新型硝化抑制剂对蔬菜地n2o排放的影响
摘要：通过周年复种四季蔬菜的大田试验，探究硝化抑制剂对蔬菜地N2O排放及氮肥反应曲线的影响，明确其减少N2O排放的效果。结果表明，蔬菜地N2O排放总量随着氮肥用量的增加而增加，添加硝化抑制剂则能有效减缓N2O排放。与不添加硝化抑制剂相比，添加硝化抑制剂在640~1920 kg N hm-2 yr-1氮肥施用水平上能抑制蔬菜地N2O排放总量12.38%~22.46%；增加蔬菜产量5.74%~15.17%；显著削减单位产量N2O排放量23.70%~27.28%。同时，添加硝化抑制剂的处理，土壤N2O排放系数由0.84%~1.22%减小为0.25%~0.56%。就硝化抑制剂施用于蔬菜地所带来的环境效益和经济效益而言，生产成本并不高的硝化抑制剂应用于实际蔬菜生产具有很高的可行性。
目录
摘要3
关键词3
Abstract3
Key words3
引言4
1.材料与方法4
1.1实验地点4
1.2试验设计5
1.3样品采集与分析5
1.4综合温室效应及经济效益计算5
1.5数据分析6
1.6实验研究内容 6
1.6.1对比不同施氮量对N2O排放的影响6
1.6.2探究新型硝化抑制剂对N2O排放的影响6
1.6.3研究不同施氮处理对蔬菜产量的影响以及环境、经济效益6
结果与分析6
2.1对比不同施氮量对N2O排放的影响6
2.2新型硝化抑制剂对N2O排放的影响8
2.3不同施氮处理对蔬菜产量的影响9
2.4新型硝化抑制剂对综合温室效应和蔬菜经济效益的影响9
讨论11
3.1土壤温度和土壤湿度对N2O排放的影响11
3.2新型硝化抑制剂的具体影响与作用11
致谢11参考文献12
表15
表27
图18
表39
表410
新型硝化抑制剂对蔬菜地N2O排放的影响
引言
前言：目前，大气中N2O的体积分数为 0.314 μL/L，总量
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为1510 Tg N，全球增温的贡献率为20%，其中，大气中的N2O有60％来自北半球。在各项排放源中，农业土壤的排放源强是最高的（4.2TgN），土壤中N2O的产生主要是在微生物的作用下，通过硝化和反硝化作用完成，因而具有很大的时空变异性。[1]
硝化抑制剂有三个方面的作用：（1）减少氮肥的淋溶(以NO3 形式)和反硝化作用损失,提高氮肥的利用率；（2）调整氮肥的供应量、供应形式和供应时间，例如增加氮肥以NH4+的形式而减少其以NO3的形式供给植物；（3）从植物病理学的角度考虑,硝化抑制剂可减少对NO3植幼苗期的毒害,进而增强植物抵抗病虫害的能力。[2] 常见的硝化抑制剂如DCD是氰胺类硝化抑制剂的典型代表，其硝化抑制效果显著，价格低廉，不易挥发，且容易加入肥料生产线，因此在国内外农业生产中得到广泛应用。早期研究认为，DCD结构中的功能团C≡N可与细菌呼吸酶中的巯基或重金属基团发生反应，抑制氨氧化细菌呼吸作用中的电子转移和干扰细胞色素氧化酶功能，从而抑制硝化作用。
本实验采用的氯甲基吡啶（CP）较常见硝化抑制剂DCD、DMPP等供肥强度大，持续时间长，用量更小（是DCD的二十分之一），对环境更友好。其活性因子在土壤中代谢为氯甲吡啶甲酸， 被作物吸收，无残留，减少植物体内硝酸盐和亚硝酸盐含量，同时施用成本低，可在大田作物上推广。
菜地生态系统的养分含量,尤其是土壤全N和NON含量较高[3]。张福锁[4]等的调查结果表明，蔬菜的施肥量，尤其是N肥远远高于粮食作物。而氮肥的投入是保证作物高产的前提。中国是地少人多的国家,提高粮食单产则成为解决我国粮食问题的主要途径[5]。而作为“粮食的粮食”的化肥是最为重要的农业生产资料之一,是农业生产中消费量最大的化肥品种。肥施用量不断增加，导致农田N2O排放居高不下[6]。进入农业生产体系中的氮肥被认为是农业土壤中N2O排放的重要源[7]。根据模型估算，在中国如果不使用氮肥或氮肥用量减少一半时，全国农业土壤的N2O排放量将会分别减少39.00%和22.00%。[8]长期以来，我国大部分农田主要依靠化肥的大量施用来提高农作物的产量，农田平均的化肥施用量是美国的2倍以上[9]。仅在2009年我国蔬菜地直接排放的N2O量就占到我国大陆N2O总排放的21%[10]。国外对生态系统N2O的排放研究始于20世纪70年代，国内则始于80年代末。国外目前着重研究不同肥水管理方式和不同农业体系对农田N2O排放的影响，致力于探讨有利于N2O减排的最佳农业管理措施[11]。国内对N2O排放的研究，主要集中在对种植粮食作物的土壤中的研究，例如氮肥施用、水分管理[12]，作物轮作体系[13]与有机物的添加情况[14]对农田生态系统中N2O排放的影响以及N2O排放的模型研究[15]。
