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1.
为探究石河子灌区、新湖总场灌区、莫索湾灌区之间土壤温室气体排放的差异性,通过长期的野外观测及样品采集,采用静态箱—气相色谱法,于2019年棉花出苗期、花铃期、吐絮期对玛纳斯河流域石河子灌区、新湖总场灌区、莫索湾灌区棉田土壤温室气体进行日观测,应用统计学方法,并结合土壤温度、含水量、pH、有机碳、铵态氮、硝态氮等因素分析。结果表明：(1)土壤CO 2和N 2O具有明显的季节变化和日变化,土壤CO 2和N 2O排放通量的峰值出现在花铃期,分别为527.160,1.713 mg/(m 2·h)。同时,CO 2排放通量日变化峰值出现在13:00,N 2O排放通量日变化峰值出现在17:00,表现为单峰曲线。2种土壤温室气体在生育期内的排放通量在不同灌区之间有所差异,呈现出新湖总场灌区>莫索湾灌区>石河子灌区。(2)土壤CO 2和N 2O排放通量受温度影响更为显著,土壤CO 2和N 相似文献
2.
【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
3.
【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
4.
【目的】 采用静态暗箱-气相色谱法,研究有机无机肥料配施对菜地N2O排放的影响。【方法】 试验期间连续种植了4季蔬菜,分别为香菜、空心菜、菜秧、菠菜,其中香菜和菠菜种植期间有塑料大棚覆盖。每季蔬菜收获后至下季蔬菜种植前有时间不等的休耕期。每季蔬菜种植前肥料作为基肥一次性施入,施肥量均为N 250 kg/hm2,其中空心菜在第二茬收获后追施N 250 kg/hm2一次,整个观测期共施肥5次,总施氮量为N 1250 kg/hm2,同时施入等量P2O5、K2O。试验共设4个处理:不施氮对照（CK）、单施化肥（NPK）、有机无机肥料1:1配施（M1N1）和有机无机肥料2:1配施（M2N1）。N2O排放通量测定频率为每周一次,每次施肥后则每2天测定一次。【结果】 观测期内各处理菜地N2O排放主要集中在4~10月份,并与10 cm土层土壤温度呈显著正相关;NPK处理菜地N2O排放通量与土壤无机氮含量显著相关,其他处理N2O排放通量与土壤铵态氮、硝态氮以及无机氮含量间无显著相关。整个观测期内土壤充水孔隙度（WFPS）介于39%~59%之间,土壤水分含量的变化对N2O排放通量无显著影响。与NPK处理相比,M1N1和M2N1处理均能保证蔬菜产量稳定,并显著提高空心菜的产量。与NPK处理相比,M1N1处理显著降低菜地N2O周年累积排放量36%,显著降低N2O周年排放系数64%。与M2N1处理相比,M1N1处理的N2O周年累积排放量和周年排放系数分别显著降低29%和56%;而M2N1处理较NPK处理的减排效果不显著。【结论】 在集约化菜地适宜的无机有机肥料配比既能保证蔬菜产量,又能减少N2O排放,不施或施用有机肥比例过高均不利于减少N2O周年排放。本试验条件下,有机无机肥料以1:1配施是合适的稳产减排措施。 相似文献
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【目的】了解中国不同蔬菜种植模式、种植区域和蔬菜类型的N 2O-N排放系数及不同减排措施对N 2O排放和蔬菜产量的综合影响,以减少区域和全国蔬菜体系N 2O排放清单估算的不确定性。【方法】检索收集关于中国菜地N 2O排放及减排研究论文的田间观测数据,基于数据整合分析方法,系统分析不同蔬菜生产区和不同蔬菜类型在设施和露地两种栽培模式下的排放系数,及不同管理措施对土壤N 2O减排潜力和产量的影响。【结果】华北、西北、长江中下游、西南和华南露地蔬菜土壤N 2O-N排放系数分别为1.27%、0.83%、1.20%、1.54%和5.57%,全国平均为1.23%,华南是西北地区的6.7倍。华北、西北、长江中下游设施蔬菜N 2O-N排放系数分别为0.99%、0.65%、1.13%,全国平均为0.88%。露地种植模式下,叶菜类、茄果类、块茎类和根类蔬菜菜田N 2O-N排放系数分别为1.72%、1.03%、0.92%和1.28%;设施种植模式下,... 