种植不同年限的草莓地土壤反硝化活性研究
氧化亚氮(N2O)是一种重要的温室气体，对人类居住环境和地球生物构成很大威胁。草莓栽培面积和种植年限逐年增加，但对其生产过程中的土壤反硝化活性的研究尚不多见。本实验采集江苏省南京市溧水傅家边草莓种植园自然土（0a）、种植草莓1a、5a、10a等三个不同年限土壤，分别测定土壤性状、微生物量碳和反硝化活性等指标。结果显示，不同土壤pH随种植年限的增加而显著减少（P<0.05），其中自然土的pH最高为5.64，其余三个土壤的pH分别为5.37、5.15和5.19；土壤有机质、全氮、NH4+-N和NO3--N含量均随种植年限的增加呈逐渐增加的趋势，在设施种植5年达最高，此后都有不同程度的降低。速效磷和有效钾则随种植年限的增加而增加，在第10年达到最大，分别为94.84 mg/kg和76.65 mg/kg，是自然土的56.4倍和2.2倍；不同种植年限土壤的微生物量碳第1年最大为43.58mg/kg，显著高于（P<0.05）其余土壤。反硝化活性与微生物量碳含量呈显著正相关（P<0.001，R2=0.968），经过5小时的厌氧培养，种植1年的N2O排放速率为0.02 μg/g ·h，分别是自然土、5年土、10年土的190倍、2.6倍和18.7倍。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1 材料与方法2
1.1采样地点描述和土壤采集2
1.2土壤理化性质分析方法2
1.3土壤反硝化活性测定方法3
1.4 N2O浓度测定3
1.5数据处理和统计方法3
2 结果与分析3
2.1草莓种植年限对土壤性状的影响3
2.2草莓种植年限对土壤反硝化活性的影响3
3 讨论 4
3.1土壤性状的变化4
3.2土壤反硝化活性的变化5
3.3与其他种类土壤反硝化活性的比较5
4 结论6
致谢6
参考文献6
种植不同年限的草莓地土壤反硝化活性研究
引言
氧化亚氮(N2O)是大气温室效应气体之一，近年来备受关注。N2O可以吸收来自
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
陆地的热辐射，减少地表向外层空间的热辐射，从而产生温室效应；据估计其全球增温潜势值(Global Warming Potential，GWP)是CO2的310倍[1]。1molN2O的增温效应是CO2的150200倍[2]。N2O还参与大气中许多光化学反应，破坏臭氧层，使到达地面的紫外线强度增加，导致人类皮肤癌和其他疾病的发病率迅速上升，并带来其他健康问题。N2O在大气中具有较长的滞留时间，近来研究表明，大气中N2O浓度呈显著增加的趋势，目前浓度比1750年大气中N2O浓度增加了17%，而且高于42万年以来任何时期的值[3]。对2100年大气中温室气体浓度的模型预测表明，届时N2O浓度增加范围为38144ppvb。全球N2O排放的主要自然源包括海洋、森林和草地土壤，人为源包括农业土壤、畜牧业、生物质燃烧和工业过程等。据估计大气中90%的N2O来自地表生物源[4]。土壤特别是农田土壤和热带地区的土壤，是全球最主要的N2O排放源，贡献率高达70%90%[5]。因此近些年来，农田土壤中N2O的排放研究已成为焦点。
草莓(Fragaria ananassa Duch)为多年生草本植物，果实营养丰富，富含多种维生素，被誉为“水果皇后”。草莓在世界小浆果生产中居于首位，世界草莓种植面积2009年为25.39万hm2，比1961年增长170％，草莓总产量为413.24万t，比2001年增长28.33％。2010年，我国草莓面积约11.4万hm2，总产量约200万t[6]。统计分析显示，江苏省草莓设施生产纯收入为15.33万元/hm2，最高可达27.00万元/hm2[7]，其中，2009年、2010年南京草莓种植农户人均纯收入分别为0.95万元和1.11万元，是水稻种植人均纯收入的11.922.2倍[8]。草莓以其栽培周期短、见效快、经济效益高、适于设施栽培等优势使其栽培面积和种植年限逐年增加。然而，随着种植年限的增加以及农民为追求高效益而盲目施肥，使得土壤有机质含量偏低，最终导致土壤团粒结构破坏，土壤酸化、盐渍化、土壤微生物学环境破坏等危害发生[9]，对土壤氮素转化关键微生物过程产生了深远影响。
