硝化抑制剂对农田n2o排放的影响
摘要：农业中氮肥的施用虽然促进了作物增产，但是氮肥利用率低，造成土壤氮素损失严重，同时对生态环境产生了严重的负面影响。农田N2O的排放是温室气体的重要来源之一，而硝化抑制剂能通过抑制硝化作用，减少温室气体N2O的排放，被认为是最有效的减排措施之一。因此，本实验通过盆栽试验，采用静态箱法研究了硝化抑制剂Nintrapyrin（NP）对温室气体N2O排放的影响。结果显示，盆栽试验中各处理都没有明显的排放峰，但施肥与不施肥、添加硝化抑制剂与无硝化抑制剂之间的N2O排放通量之间差异显著，玉米+NP处理的N2O排放通量明显低于玉米+铵处理。玉米+NP的N2O累积排放量介于未施肥处理和铵及玉米+铵处理之间。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1材料与方法3
1.1 供试土壤 试土3
1.2试验设计 验设3
1.3分析方法3
1.3.1气体采集方法3
1.3.2气体计算方法4
1.4 数据分析4
2结果与分析4
2.1硝化抑制剂NP对N2O排放通量的影响4
2.2 硝化抑制剂NP对N2O累积排放量的影响 4
3 讨论 5
3.1肥料对N2O排放的影响 5
3.2 硝化抑制剂NP对N2O排放的影响 6
致谢6
参考文献6
硝化抑制剂对农田N2O排放的影响
引言
N2O是造成当今全球性的环境问题气候变暖和臭氧层破坏的重要温室气体。N2O作为一种大气中微量气体是大气氮循环的重要组成部分,其含量在温室气体中排在第三位，次于CO2、CH4[1]（Masood,1997)。但是其增温效应是CO2的296～310 倍［2］,并且 N2O 在大气中的留存可达120年左右[3]。此外，N2O通过参与大气中许多光化学反应，从而破坏大气臭氧层，增加了人类患皮肤癌及其他疾病的频率，并可引发一系列其他的健康问题，同时也会对地球生态系统产生影响。
据统计，农业是大气N2O浓度增加的主要来源［4］，其贡献率占
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
到人类活动产生的N2O总量的2/3以上［5］。农田排放的N2O主要产生于微生物的硝化和反硝化作用。氮肥是我国生产量最大，施用量最多，在农业生产中作用最突出的化学肥料。但是，施用大量氮肥在增产的同时，也带来许多的问题。我国氮肥利用率仅为30%～40%，损失率平均达45%。硝化和反硝化过程不仅造成肥料浪费，增加农业生产成本，氮素的淋失以及N2O的排放还对环境直接或间接地带来负面影响。
温室气体N2O的产生是一个复杂的过程，受到诸多环境因素的影响。如土壤温度、土壤含水量、土壤pH值、光照、不同种植作物、不同肥料种类等等都会对温室气体N2O产生有一定的影响。
温度是影响温室气体N2O产生的一个重要的环境因素，土壤温度影响微生物的代谢活动及硝化和反硝化速率,土壤微生物的活性、反硝化及硝化速率都随土温升高而增加［6］。水分状况不仅影响土壤中N2O的生成量，也对土体的通气状况及气体的向外传输有明显影响。石洪艾等对N2O排放通量与土壤温度（T5、T10）、土壤水分（WFPS）进行回归分析发现，在农田系统中，土壤温度对N2O排放通量的决定系数R2有所增加，且T5、T10和WFPS与N2O排放通量的相关性均达到显著水平（P<0.05）［7］。王改玲等的研究表明，温度为10 ℃、水分含量为20%WFPS时, N2O的排放速度较低；随着水分含量的升高, 特别是当水分含量由40%WFPS 增加到60%WFPS时, N2O排放速度明显加快；随温度升高, N2O排放速度亦明显增加［8］。
土壤pH值通过影响硝化作用和反硝化作用过程中的微生物活性及氮素的转变过程从而影响N2O的产生［6］。有研究表明，pH在3.15~6.15时，pH对N2O排放影响显著，N2O排放速率与土壤pH呈正相关［9］。而谢立勇等的研究则表明，土壤pH为中性时，N2是反硝化过程的主要产物，当pH值降低时则有利于N2O的释放［10］。
不同作物种类或同一作物不同的生育期温室气体N2O排放量不同。不同的肥料种类、施肥量以及不同的施肥方式等都会对温室气体N2O的排放产生影响。施氮显著增加了土壤N2O的排放，而大幅减施肥料的有机无机肥配合施用模式可显著降低土壤N2O的排放［11］。曾泽彬等人发现在等量氮肥条件下，秸秆还田配施化肥可抑制土壤反硝化速率，进而减少土壤N2O排放和反硝化损失［12］。另有研究表明，在整个玉米生长季，施用氮肥比不施肥处理的N2O排放量高，且在施用化肥的基础上进行秸秆还田、施用猪粪比只施用化肥的N2O排放量高［13］，这与上述观点不一致。华珞等的研究表明不同种类的氮肥铵态氮肥和酰胺态氮肥N2O排放量最高，硝态氮肥次之；且添加秸秆后硝态氮肥的N2O排放量有所降低，而铵态氮肥和酰胺态氮肥则明显增加［14］。
