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农田土壤是大气N2O的主要排放源,土壤微生物的硝化和反硝化作用是其产生。N2O的主要途径,土壤理化性质(土壤质地、水分状况、土壤温度、通气状况、土壤pH值等),氮源种类与供应强度,土壤有机碳活性及其C/N等因素影响N2O排放,农田管理措施可以通过影响上述因子而影响土壤N2O的释放。本试验通过室内静态培养系统,系统研究土壤水分含量及调节方式、酸性条件、葡萄糖浓度、不同碳源有效性对土壤N2O排放的影响,探讨华北平原农田土壤N2O产生机制及其影响因素,为寻求适宜华北地区降低N2O排放的有效途径提供理论依据。主要结果如下:
(1)华北农田土壤N2O排放受水分含量及调节方式影响。与田间持水量(WHC)调节水分相对比,土壤孔隙含水量(WFPS)调节水分,施肥土壤N2O排放量较高。并且当WFPS为70％左右,土壤N2O排放速率最高,达到588.85μgN/kg/d;但是以田间持水量(WHC)调节水分含量,CO2释放量较高。
(2)Norway土壤,施入NH4+后N2O排放较少,主要以反硝化作用产生N2O,而华北典型农田土壤主要以硝化作用产生N2O,施入NH4+后,有较高N2O排放;硝化抑制剂可以降低N2O排放。Norway土壤,对照处理CO2排放量高于其他处理;处理NO3-+Glucose,CO2释放量低于只添加。NO3-处理。
(3)铵态氮和硝态氮与葡萄糖(Glucose)组合,施入华北农田土壤,N2O排放量高于只施氮肥;NH4+、NO3-作为氮源均是在Glucose浓度为0.5mg/kg,N2O排放量最高;NO3-和Glucose同时施入土壤,在培养第2d时,N2O排放量出现高峰;NH4+和Glucose同时施入土壤,N2O排放高峰出现在培养第1d,并且N2O排放量没有先增加后降低的过程。华北土壤在碳条件充足时,发生反硝化作用产生N2O,并且N2O排放量会明显增加。对于CO2释放量,当施入碳源量为2.0mg/kg时,释放量最高;CO2释放量到培养后期有所增加,可能是发生矿化作用,导致CO2排放量增加。
(4)NH4+作为氮源与不同碳源施入华北典型农田土壤,NH4+与Glucose结合,N2O排放量最高,为4039.85μgN/kg/d,其次是NH4+与Pectin结合,N2O释放量为2533.43μgN/kg/d,均是在培养第1d达到峰值。处理NH4++Cellulose和NH4++Straw,N2O排放量低于单施氮源处理,其余处理高于对照处理和单施氮源处理;处理NH4++Cellulose,CO2释放量持续相对较高;施入NH4+和碳源的处理,CO2累积排放通量高于对照处理和单施NH4+处理:培养0～3.25d,土壤NH4+、NO3-含量与N2O排放量显著相关。
(5)NO3-作为氮源和不同碳源施入华北地区土壤,NO3-与GlUcose、Pectin处理,N2O释放量在培养第1d达到最大值,分别为990.67、1383.42gN/kg-/d:处理NO3-+Cellulose,N2O排放量在培养前期低于对照处理,培养后期高于对照处理;施入NO3-和碳源的处理,CO2累积排放通量高于对照处理和单施NO3-处理:处理NO3-+Starch,CO2释放量持续增加;处理NO3-+Cellulose和NO3-+Straw,CO2释放量前期增加后期降低;培养第3.25d,土壤pH变化与N2O排放显著相关。