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】研究不同灌溉模式和施氮处理稻田 CH4 和 N2O 的排放规律、综合增温潜势和综合排放强度,以期获得降低稻田 CH4 和 N2O 排放的灌溉模式和施氮管理。【方法】2015～2016 年在广西南宁市灌溉试验站进行晚稻和早稻大田试验,两次试验均设 3 种灌溉模式:常规灌溉 (CIR)、“薄浅湿晒 ”灌溉 (TIR) 和干湿交替灌溉 (DIR)。 2 种尿素-N 和猪粪-N 比例:100% 尿素-N (FM1),50% 尿素-N + 50% 猪粪-N (FM2)。共设 CIR-FM1、TIR-FM1、DIR-FM1、CIR-FM2、TIR-FM2 和 DIR-FM2 6 个处理,用静态箱–气相色谱法测定了水稻生育期内稻田 CH4 和 N2O 排放通量,分析了早晚稻生育期内 CH4 和 N2O 累积排放量和综合增温潜势,并结合产量分析了 CH4 和 N2O 综合排放强度。【结果】DIR 下 FM2 处理早稻产量和两季总产量比 FM1 处理分别提高 18.8% 和 17.7%,FM2 下 TIR 和 DIR 模式早稻产量分别比 CIR 模式提高 20.9% 和 37.4% 以及 DIR 模式两季总产量比 CIR 模式提高 21.5%。不同处理早晚稻生育前期 CH4 排放通量较高,生育中后期 CH4 排放通量较低。水稻生育期内 TIR 和 DIR 模式 CH4 累积排放量低于 CIR 模式,FM1 处理 CH4 累积排放量低于 FM2 处理。不同处理早晚稻生育前期 N2O 的排放通量为负值或者较低,N2O 排放主要集中在晒田完成复水之后及成熟期稻田水分落干时,DIR 模式 N2O 累积排放量显著高于 CIR 模式,FM2 处理 N2O 累积排放量高于 FM1 处理。不同处理稻田 CH4 和 N2O 的排放彼此间存在消长关系。CH4 对综合增温潜势的贡献率达 99% 以上,而 N2O 的贡献率不足 1%。3 种灌溉模式下 FM1 处理 CH4 或 N2O 增温潜势、CH4 和 N2O 综合增温潜势和排放强度均低于 FM2 处理,2 种施氮处理下 TIR 和 DIR 模式 CH4 和 N2O 综合增温潜势和排放强度低于 CIR 模式。【结论】与常规灌溉相比,“薄浅湿晒”灌溉水稻产量和 N2O 排放有所提高,但是降低 CH4 排放量及 CH4 和 N2O 综合增温潜势和排放强度;干湿交替灌溉增加水稻产量和 N2O 排放,但是降低 CH4 的排放量及 CH4 和 N2O 综合增温潜势和排放强度,因此,“薄浅湿晒”和干湿交替灌溉模式是有效降低稻田 CH4 和 N2O 综合增温潜势和排放强度的两种灌溉模式。在这两种灌溉方式下,与猪粪尿素配施相比,单施尿素显著降低 CH4 和 N2O 综合增温潜势和排放强度。 相似文献
8.
【目的】设施菜田土壤反硝化作用是N2O排放和氮素损失的重要途径。本研究通过室内厌氧培养试验,在不同pH和初始C/NO3–条件下,比较设施菜田土壤反硝化氮素气体排放及产物比的变化特征。【方法】以设施菜田土壤为研究对象,通过添加一定量低浓度的酸碱溶液调节土壤pH分别为酸性、中性和碱性条件,调节后的实测pH分别为5.63、6.65和7.83;同时以谷氨酸钠作为有效性碳,除未添加有效性碳作为对照处理 (CK) 外,其他有效性碳与硝酸盐 (C/NO3–) 的比值分别调节为5∶1、15∶1和30∶1,三种pH条件下均设置 4 个 C/NO3– 水平,每个水平3次重复。利用自动连续在线培养系统 (Robot系统),在厌氧条件下监测不同处理土壤产生的 N2O、NO、N2和CO2浓度的动态变化,通过计算N2O/(N2O + NO + N2)指数估算反硝化过程N2O的产物比。【结果】增加土壤的pH能显著减少设施菜田土壤N2O和NO的产生量,酸性 (pH 5.63) 土壤的N2O、NO产生量峰值在不同初始C/NO3– 比下均显著高于中性 (pH 6.65) 和碱性 (pH 7.83) 土壤 (P < 0.05)。中性和碱性土壤在高C/NO3– 下有利于减少反硝化过程N2O的产生,而酸性土壤条件下差异并不显著。中性土壤条件下增加有机碳含量会降低NO产生量,而在酸性和碱性土壤上有机碳的添加对NO产生量没有显著影响。土壤pH和初始C/NO3– 比对土壤N2O的产生有极显著的交互效应 (P < 0.001)。