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N2O气体可导致温室效应,并且能破坏臭氧层,危害人类健康,所以已成为环境科学研究的热点。农业生产占人类活动对N2O贡献的主要部分,而农业中N2O的产生主要来自于土壤。土壤的理化性质改变可影响土壤微生物区系组成和参与N2O生成过程的酶活性,进而影响N2O的生成速率。本文仅对土壤pH变化对N2O的产生速率的影响方面进行一些探讨。 试验在实验室条件下进行。整个试验共采用三种土壤:酸性土壤(pH4.4),中性土壤(pH6.5)和碱性土壤(pH7.75)。酸性土壤取自中国江西省的红壤,中性和碱性土壤则为德国的农业土壤。酸性土壤的有关试验在扬州大学完成,中、碱性土壤的有关实验在德国李比希大学完成。 首先通过加入酸或碱性物质将三种土壤分别调节成具4种不同pH的土壤样品系列,即每种土壤均有4种不同的pH处理。酸性土壤系列中加入一定量的NH4+进行好气培养以观测在NH4+氧化过程中pH对N2O生成的影响,或加入NO3-进行厌气培养以观测还原过程中pH对N2O生成的影响。NH4+处理培养期间在每次采集气样的同时,将其余培养样品重新充入新鲜空气以保持好氧条件,生成的N2O的释放速率以ugN2O-N kg-1d-1来表示。施NO3-处理则在培养初期充入Ar气造成厌气条件,培养期间N2O的释放速率则通过积累量加以换算。碱性和中性土壤试验仅研究厌气条件下NO3-还原过程中pH对N2O产生速率的影响。通过加入KNO3或KNO3+葡萄糖,充入N2进行厌气培养24h后重新充入N2,并随即分析0min,45min时的气体和土壤N组分。在试验中采取充入乙炔气体的方法计算还原过程中产生N2O和N2的总量。N2O的释放速率以mgN2O-N kg-1h-1来表示。 通过研究得出以下主要结论: — 铵氧化过程中N2O的产生量占总施N量的比例很小,仅占施N量 的0.02%左右。 — 好气条件下pH升高促进了NH4+向NO2-和NO3-的转化,减少了 扬州人学硕十学位论义-2- N刃的产生。 一 土壤pH升高后,由于硝酸还原酶活性的加强,促进了NO/向NO/ 的转化。但在缺乏有效碳源情况下,NOZ”向N 还原的过程受阻, 因而并不产生最多的NZO,而是造成NOZ”的积累。 一 不同系列土壤中产生N 最大速率的pH值范围不同。对于酸性 土壤系列来说还原条件下N 散发最大速率时的pH位于6.7左 右,碱性土壤系列该值位于叫.9左右,而中性土壤系列该值位 于叫.25左右。相应的NZO散发最低值对于酸、碱、中性土壤 系列来说分别位于州 4.4、pH 7.7和叫7.44左右。 一 某些土壤上有效碳源的加入可使NZO产生最大速率的pH范围发 生改变。如碱性土壤系列未加葡萄糖时最大NZO释放速率位于 pH 5.90,而加葡萄塘后最大NZO释放速率位于pH 6.92。 一 有机碳源葡萄糖的加入使得NZ损失随pH升高而明显增加,但 NZOW 比例则随PH升高而下降。说明在反硝化过程中,碳源充 分时高pH有利于 NZO oJ NZ的进一步还原。