水稻土硝化能力與反硝化氮損失及N2O排放的關系.pdf

1、反硝化氮損失是稻田氮損失的主要途徑，約占稻田氮肥投入的40％左右，它的發(fā)生導致了嚴重的環(huán)境問題。硝化作用是土壤氮轉化的關鍵過程，決定著土壤中無機氮的形態(tài)和數量。在水稻生長過程中，相當長一段時間土壤都處于淹水的厭氧環(huán)境，不利于硝化作用的進行，因此，探明水稻土厭氧環(huán)境下的硝化能力及其與反硝化氮損失的關系，對于認識稻田反硝化氮損失具有非常重要的意義。
　　本文以采自江西龍虎山(JS)、鷹潭(JC)，四川鹽亭(SC)，江蘇淮安（HA）、句

2、容（JR）和宜興(YX)性質差異很大的6個水稻土作為研究對象，通過室內培養(yǎng)試驗、土柱模擬試驗和盆栽試驗，探究水稻土在不同條件下的硝化能力及其與反硝化氮損失和N2O排放的關系。主要研究結果如下:
　　實驗室培養(yǎng)試驗表明，當氧氣濃度在2％-20％，添加銨態(tài)氮濃度分別為10mgN kg-1、30 mg N kg-1和50 mg N kg-1濃度時，水稻土硝化活性對氧氣濃度變化不敏感;水稻土礦化速率對氧氣濃度變化也不敏感。供試水稻土氨氧化

3、古菌(AOA)amoA拷貝數顯著高于氨氧化細菌(AOB);土壤硝化能力隨氨氧化古菌與細菌amoA拷貝數的增加而顯著增強（P＜0.05）。土壤pH是影響水稻土硝化能力和硝化微生物的重要因素。
　　采用15N同位素示蹤技術與土柱試驗相結合的方法，設置持續(xù)好氣(20天60％WHC)、持續(xù)淹水（20天淹水）、先好氣后淹水（前10天60％WHC后10天淹水）和先淹水后好氣(前10天淹水后10天60％WHC)處理，模擬水稻生長季的各種水分管理

4、方式，研究了水分管理方式對水稻土反硝化氮損失及其與硝化能力關系的影響。結果表明，供試水稻土反硝化氮損失隨硝化能力的增加而顯著增加，二者的關系符合米氏方程;同一土壤的反硝化氮損失以先好氣后淹水的處理最高，到培養(yǎng)結束時，以15N回收率表示的反硝化氮損失在17.0％-41.7％之間。
　　采用15N示蹤和土柱試驗相結合的方法，添加葡萄糖，在持續(xù)好氣(60％ WHC)和持續(xù)淹水條件下，研究了模擬易降解根分泌物對水稻土氮損失及其與硝化能力關

5、系的影響。結果表明，在不同土壤水分含量及添加葡萄糖的條件下，水稻土硝化能力仍是決定反硝化氮損失的重要因素。20d持續(xù)好氣條件下添加0.1％葡萄糖顯著抑制SC和HA水稻土的反硝化氮損失，而持續(xù)淹水條件下添加葡萄糖有促進水稻土反硝化氮損失的趨勢(JR水稻土除外)。
　　采用15N示蹤和水稻盆栽試驗相結合的方法，進一步驗證了水稻土硝化能力與反硝化氮損失的關系并分析了水稻土硝化能力與水稻氮肥利用率之間的關系。結果表明，水稻植株干重在1.0

6、7-1.52 g pot-1，植株氮肥利用率在54.0％-82.1％之間;反硝化氮損失在5.3％-17.4％之間。相關分析表明，隨水稻土凈硝化速率、硝化率和土壤pH的增加，水稻植株干重顯著下降，相關系數分別為-0.970（P＜0.01）、-0.892(P＜0.05)和-0.860(P＜0.05)。除JC水稻土外，植株氮肥利用率隨硝化率和土壤pH也呈顯著負相關關系，相關系數分別為-0.842(P＜0.05)和-0.890(P＜0.05)。

7、反硝化氮損失隨水稻土凈硝化速率、硝化率和土壤pH呈顯著正相關關系，相關系數分別為0.909(P＜0.01)和0.988(P＜0.01)和0.997(P＜0.01)。同時土壤硝化能力還通過影響氮肥在土壤中的形態(tài)而影響水稻植株對氮的吸收和利用。
　　培養(yǎng)試驗結果表明，供試水稻土N2O排放量隨氧氣濃度的降低和銨態(tài)氮濃度的增加而顯著增加。水分管理方式對水稻土N2O排放影響顯著。持續(xù)好氣和持續(xù)淹水的處理，供試水稻土均排放N2O氣體，但排放的

8、N2O都低于先好氣后淹水的處理(HA水稻土除外);先淹水后好氣處理的N2O排放量在持續(xù)好氣和持續(xù)淹水處理之間(JR水稻土除外)。無論在持續(xù)好氣還是在持續(xù)淹水條件下，添加0.1％葡萄糖均顯著促進水稻土N2O排放，淹水條件下促進效果更加顯著(JR水稻土除外)。水稻土N2O排放主要受氧氣濃度、水分管理方式和添加葡萄糖的影響，與土壤本身性質的關系因環(huán)境因素的不同而不同。
　　綜上所述，水稻土硝化能力對氧氣濃度在2％-20％之間的變化不敏感

9、，隨土壤pH的提高而增強，喜銨的水稻植株對氮的吸收隨土壤硝化能力增強而下降，這些結果表明，即使在淹水條件下，水土界面和根際仍可進行硝化作用，而其硝化速率主要受土壤pH的控制。由于淹水條件下，反硝化速率受硝態(tài)氮基質供應的限制，所以，水稻土氮素的反硝化損失主要受硝化能力的控制，二者之間符合米氏方程，水稻根分泌物的存在可能進一步促進氮素的反硝化損失。同時，硝化能力強的水稻土不利于水稻植株對氮的吸收。在水稻生產實踐中，從提高氮肥利用率的角度考慮