反硝化作用是通过微生物反应将NO3或NO2异化还原为N2O和N2的过程，是土壤氮素循环的重要环节。由于反硝化作用不仅导致土壤氮素损失和氮肥利用率下降，而且产生的气态氮化合物还是重要的温室气体来源，因此一直是农学、环境科学及生态学等多学科关注的热点问题。在草莓土壤生态系统中，反硝化作用同样深刻地影响着草莓生长和土壤环境生态。草莓自开花后，需肥量增多，并随着草莓果实的膨大，养分需求量迅速增加，尤其对氮素养分。在设施草莓生产中，人们为了高产，盲目大量施用氮肥。据调查[10]，设施草莓栽培大量施用有机肥（一般3045t/hm2）及化学矿质肥料（纯氮450750kg/hm2），但氮肥的当季利用率约为30%35%。未被草莓植株利用的氮素，大部分通过硝化和反硝化作用，以NO3和N2O形式排放到土壤和空气中[11]。有资料表明，种植2年的草莓种植地土壤N2ON的释放量高达2.9kg/hm2/年[12]；de Vries等[13]研究发现施入化肥氮转化成N2ON的排放系数，种植草莓的土壤高达3.5%，而稻田和其他作物分别为0.31%和0.62%[14]。显然，反硝化作用是导致草莓种植土壤氮素利用率低和N2O排放系数高的重要原因之一。那么，草莓土壤反硝化作用强度如何？不同年限的草莓土壤反硝化活性有何差异？
有鉴于此，为了深入解答上述科学问题，本项目拟选取土壤类型、施肥管理措施、草莓品种等均一致而种植年限不同（0、1、5、10年）的草莓种植土壤样品，采用原位实验和人工微宇宙模拟实验相结合，测定不同年限草莓种植土壤生境特征下反硝化作用强度变化，为认识设施农业土壤生态系统N2O排放奠定基础。
1 材料与方法
1.1 采样地点描述和土壤采集
在江苏省南京市溧水傅家边建立草莓田间试验基地，基地草莓种植的品种、土壤类型、施肥措施等确保一致，种植年限分别为110年。分别采用0、1、5、10年的草莓温室大棚，多点随机采集土样，采样深度为020cm。采集的新鲜土样充分混匀过2mm筛后，一部分装入无菌塑料袋内，贮存于4℃的冰箱中，经过7d的活化后供土壤基本性状的测定和反硝化活性测定。
1.2 土壤理化性质分析方法
土壤pH以1:2.5土水比用复合电极测定；土壤有机碳量采用重铬酸钾容量法外加热法测定；土壤全氮量采用浓硫酸消煮氮磷流动分析仪定量法测定；有效磷用BrayP测定法测定；土壤铵态氮和硝态氮采用1mol/L KCl提取，提取液中无机氮（铵态氮和硝态氮）用氮磷流动分析仪测定[15]；速效钾以中性1mol/L乙酸铵溶液浸提后，用火焰光度计法测定；土壤微生物生物量碳采用氯仿熏蒸0.5mol/L K2SO4方法提取，提取液中可溶性有机碳用TOC500有机碳自动分析仪测定，土壤经氯仿熏蒸处理，微生物被杀死，细胞破裂后，细胞内物质释放到土壤中，导致土壤中的可提取碳大幅度增加，通过测定浸提液中的全碳的含量可以计算相应土壤微生物量碳。
1.3 土壤反硝化活性测定方法
称取新鲜土壤样品5g(以干土计)放入250mL三角瓶中，添加25mL溶液，溶液中含有1mM 葡萄糖和1mM KNO3。用惰性气体氦气冲洗每个三角瓶，抽出瓶子中土样上方的空气，添加抽取气体同体积的无丙酮的乙炔气体，同时以不加乙炔气体的样品为对照。在20℃、225r/min的条件下振荡土壤泥浆，在1h 和5h时用注射器抽取气样，用气相色谱仪分析气样[16]。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1 材料与方法2
1.1采样地点描述和土壤采集2
1.2土壤理化性质分析方法2
1.3土壤反硝化活性测定方法3
1.4 N2O浓度测定3
1.5数据处理和统计方法3
2 结果与分析3
2.1草莓种植年限对土壤性状的影响3
2.2草莓种植年限对土壤反硝化活性的影响3
3 讨论 4
3.1土壤性状的变化4
3.2土壤反硝化活性的变化5
3.3与其他种类土壤反硝化活性的比较5
4 结论6
致谢6
参考文献6
种植不同年限的草莓地土壤反硝化活性研究
引言
氧化亚氮(N2O)是大气温室效应气体之一，近年来备受关注。N2O可以吸收来自
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
陆地的热辐射，减少地表向外层空间的热辐射，从而产生温室效应；据估计其全球增温潜势值(Global Warming Potential，GWP)是CO2的310倍[1]。1molN2O的增温效应是CO2的150200倍[2]。N2O还参与大气中许多光化学反应，破坏臭氧层，使到达地面的紫外线强度增加，导致人类皮肤癌和其他疾病的发病率迅速上升，并带来其他健康问题。N2O在大气中具有较长的滞留时间，近来研究表明，大气中N2O浓度呈显著增加的趋势，目前浓度比1750年大气中N2O浓度增加了17%，而且高于42万年以来任何时期的值[3]。对2100年大气中温室气体浓度的模型预测表明，届时N2O浓度增加范围为38144ppvb。全球N2O排放的主要自然源包括海洋、森林和草地土壤，人为源包括农业土壤、畜牧业、生物质燃烧和工业过程等。据估计大气中90%的N2O来自地表生物源[4]。土壤特别是农田土壤和热带地区的土壤，是全球最主要的N2O排放源，贡献率高达70%90%[5]。因此近些年来，农田土壤中N2O的排放研究已成为焦点。
