行了田间原位观测,同时监测了5 cm深土壤温度、0—15 cm土层土壤孔隙水分含量,分析了N2O、NO季节排放与土壤温度和湿度的相关性,比较了不同处理措施的减排效果。【结果】施肥和灌溉后1～2天,N2O会出现明显的排放高峰,NO排放峰出现在施肥和灌溉后2～4天,对照无明显N2O、NO排放峰值。CK、FP、FPD和OPTD处理N2O季节排放量分别为N 7.32、28.69、18.62、12.16 kg/hm2;NO季节排放量分别N 0.32、0.86、0.77和0.70 kg/hm2; NO排放量分别占 (N2O + NO) 总量的4.2%、2.9%、4.0%、5.4%。相同氮肥施用量条件下,滴灌施肥处理 (FPD) 相比漫灌施肥 (FP),不仅能保持作物产量,而且能减少N2O、NO排放总量34.4%、9.0%;滴灌施肥条件下,减少40%氮肥投入 (OPTD) 比FPD分别减少N2O和NO排放34.7%和9.1%。FP、FPD和OPTD处理的N2O排放系数依次为1.78%、0.94%、0.53%,NO排放系数依次为0.08%、0.06%和0.09%。【结论】京郊设施菜地夏季N2O排放强,NO排放弱。在不改变施肥量前提下,采用滴灌施肥可在保持作物产量的同时,显著减少N2O和NO排放。采用滴灌的同时,优化肥料施用量可以进一步减少N2O、NO排放。 相似文献
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【目的】 冬季种植紫云英翻压还田对促进稻田养分循环和提高氮素利用效率具有重要意义,本文重点研究了紫云英还田与氮肥配施对稻田温室气体排放的影响。 【方法】 盆栽试验条件下,设置紫云英与氮肥配施6个处理:不施肥 (CK);单施尿素 (CF);单施紫云英 (MV);1/4紫云英+3/4尿素 (1/4 MV+3/4 CF);1/2紫云英+1/2尿素 (1/2 MV+1/2 CF) 和3/4紫云英+1/4尿素 (3/4 MV+1/4 CF),除CK外,所有处理的施氮 (N) 量均为111.4 mg/kg干土。采用静态暗箱–气相色谱法,监测双季稻季节内稻田CH4和N2O排放特征及其全球增温潜势 (GWP) 与单位粮食产量温室气体排放强度 (GHGI)。 【结果】 1) 不同处理稻季CH4排放规律基本一致,早稻和晚稻生长季各处理CH4排放均集中在分蘖期与抽穗期,其中早稻季CH4没有明显的排放峰,其最大值为5.69 mg/(m2·h);晚稻季有两个较为明显的排放峰,出现在水稻移栽初期以及晒田期,最大峰值分别为13.33 mg/(m2·h) 和8.83 mg/(m2·h);稻田CH4累积排放量随紫云英施用比例的增加而增加。2) 不同施肥处理下N2O排放通量有较为明显的季节变化规律。早稻季N2O最大峰值出现在播后第3天,为1092.2 μg/(m2·h);晚稻季N2O排放主要集中在分蘖期和后期干湿交替阶段,最大峰值为795.7 μg/(m2·h);N2O累积排放量随紫云英施用比例的增加而减小,且MV的N2O累积排放量为负值。3) CF处理双季稻产量最高,显著高于CK、1/4 MV+3/4 CF和MV;1/2 MV+1/2 CF处理双季稻产量显著高于CK和1/4 MV+3/4 CF;各处理对稻田GWP及GHGI的影响均不显著。 【结论】 通过不同配比紫云英与氮肥配施盆栽试验发现,与CF相比,紫云英与氮肥不同配比对于稻田GWP及GHGI并无显著影响。 相似文献
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【目的】分析施肥方式及添加脲酶/硝化抑制剂对稻田NH 3挥发和N 2O排放的影响,基于稻田NH 3和N 2O减排的效果评价优化施肥措施的可行性。【方法】在太湖地区开展为期两年的稻季田间小区试验,供试脲酶抑制剂为N-丁基硫代磷酰三胺(NBPT),硝化抑制剂为对羟基苯丙酸甲酯(MHPP),用量为施氮量的1%。设置6个处理：1)不施氮肥对照(CK);2)表施尿素N 300 kg/hm 2 (当地常规施肥,CN);3)表施尿素N 225 kg/hm 2(RNB);4)尿素N 225 kg/hm 2,50%表施,50%深施(RND);5)表施尿素N 225 kg/hm 2+NBPT+MHPP(RNB+DI);6)尿素N 225 kg/hm 2+NBPT+MHPP,50%表施,50%深施(RND+DI)。每次施肥后两周内,用密闭式抽气法监测稻田NH 3挥发,在水稻生育期内用静态箱—气相色谱法监测稻田N... 相似文献