针对蔬菜生产中的产品质量以及环境问题，如何提高蔬菜生产中氮肥的利用率，减少环境污染，降低生产成本和提高经济效益，对于蔬菜生产的优质高效和可持续健康发展来说，是目前亟需解决的一个现实问题。目前，从氮素在土壤中的生物化学转化过程入手，通过生化调控剂的施用来调控氮素转化，减缓硝化过程的进行，即生化调控措施，是实现氮肥高效管理与利用的有效手段，特别是在减少NO3N淋失和氮氧化物（NOx）排放方面具有显著作用，其在提高氮肥利用率、减轻环境污染方面显示了广阔的应用前景。生化调控剂是一类进入土壤后能影响土壤生化环境，调节某些微生物酶的活性，影响土壤微生物对氮素的作用，进而达到降低氮素损失目的的所有物质的总称。生化调控剂不仅可以提高氮肥利用率，而且在同等作物产量的情况下，可以减少氮素的径流及渗漏损失，降低氮素流失对环境造成的污染。
1.材料与方法
1.1试验地点
试验于江苏省南京市高桥门镇(32°01′N，118°52′E)进行。该地区的气候属于典型的长江中下游亚热带季风气候，年平均气温15.4℃，年均降水量1107 mm。此地区集约化种植蔬菜的历史长达数十年。通过在寒冷季节使用塑料大棚进行增温，一年可以种植3~5茬蔬菜，是南方集约化蔬菜生产的典型代表。试验地土壤pH为4.14，容重为1.15gcm3，有机碳为19.23 g C kg1，有机氮为2.0 g N kg1。
1.2试验设计
试验共设置9个处理，如表1所示。所施用的普通尿素，为当地农资部门购得；所施用的含有硝化抑制剂的尿素，由浙江奥复托化工有限公司生产，内含硝化抑制剂氯甲基吡啶(Nitrapyrin)，对分解铵态氮的单细胞硝化杆菌具有抑制作用。常规施肥量根据当地农民常规施肥水平来确定。每个处理3次重复，小区面积2.2m×3m。
处理
处理代号
普通尿素
碧晶尿素
氮肥用量
目录
摘要3
关键词3
Abstract3
Key words3
引言4
1.材料与方法4
1.1实验地点4
1.2试验设计5
1.3样品采集与分析5
1.4综合温室效应及经济效益计算5
1.5数据分析6
1.6实验研究内容 6
1.6.1对比不同施氮量对N2O排放的影响6
1.6.2探究新型硝化抑制剂对N2O排放的影响6
1.6.3研究不同施氮处理对蔬菜产量的影响以及环境、经济效益6
结果与分析6
2.1对比不同施氮量对N2O排放的影响6
2.2新型硝化抑制剂对N2O排放的影响8
2.3不同施氮处理对蔬菜产量的影响9
2.4新型硝化抑制剂对综合温室效应和蔬菜经济效益的影响9
讨论11
3.1土壤温度和土壤湿度对N2O排放的影响11
3.2新型硝化抑制剂的具体影响与作用11
致谢11参考文献12
表15
表27
图18
表39
表410
新型硝化抑制剂对蔬菜地N2O排放的影响
引言
前言：目前，大气中N2O的体积分数为 0.314 μL/L，总量
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为1510 Tg N，全球增温的贡献率为20%，其中，大气中的N2O有60％来自北半球。在各项排放源中，农业土壤的排放源强是最高的（4.2TgN），土壤中N2O的产生主要是在微生物的作用下，通过硝化和反硝化作用完成，因而具有很大的时空变异性。[1]