草莓(Fragaria ananassa Duch)为多年生草本植物，果实营养丰富，富含多种维生素，被誉为“水果皇后”。草莓在世界小浆果生产中居于首位，世界草莓种植面积2009年为25.39万hm2，比1961年增长170％，草莓总产量为413.24万t，比2001年增长28.33％。2010年，我国草莓面积约11.4万hm2，总产量约200万t[6]。统计分析显示，江苏省草莓设施生产纯收入为15.33万元/hm2，最高可达27.00万元/hm2[7]，其中，2009年、2010年南京草莓种植农户人均纯收入分别为0.95万元和1.11万元，是水稻种植人均纯收入的11.922.2倍[8]。草莓以其栽培周期短、见效快、经济效益高、适于设施栽培等优势使其栽培面积和种植年限逐年增加。然而，随着种植年限的增加以及农民为追求高效益而盲目施肥，使得土壤有机质含量偏低，最终导致土壤团粒结构破坏，土壤酸化、盐渍化、土壤微生物学环境破坏等危害发生[9]，对土壤氮素转化关键微生物过程产生了深远影响。
反硝化作用是通过微生物反应将NO3或NO2异化还原为N2O和N2的过程，是土壤氮素循环的重要环节。由于反硝化作用不仅导致土壤氮素损失和氮肥利用率下降，而且产生的气态氮化合物还是重要的温室气体来源，因此一直是农学、环境科学及生态学等多学科关注的热点问题。在草莓土壤生态系统中，反硝化作用同样深刻地影响着草莓生长和土壤环境生态。草莓自开花后，需肥量增多，并随着草莓果实的膨大，养分需求量迅速增加，尤其对氮素养分。在设施草莓生产中，人们为了高产，盲目大量施用氮肥。据调查[10]，设施草莓栽培大量施用有机肥（一般3045t/hm2）及化学矿质肥料（纯氮450750kg/hm2），但氮肥的当季利用率约为30%35%。未被草莓植株利用的氮素，大部分通过硝化和反硝化作用，以NO3和N2O形式排放到土壤和空气中[11]。有资料表明，种植2年的草莓种植地土壤N2ON的释放量高达2.9kg/hm2/年[12]；de Vries等[13]研究发现施入化肥氮转化成N2ON的排放系数，种植草莓的土壤高达3.5%，而稻田和其他作物分别为0.31%和0.62%[14]。显然，反硝化作用是导致草莓种植土壤氮素利用率低和N2O排放系数高的重要原因之一。那么，草莓土壤反硝化作用强度如何？不同年限的草莓土壤反硝化活性有何差异？
有鉴于此，为了深入解答上述科学问题，本项目拟选取土壤类型、施肥管理措施、草莓品种等均一致而种植年限不同（0、1、5、10年）的草莓种植土壤样品，采用原位实验和人工微宇宙模拟实验相结合，测定不同年限草莓种植土壤生境特征下反硝化作用强度变化，为认识设施农业土壤生态系统N2O排放奠定基础。
1 材料与方法
1.1 采样地点描述和土壤采集
在江苏省南京市溧水傅家边建立草莓田间试验基地，基地草莓种植的品种、土壤类型、施肥措施等确保一致，种植年限分别为110年。分别采用0、1、5、10年的草莓温室大棚，多点随机采集土样，采样深度为020cm。采集的新鲜土样充分混匀过2mm筛后，一部分装入无菌塑料袋内，贮存于4℃的冰箱中，经过7d的活化后供土壤基本性状的测定和反硝化活性测定。
1.2 土壤理化性质分析方法
土壤pH以1:2.5土水比用复合电极测定；土壤有机碳量采用重铬酸钾容量法外加热法测定；土壤全氮量采用浓硫酸消煮氮磷流动分析仪定量法测定；有效磷用BrayP测定法测定；土壤铵态氮和硝态氮采用1mol/L KCl提取，提取液中无机氮（铵态氮和硝态氮）用氮磷流动分析仪测定[15]；速效钾以中性1mol/L乙酸铵溶液浸提后，用火焰光度计法测定；土壤微生物生物量碳采用氯仿熏蒸0.5mol/L K2SO4方法提取，提取液中可溶性有机碳用TOC500有机碳自动分析仪测定，土壤经氯仿熏蒸处理，微生物被杀死，细胞破裂后，细胞内物质释放到土壤中，导致土壤中的可提取碳大幅度增加，通过测定浸提液中的全碳的含量可以计算相应土壤微生物量碳。
1.3 土壤反硝化活性测定方法
称取新鲜土壤样品5g(以干土计)放入250mL三角瓶中，添加25mL溶液，溶液中含有1mM 葡萄糖和1mM KNO3。用惰性气体氦气冲洗每个三角瓶，抽出瓶子中土样上方的空气，添加抽取气体同体积的无丙酮的乙炔气体，同时以不加乙炔气体的样品为对照。在20℃、225r/min的条件下振荡土壤泥浆，在1h 和5h时用注射器抽取气样，用气相色谱仪分析气样[16]。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/hxycl/hxyhj/253.html