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【目的】 控制土壤氮素气态损失是提升菜地氮肥利用和环境效益的一个重要措施。在滴灌条件下,研究控释氮肥一次性基施和减少氮肥投入对华北地区大白菜土壤NH3和N2O排放及其经济效益的影响,为华北地区大白菜生产提供最优氮肥管理方案。 【方法】 在河北赵县设置田间小区试验,4个处理分别为:不施氮(CK);常规施氮(施用尿素,总施氮量为N 400 kg/hm2,基施氮∶追肥氮=4∶6,U);优化施氮(在常规施氮的基础上减氮10%,总施氮量为N 360 kg/hm2,基施氮∶追肥氮=4∶6,90U);控释氮肥一次性基施(减氮10%,总施氮量为N 360 kg/hm2,90CRU) 。采用通气法和密闭式静态箱–气相色谱法,分析了不同处理下土壤NH3和N2O排放动态变化及大白菜产量和氮素吸收的差异。 【结果】 U、90U处理基肥期土壤NH3排放峰出现在基施后3～6天,追肥后峰值出现在施肥后3～5天,而90CRU处理峰值延迟到基施后9～11天出现,且其峰值显著降低。与U处理相比,整个生育期90U处理土壤NH3排放通量和总量分别降低了11.0%和10.4%,而90CRU处理其排放通量和总量分别显著降低了46.9%和27.6% (P< 0.05)。U、90U处理基肥期土壤N2O 排放峰值出现在基施后7～9天,追肥后峰值出现在4～6天,而90CRU处理峰值出现在基施后14～17天,其峰值显著降低。施氮处理基肥期NH3和N2O排放峰值均高于追肥后。与U处理相比,90U处理土壤N2O 排放通量和总量分别降低了11.1%和8.8%,90CRU处理其排放通量和总量分别显著降低了50.5%和23.2% (P<0.05)。与U处理相比,90CRU处理大白菜氮素利用率提高了5.7个百分点,产量和净经济效益分别增加了7.8%和8.0%,但差异不显著。相关分析表明,土壤温度和湿度与NH3和N2O排放通量成线性正相关关系,由于基肥期土壤温度和湿度高于追肥期,因此基肥期NH3和N2O排放通量高于追肥期。土壤脲酶活性与NH3排放通量间呈线性正相关关系,90CRU处理通过降低其活性而显著降低了NH3排放通量;土壤NO3–-N含量和功能基因AOB-amoA和nirK数量与N2O排放通量呈线性正相关关系,90CRU处理通过降低上述指标而显著降低了N2O排放通量。 【结论】 控释氮肥一次性基施在减少氮肥和劳动力投入、提高大白菜产量、经济效益与降低土壤NH3和N2O排放通量方面起到积极作用,为华北地区秋季大白菜种植提供了有效的氮肥管理方式。 相似文献
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【目的】本研究旨在明确硝化抑制剂对稻田土壤氮素周转的影响,探讨抑制剂提高氮肥利用率及微生物响应机理。【方法】以草甸黑土发育的水稻土为研究对象,进行了两组培养试验 (25℃),培养周期均为150天。共设4个处理:1) 不施肥 (CK);2) 单施尿素 (Urea);3) 尿素 + 双氰胺 (Urea + DCD);4) 尿素 + 3, 4-二甲基吡唑磷酸盐 (Urea + DMPP)。一组试验从培养第1天起,抽取气体样品,用气相色谱法测定N2O排放量。另一组试验从培养第1天直到结束,取土样测定氨氧化细菌和氨氧化古菌数量,采用荧光定量PCR等技术测定nirK基因和nirS基因拷贝数,用常规方法测定土壤无机氮含量。【结果】施用尿素显著增加了N2O排放量,其中85%的N2O排放发生在培养开始后的前两周内。