硝化抑制剂有三个方面的作用：（1）减少氮肥的淋溶(以NO3 形式)和反硝化作用损失,提高氮肥的利用率；（2）调整氮肥的供应量、供应形式和供应时间，例如增加氮肥以NH4+的形式而减少其以NO3的形式供给植物；（3）从植物病理学的角度考虑,硝化抑制剂可减少对NO3植幼苗期的毒害,进而增强植物抵抗病虫害的能力。[2] 常见的硝化抑制剂如DCD是氰胺类硝化抑制剂的典型代表，其硝化抑制效果显著，价格低廉，不易挥发，且容易加入肥料生产线，因此在国内外农业生产中得到广泛应用。早期研究认为，DCD结构中的功能团C≡N可与细菌呼吸酶中的巯基或重金属基团发生反应，抑制氨氧化细菌呼吸作用中的电子转移和干扰细胞色素氧化酶功能，从而抑制硝化作用。
本实验采用的氯甲基吡啶（CP）较常见硝化抑制剂DCD、DMPP等供肥强度大，持续时间长，用量更小（是DCD的二十分之一），对环境更友好。其活性因子在土壤中代谢为氯甲吡啶甲酸， 被作物吸收，无残留，减少植物体内硝酸盐和亚硝酸盐含量，同时施用成本低，可在大田作物上推广。
菜地生态系统的养分含量,尤其是土壤全N和NON含量较高[3]。张福锁[4]等的调查结果表明，蔬菜的施肥量，尤其是N肥远远高于粮食作物。而氮肥的投入是保证作物高产的前提。中国是地少人多的国家,提高粮食单产则成为解决我国粮食问题的主要途径[5]。而作为“粮食的粮食”的化肥是最为重要的农业生产资料之一,是农业生产中消费量最大的化肥品种。肥施用量不断增加，导致农田N2O排放居高不下[6]。进入农业生产体系中的氮肥被认为是农业土壤中N2O排放的重要源[7]。根据模型估算，在中国如果不使用氮肥或氮肥用量减少一半时，全国农业土壤的N2O排放量将会分别减少39.00%和22.00%。[8]长期以来，我国大部分农田主要依靠化肥的大量施用来提高农作物的产量，农田平均的化肥施用量是美国的2倍以上[9]。仅在2009年我国蔬菜地直接排放的N2O量就占到我国大陆N2O总排放的21%[10]。国外对生态系统N2O的排放研究始于20世纪70年代，国内则始于80年代末。国外目前着重研究不同肥水管理方式和不同农业体系对农田N2O排放的影响，致力于探讨有利于N2O减排的最佳农业管理措施[11]。国内对N2O排放的研究，主要集中在对种植粮食作物的土壤中的研究，例如氮肥施用、水分管理[12]，作物轮作体系[13]与有机物的添加情况[14]对农田生态系统中N2O排放的影响以及N2O排放的模型研究[15]。
针对蔬菜生产中的产品质量以及环境问题，如何提高蔬菜生产中氮肥的利用率，减少环境污染，降低生产成本和提高经济效益，对于蔬菜生产的优质高效和可持续健康发展来说，是目前亟需解决的一个现实问题。目前，从氮素在土壤中的生物化学转化过程入手，通过生化调控剂的施用来调控氮素转化，减缓硝化过程的进行，即生化调控措施，是实现氮肥高效管理与利用的有效手段，特别是在减少NO3N淋失和氮氧化物（NOx）排放方面具有显著作用，其在提高氮肥利用率、减轻环境污染方面显示了广阔的应用前景。生化调控剂是一类进入土壤后能影响土壤生化环境，调节某些微生物酶的活性，影响土壤微生物对氮素的作用，进而达到降低氮素损失目的的所有物质的总称。生化调控剂不仅可以提高氮肥利用率，而且在同等作物产量的情况下，可以减少氮素的径流及渗漏损失，降低氮素流失对环境造成的污染。
1.材料与方法
1.1试验地点
试验于江苏省南京市高桥门镇(32°01′N，118°52′E)进行。该地区的气候属于典型的长江中下游亚热带季风气候，年平均气温15.4℃，年均降水量1107 mm。此地区集约化种植蔬菜的历史长达数十年。通过在寒冷季节使用塑料大棚进行增温，一年可以种植3~5茬蔬菜，是南方集约化蔬菜生产的典型代表。试验地土壤pH为4.14，容重为1.15gcm3，有机碳为19.23 g C kg1，有机氮为2.0 g N kg1。
1.2试验设计
试验共设置9个处理，如表1所示。所施用的普通尿素，为当地农资部门购得；所施用的含有硝化抑制剂的尿素，由浙江奥复托化工有限公司生产，内含硝化抑制剂氯甲基吡啶(Nitrapyrin)，对分解铵态氮的单细胞硝化杆菌具有抑制作用。常规施肥量根据当地农民常规施肥水平来确定。每个处理3次重复，小区面积2.2m×3m。
处理
处理代号
普通尿素
碧晶尿素
氮肥用量
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