目前减排措施的研究主要集中在减少氮肥施用量、优化氮肥施用时间、施用有机肥、推广长效缓释肥料、秸秆还田、施用硝化抑制剂等方面。硝化抑制剂通过控制土壤中的硝化作用，可以减少硝态氮的淋溶和反硝化作用损失；因此在提高氮肥利用率的同时还可以减少施用氮肥对环境的污染。硝化抑制剂技术被认为是最有效的N2O减排技术之一。
因此，研究硝化抑制剂对温室气体N2O产生过程的影响机理对于农业生产和环境保护都有着重要的意义。
硝化抑制剂如双氰胺（DCD，dicyandiamide）、三氯甲基吡啶（NP，nitrapyrin）和3，4二甲基吡唑磷酸盐（DMPP，3, 4dimethylpyrazole phosphate），这三种硝化抑制剂已经有所应用研究。
DCD是目前应用范围最广的一种商品化硝化抑制剂。双氰胺可以抑制土壤微生物的呼吸作用，有效抑制NH4+向NO3转化，显著降低土壤中NO3的含量，从而减少氮素的淋失［15］。傅涛等人以四川紫色土、黄壤、灰潮土这3种主要土壤为试验材料添加不同浓度的DCD，结果表明，加入了DCD的三种土壤N2O排放量都显著降低，且随着浓度的增加，硝化抑制作用越明显，但是不同的土壤有不同的适宜添加量［16］。王艳群等的研究结果也显示氮素配施DCD显著降低小麦、玉米的N2O排放量，同时提高了作物的产量［17］。邱炜红等研究种植小白菜和辣椒的菜地土壤发现，菜地土壤的N2O排放通量与N2O排放总量在施用DCD后明显降低，施氮处理下种植小白菜和辣椒的土壤N2O排放量分别减少49.3%和50.9%［18］。
Nitrapyrin由美国DOW化学公司生产，在美国粮食生产中NP有着广泛的应用。研究表明，施用Nitrapyrin能促进作物增产，产量提高7%左右，且氮素的淋失减少16%，温室气体N2O等的排放降低51%［19］。许超等的研究表明Nitrapyrin对菜地土壤有较好的固持作用，能够抑制硝化作用，减少氮的流失。在CK、UR（普通尿素）、CP（含Nitrapyrin“碧晶”尿素）这三个处理中，CK处理土壤铵态氮含量最低，CP处理铵态氮含量高于CK和UR处理，硝态氮含量CP处理处于不施但和普通尿素之间，这与上述说法一致［20］。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1材料与方法3
1.1 供试土壤 试土3
1.2试验设计 验设3
1.3分析方法3
1.3.1气体采集方法3
1.3.2气体计算方法4
1.4 数据分析4
2结果与分析4
2.1硝化抑制剂NP对N2O排放通量的影响4
2.2 硝化抑制剂NP对N2O累积排放量的影响 4
3 讨论 5
3.1肥料对N2O排放的影响 5
3.2 硝化抑制剂NP对N2O排放的影响 6
致谢6
参考文献6
硝化抑制剂对农田N2O排放的影响
引言
N2O是造成当今全球性的环境问题气候变暖和臭氧层破坏的重要温室气体。N2O作为一种大气中微量气体是大气氮循环的重要组成部分,其含量在温室气体中排在第三位，次于CO2、CH4[1]（Masood,1997)。但是其增温效应是CO2的296～310 倍［2］,并且 N2O 在大气中的留存可达120年左右[3]。此外，N2O通过参与大气中许多光化学反应，从而破坏大气臭氧层，增加了人类患皮肤癌及其他疾病的频率，并可引发一系列其他的健康问题，同时也会对地球生态系统产生影响。
据统计，农业是大气N2O浓度增加的主要来源［4］，其贡献率占
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
到人类活动产生的N2O总量的2/3以上［5］。农田排放的N2O主要产生于微生物的硝化和反硝化作用。氮肥是我国生产量最大，施用量最多，在农业生产中作用最突出的化学肥料。但是，施用大量氮肥在增产的同时，也带来许多的问题。我国氮肥利用率仅为30%～40%，损失率平均达45%。硝化和反硝化过程不仅造成肥料浪费，增加农业生产成本，氮素的淋失以及N2O的排放还对环境直接或间接地带来负面影响。
温室气体N2O的产生是一个复杂的过程，受到诸多环境因素的影响。如土壤温度、土壤含水量、土壤pH值、光照、不同种植作物、不同肥料种类等等都会对温室气体N2O产生有一定的影响。