Urea + DMPP处理土壤NH4+浓度在前23天稳定在较高水平,与Urea处理相比,N2O减排率为78.3%,Urea + DCD处理为21.6%。Urea + DMPP处理排放系数为0.05%,Urea + DCD为0.18%,Urea + DMPP处理显著低于Urea + DCD处理。施用尿素培养,土壤氨氧化细菌 (AOB) 数量显著增加而氨氧化古菌 (AOA) 数量则显著减少。添加DCD和DMPP能显著抑制AOB的数量,但对AOA没有影响。培养第3、30和90天,Urea + DMPP处理土壤中的AOB数量显著低于Urea + DCD处理的30%、56%和60%。对于反硝化细菌来说,所有处理中的nirK基因拷贝数均显著高于nirS基因拷贝数。添加DMPP在培养第3和30天显著减少了含nirK和nirS基因的反硝化细菌数量,而添加DCD对两类反硝化细菌数量无明显作用。【结论】东北黑土水稻生产中,硝化抑制剂DMPP降低N2O排放量和排放系数的效果显著好于DCD,因为DMPP在培养后的30天内,可以显著抑制氨氧化细菌繁衍,降低反硝化细菌数量,从而起到减少N2O排放、提高肥料利用率的作用。 相似文献
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【目的】 本试验评价了生物质炭对菜地土壤温室气体排放和产量的长期效应。 【方法】 田间试验在江苏省南京市集约化种植菜地进行。共设置4个处理,分别为对照 (CK)、单施氮肥处理 (N)、施用氮肥 + 新生物质炭 (NCF,CF在2016年6月施用) 以及施用氮肥 + 4年陈化生物质炭 (NCA,CA在 2012 年6月施用)。生物质炭施用量为40 t/hm2。2016年11月至2017年11月连续种植4季蔬菜,分别为小青菜、空心菜、苋菜、菠菜,并伴有休耕期。每季蔬菜施氮量均为N 240 kg/hm2,其中空心菜收获三茬,在第一茬收获后按照N 240 kg/hm2 追肥一次。采用静态暗箱–气相色谱法测定N2O浓度。 【结果】 观测期内各处理菜地N2O排放主要集中在第二季和第三季,其单位产量N2O排放量分别为0.038～0.131 kg/t和0.107～0.482 kg/t,而第一季和第四季的单位产量N2O排放量分别是0.033～0.209 kg/t和0.007～0.070 kg/t。土壤温度和矿质氮变化未显著影响土壤N2O排放通量;整个观测期内土壤充水孔隙度 (WFPS) 介于37%～93%之间,土壤含水量变化显著影响 (P < 0.01) 土壤N 2O排放通量。与N处理相比,整个轮作周期内NCF和NCA处理N2O周年累积排放量和周年排放系数均显著降低,两个施生物质炭处理之间差异不显著;NCF处理N2O周年累积排放量和周年排放系数降幅分别为35.6%和46.2%,NCA处理降幅分别达38.8%和49.9%。与N处理相比,NCF和NCA处理均增加了集约化菜地蔬菜产量,增幅分别为4.6%和17.9%,NCA处理达到显著水平,两个施生物质炭处理之间差异不显著。此外,NCF和NCA处理分别显著降低单位产量N2O排放量49.8%和41.3% (P < 0.01)。 【结论】 在集约化菜地土壤中经4年陈化后的生物质炭仍然具有较强的减排和增产能力。与新施入的生物质炭相比,施用4年后的生物质炭增产效果更显著;施用生物质炭对集约化蔬菜生态系统减排和改善作物生产具有长期效应。 相似文献
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[目的]小麦籽粒锌(Zn)含量普遍较低,在没有外源锌施用措施下难以满足以小麦为主食人群健康所需.探索提升小麦籽粒Zn含量,尤其是其加工产品面粉Zn含量和Zn生物有效性的农艺措施,具有实际重要的意义.[方法]于2013、2014年分别在陕西杨凌示范区和三原试验站进行小麦田间试验,两地均为潜在缺锌石灰性土壤,DTPA-Zn... 相似文献
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