【摘要】：一氧化氮(NO)是光化學(xué)活性氣體,可調(diào)控大氣氧化能力并間接影響氣候變化。農(nóng)田土壤是NO重要人為排放源之一,其年排放量大致為4~21 Tg N,存在極大的不確定性。土壤NO主要來源于微生物硝化、反硝化過程。硝化作用是一切可能產(chǎn)生NO的生化反應(yīng)的第一步。土壤溫度、水分含量、氮底物濃度等因素強(qiáng)烈影響總硝化速率及NO的產(chǎn)生。秸稈、牛糞還田是目前廣泛推行的保護(hù)性耕作措施,其對(duì)土壤總硝化速率及NO排放的影響已有部分研究,但因研究區(qū)域的土壤性質(zhì)、氣候條件、田間管理方式及有機(jī)物料種類和還田量等因素不同而具有較大差異。定量研究關(guān)中農(nóng)田土壤總硝化速率、NO排放對(duì)長(zhǎng)期定位施肥的響應(yīng),對(duì)闡明NO排放變化規(guī)律及其發(fā)生機(jī)制具有重要意義。本論文以陜西省楊陵區(qū)五泉鎮(zhèn)26年長(zhǎng)期定位施肥試驗(yàn)基地夏玉米-冬小麥輪作農(nóng)田為研究對(duì)象,田間試驗(yàn)設(shè)對(duì)照(CK,處理全年不施肥)及三個(gè)施肥處理。冬小麥季施肥處理分別為全化肥[NPK,165 kg N hm~(-2)]、化肥加秸稈[NPKS,(165+40)kg N hm~(-2)]和化肥加牛糞[NPKM,(50+115)kg N hm~(-2)];夏玉米季所有施肥處理均施用化肥[188 kg N hm~(-2)]。采用靜態(tài)暗箱法,對(duì)試驗(yàn)地土壤NO排放通量和相關(guān)環(huán)境因子進(jìn)行周年觀測(cè)(2016年6月至2017年6月),目的是揭示NO排放的季節(jié)變化規(guī)律,闡明其主要調(diào)控因子,并討論施肥措施的減排效率;采用乙炔抑制技術(shù),通過室內(nèi)控制條件培養(yǎng)實(shí)驗(yàn),定量分析不同施肥處理土壤總硝化速率及NO產(chǎn)生速率,闡明NO排放變異性的發(fā)生機(jī)制。結(jié)果表明:(1)CK處理NO排放通量較小[12.2 g N(hm~2·d)~(-1)];施肥處理NO排放通量的變化范圍為-1.7~112.0 g N(hm~2·d)~(-1),夏玉米播種、施肥和冬小麥?zhǔn)┓屎蟪霈F(xiàn)排放峰,其中NPK處理峰值最高[112.0 g N(hm~2·d)~(-1)]。土壤溫度、硝態(tài)氮含量對(duì)NO排放的影響最大,土壤溫度范圍20~30℃和空隙含水率(WFPS)0.4~0.8時(shí)NO排放較高。在冬小麥季11月至次年3月普遍存在NO吸收現(xiàn)象。(2)各處理NO年排放總量介于0.13~0.57 kg N hm~(-2)之間,年排放系數(shù)介于0.04~0.12%之間,低于全球施肥農(nóng)田NO排放的平均值(0.70%)。(3)NPKS和NPKM處理NO年排放總量較NPK分別減少17.6%和增加68.0%(P0.05)。與NPK處理相比,NPKS和NPKM冬小麥季排放總量降低41.1~60.0%(P0.05);但夏玉米季增加25.2~292.1%(P0.05)。(4)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中,CK處理的總硝化速率[2.2~7.9 mg N(kg·d)~(-1)]及NO產(chǎn)生速率[0.1~85.6μg N(kg·d)~(-1)]較低,施肥處理的變化范圍分別為0.2~36.4 mg N(kg·d)~(-1),0.1~198.0μg N(kg·d)~(-1),在培養(yǎng)第一天總硝化速率和NO產(chǎn)生速率最高。(5)施肥處理累積總硝化量及NO產(chǎn)生總量顯著高于CK處理(P0.05),其中秸稈還田處理土壤總硝化量(37.9~93.5 mg N kg~(-1))及NO產(chǎn)生總量(14.8~214.3μg N kg~(-1))最高。(6)田間小麥季NO排放峰值與培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中WFPS 0.4、0.6時(shí)硝化過程N(yùn)O產(chǎn)生速率呈顯著正相關(guān)關(guān)系(P0.05);田間玉米季NO排放峰值與培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)反硝化過程N(yùn)O產(chǎn)生速率呈顯著正相關(guān)關(guān)系(P0.05)。主要得出以下結(jié)論:(1)冬小麥季添加有機(jī)物料有效降低NO排放,主要是由于有機(jī)物料的分解礦化較弱限制了氮底物的供給;而夏玉米季NO排放增加與土壤有機(jī)質(zhì)含量有關(guān)。(2)NO年排放總量和直接排放系數(shù)處于較低水平,與較高的pH和較低的土壤有機(jī)碳含量有關(guān)。(3)冬小麥季NO主要來源于微生物硝化過程;而夏玉米季反硝化作用是NO的主要來源。
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：S513;S512.11;X144
【圖文】：

圖 2-1 乙炔的注入（左）及 NO 氣體采集（右）e methods of adding acetylene to the culture bottles (left) and the nitric oxide coll處理與分析放通量為單位時(shí)間、單位體積排放的 NO 質(zhì)量的變化。田間 NO = × × × × × 氣體排放通量[g N（hm2·d）-1]；k為單位換算系數(shù)；P和T分別為采和溫度（K）；H為采樣箱高度（m）；ρ為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（T0=273 K，P0=密度（g·L-1）；dc/dt為氣體濃度隨時(shí)間的變化率。觀測(cè)得到的NO排放通量為全天平均值，忽略其日變化。利用線性內(nèi)的排放通量，逐日累加，估算NO年排放量。同期觀測(cè)的來自施肥處理的NO排放量占氮施用總量的百分比。公 (％) = 氮肥用量× %

圖 4-21 NO 排放峰值時(shí)水分含量（WFPS）Fig.4-21 The WFPS variations of maximal NO fluxes for all fertilized treatments.0 30 60 90 1200102030400 30 60 90 120ON生速率產(chǎn)ug/N（gk d）1-itrNcixodeipodrucitonraety=0.013x+12.2P<0.01 r2=0.99WFPS 0.4Nitric oxide fluxesWFPS 0.6y=0.1x+19.5P<0.05 r2=0.90NO排放通量/g N（hm2.d）-1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2776856