酸性和中性土壤上添加有机碳能够显著增加土壤N2的产生速率 (P < 0.05),且与对照相比,不同pH的土壤添加有机碳后均显著促进反硝化过程中N2O向N2的转化。在不同初始C/NO3– 下碱性土壤的CO2产生量显著高于酸性和中性土壤,同时与对照相比,添加有机碳显著增加了土壤的CO2产生量 (P < 0.05)。酸性土壤的N2O产物比在不同初始C/NO3– 下均极显著高于碱性土壤 (P < 0.01),且不同初始C/NO3– 下的土壤N2O产物比随pH的增加显著下降,二者呈极显著线性负相关关系 (P < 0.01)。【结论】土壤pH降低是设施菜田土壤N2O和NO排放量较高的重要原因。而且,增加初始土壤有效碳含量促进了土壤的反硝化损失,并在中性和碱性土壤中N2O的产生量减少。土壤pH升高和初始C/NO3– 增加均降低了产物比,但增加了土壤反硝化作用速率。在利用N2O排放通量和产物比估算土壤反硝化氮素损失时,土壤pH和有效碳含量是必须考虑的两个重要因素。 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】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】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】 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】 土壤中的氧化亚氮 (N2O) 来源于硝化与反硝化作用，锰可与硝化或反硝化作用产物反应产生N2O或氮气，已有研究表明土壤中锰含量高会影响硝化作用。因此，本试验以水钠锰矿 (KMnO2·H2O) 与土壤硝化作用与反硝化作用的生物化学耦合反应为切入点，研究水钠锰矿的添加对土壤N2O释放速率及微生物的影响，进一步认识N2O释放与土壤环境因子的相互关系。 【方法】 以红壤性水稻土为供试土壤，通过微宇宙培养试验，在土壤中添加不同质量百分比的水钠锰矿 (0%、0.1%、0.3%、0.7%、1.5%)，预培养7 天后，加入硫酸铵N 100 mg/kg继续培养14天。在培养第1、3、7、14天，采用气密性注射器抽取10 mL气体样品，气相色谱仪测定N2O含量；同时取土壤样品，比色法测定铵态氮与硝态氮含量。培养结束时，测定土壤pH，采用实时荧光定量PCR测定土壤16S rDNA与氨氧化细菌 (AOB) amoA基因拷贝数，高通量测序技术分析微生物群落组成及多样性。 【结果】 水钠锰矿提高了土壤N2O释放速率，增加了土壤N2O累积释放量，以添加0.1%水钠锰矿的N2O累积释放量最高，添加1.5%的最低。土壤铵态氮含量随培养时间的延长而迅速降低，硝态氮含量则迅速增加。水钠锰矿显著提高了土壤pH与表观N2O产量 (N2O-N/NO3?-N)，pH随着水钠锰矿添加量的增加整体提高，N2O-N/NO3?-N则随着水钠锰矿添加量的增加呈降低趋势。适量水钠锰矿显著增加了土壤细菌16S rDNA与氨氧化细菌 (AOB) amoA基因拷贝数，并显著提高了土壤16S rDNA与AOB amoA基因拷贝数的比值，但随着水钠锰矿添加量的增加，细菌16S rDNA和AOB amoA基因拷贝数的增加量整体降低；放线菌、变形菌与拟杆菌是所有处理中的优势菌门，通过非度量多维尺度分析发现不同处理间的微生物群落结构差异显著，未添加水钠锰矿处理与添加水钠锰矿1.5%处理的微生物群落结构差异最大，其他处理的微生物群落结构介于两者之间。 【结论】 土壤中添加0.1%质量比的水钠锰矿，可以通过增加AOB的数量促进红壤性水稻土N2O的释放，显著影响微生物物种丰度与群落结构。但水钠锰矿高添加量处理对AOB的刺激作用减弱，因此，应将土壤锰含量作为影响土壤N2O释放的因素加以考虑。 相似文献
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【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