温度是影响温室气体N2O产生的一个重要的环境因素，土壤温度影响微生物的代谢活动及硝化和反硝化速率,土壤微生物的活性、反硝化及硝化速率都随土温升高而增加［6］。水分状况不仅影响土壤中N2O的生成量，也对土体的通气状况及气体的向外传输有明显影响。石洪艾等对N2O排放通量与土壤温度（T5、T10）、土壤水分（WFPS）进行回归分析发现，在农田系统中，土壤温度对N2O排放通量的决定系数R2有所增加，且T5、T10和WFPS与N2O排放通量的相关性均达到显著水平（P<0.05）［7］。王改玲等的研究表明，温度为10 ℃、水分含量为20%WFPS时, N2O的排放速度较低；随着水分含量的升高, 特别是当水分含量由40%WFPS 增加到60%WFPS时, N2O排放速度明显加快；随温度升高, N2O排放速度亦明显增加［8］。
土壤pH值通过影响硝化作用和反硝化作用过程中的微生物活性及氮素的转变过程从而影响N2O的产生［6］。有研究表明，pH在3.15~6.15时，pH对N2O排放影响显著，N2O排放速率与土壤pH呈正相关［9］。而谢立勇等的研究则表明，土壤pH为中性时，N2是反硝化过程的主要产物，当pH值降低时则有利于N2O的释放［10］。
不同作物种类或同一作物不同的生育期温室气体N2O排放量不同。不同的肥料种类、施肥量以及不同的施肥方式等都会对温室气体N2O的排放产生影响。施氮显著增加了土壤N2O的排放，而大幅减施肥料的有机无机肥配合施用模式可显著降低土壤N2O的排放［11］。曾泽彬等人发现在等量氮肥条件下，秸秆还田配施化肥可抑制土壤反硝化速率，进而减少土壤N2O排放和反硝化损失［12］。另有研究表明，在整个玉米生长季，施用氮肥比不施肥处理的N2O排放量高，且在施用化肥的基础上进行秸秆还田、施用猪粪比只施用化肥的N2O排放量高［13］，这与上述观点不一致。华珞等的研究表明不同种类的氮肥铵态氮肥和酰胺态氮肥N2O排放量最高，硝态氮肥次之；且添加秸秆后硝态氮肥的N2O排放量有所降低，而铵态氮肥和酰胺态氮肥则明显增加［14］。
目前减排措施的研究主要集中在减少氮肥施用量、优化氮肥施用时间、施用有机肥、推广长效缓释肥料、秸秆还田、施用硝化抑制剂等方面。硝化抑制剂通过控制土壤中的硝化作用，可以减少硝态氮的淋溶和反硝化作用损失；因此在提高氮肥利用率的同时还可以减少施用氮肥对环境的污染。硝化抑制剂技术被认为是最有效的N2O减排技术之一。
因此，研究硝化抑制剂对温室气体N2O产生过程的影响机理对于农业生产和环境保护都有着重要的意义。
硝化抑制剂如双氰胺（DCD，dicyandiamide）、三氯甲基吡啶（NP，nitrapyrin）和3，4二甲基吡唑磷酸盐（DMPP，3, 4dimethylpyrazole phosphate），这三种硝化抑制剂已经有所应用研究。
DCD是目前应用范围最广的一种商品化硝化抑制剂。双氰胺可以抑制土壤微生物的呼吸作用，有效抑制NH4+向NO3转化，显著降低土壤中NO3的含量，从而减少氮素的淋失［15］。傅涛等人以四川紫色土、黄壤、灰潮土这3种主要土壤为试验材料添加不同浓度的DCD，结果表明，加入了DCD的三种土壤N2O排放量都显著降低，且随着浓度的增加，硝化抑制作用越明显，但是不同的土壤有不同的适宜添加量［16］。王艳群等的研究结果也显示氮素配施DCD显著降低小麦、玉米的N2O排放量，同时提高了作物的产量［17］。邱炜红等研究种植小白菜和辣椒的菜地土壤发现，菜地土壤的N2O排放通量与N2O排放总量在施用DCD后明显降低，施氮处理下种植小白菜和辣椒的土壤N2O排放量分别减少49.3%和50.9%［18］。
Nitrapyrin由美国DOW化学公司生产，在美国粮食生产中NP有着广泛的应用。研究表明，施用Nitrapyrin能促进作物增产，产量提高7%左右，且氮素的淋失减少16%，温室气体N2O等的排放降低51%［19］。许超等的研究表明Nitrapyrin对菜地土壤有较好的固持作用，能够抑制硝化作用，减少氮的流失。在CK、UR（普通尿素）、CP（含Nitrapyrin“碧晶”尿素）这三个处理中，CK处理土壤铵态氮含量最低，CP处理铵态氮含量高于CK和UR处理，硝态氮含量CP处理处于不施但和普通尿素之间，这与上述说法一致［20］。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/hxycl/hxyhj/338.html