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【目的】通过连续5年田间试验,研究有机肥替代化肥氮对苹果产量、品质以及果园温室气体排放及增温潜势的影响,以确定适宜的有机替代比例,为果园提质、增效、减排提供理论依据。【方法】田间试验于2016—2021年在河北省邢台市果园进行,供试材料为13年生富士苹果。试验设置4个处理,分别为农民传统施肥(CT)、推荐施肥(OPT)、推荐施肥基础上有机肥替代25%化肥氮(OPT25)、推荐施肥基础上有机肥替代50%化肥氮(OPT50),测定了历年苹果产量、品质,并在试验第5年监测了果园土壤的温室气体排放。【结果】1)与CT相比,OPT和OPT25处理苹果产量在后3年显著增加(P<0.05);OPT、OPT25和OPT50的苹果产量没有显著差异,产量均以OPT25最高,2021年相对CT处理显著增加28.42%(P<0.05)。2)有机肥替代处理的苹果品质优于传统施肥处理,且随试验年限的增加,较高比例的有机肥处理对苹果品质提升效果更显著;而施加有机肥显著提高了果实Vc含量、糖度与糖酸比,显著降低了果实酸度。3) OPT25处理土壤N 2O累积排放量最低,为2.40 kg... 相似文献
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【目的】 利用天津市农业科学院西青区基地日光温室的蔬菜有机肥/秸秆替代化肥模式定位试验,分析不同施肥模式下设施春茬番茄盛果期土壤氮循环功能基因丰度、硝化潜势(PNR)及N2O排放量的差异,为设施菜田可持续健康发展提供科学依据。 【方法】 定位试验始于2009年,共设置来源于化肥(CF)、有机肥(M)和玉米秸秆(S)不同比例的6个等氮磷钾处理,分别为:4/4CF、3/4CF+1/4M、2/4CF+2/4M、1/4CF+3/4M、2/4CF+1/4M+1/4S、2/4CF+2/4S。在第20茬设施蔬菜(春茬番茄盛果期)采集0—20 cm土壤样品,测定土壤氮循环相关指标。 【结果】 1)含有机肥/秸秆处理土壤的PNR较4/4CF处理平均增加72.9%,其中仅配施有机肥3个处理平均增加了107.0%,而配施秸秆两个处理显著低于含有机肥的2/4CF+2/4M、1/4CF+3/4M处理。 2)与4/4CF处理相比,有机肥/秸秆替代处理土壤反硝化过程功能基因NapAB、NirS、NorB、NosZ丰度平均分别增加了19.9%、20.4%、19.1%、2.3%,硝酸盐异化还原成铵过程功能基因NirB丰度平均增加了25.9%,而土壤硝化过程功能基因AmoA、AmoB、AmoC、Hao,以及硝酸盐异化还原成铵过程功能基因NrfH丰度平均分别降低了37.9%、46.3%、33.8%、65.5%、8.8%。3)与4/4CF处理相比,有机肥/秸秆替代处理土壤0～28 天 N2O累计排放量平均增加了59.6%。4) Spearman相关性分析表明,土壤PNR与土壤有机碳(r = 0.37)、铵态氮(r = 0.47)、土壤N2O累计排放量(r = 0.56)以及反硝化过程功能基因NapAB (r = 0.78)、NirK (r = 0.21)和NorB (r = 0.53)呈显著正相关关系,与土壤pH (r = –0.40)呈显著负相关关系;土壤N2O累计排放量与土壤有机碳(r = 0.90)、全氮(r = 0.83)、硝态氮(r = 0.83)、铵态氮(r =0.64)及反硝化过程功能基因NapAB (r = 0.67)、NirK (r = 0.49)、NirS (r = 0.36)和NorB (r = 0.88)呈显著正相关关系,与土壤pH (r = –0.52)和硝化过程功能基因AmoA (r = –0.62)、AmoB (r = –0.64)、AmoC (r = –0.71)和Hao (r = –0.77)呈显著负相关关系。冗余分析显示,土壤硝态氮(P = 0.01)、铵态氮(P = 0.03)和有机碳(P = 0.05)对土壤氮循环功能微生物影响显著,分别解释其群落结构变异的34.0%,13.3%和11.3%。 【结论】 同等氮磷钾养分投入量下,有机肥/秸秆替代部分化肥,尤其是配施1/4有机肥及1/4秸秆模式(2/4CF+1/4M+1/4S)可显著降低土壤硝化过程功能基因丰度,增加反硝化、硝酸盐异化功能基因丰度,促进番茄盛果期的氮素吸收,减少可能向下淋洗的氮量。 相似文献
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