水稻土硝化能力與反硝化氮損失及N2O排放的關(guān)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(dǎo)致了嚴(yán)重的環(huán)境問題。硝化作用是土壤氮轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵過程，決定著土壤中無機(jī)氮的形態(tài)和數(shù)量。在水稻生長過程中，相當(dāng)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(jìn)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(guān)系，對于認(rèn)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(zhì)差異很大的6個水稻土作為研究對象，通過室內(nèi)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(guān)系。主要研究結(jié)果如下:
　　實驗室培養(yǎng)試驗表明，當(dāng)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(shù)顯著高于氨氧化細(xì)菌(AOB);土壤硝化能力隨氨氧化古菌與細(xì)菌amoA拷貝數(shù)的增加而顯著增強(qiáng)（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(shù)與土柱試驗相結(jié)合的方法，設(shè)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(guān)系的影響。結(jié)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(guān)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(jié)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(jié)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(guān)

5、系的影響。結(jié)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(jìn)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(jié)合的方法，進(jìn)一步驗證了水稻土硝化能力與反硝化氮損失的關(guān)系并分析了水稻土硝化能力與水稻氮肥利用率之間的關(guān)系。結(jié)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(guān)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(guān)系數(shù)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(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)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(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)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(jié)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(jìn)水稻土N2O排放，淹水條件下促進(jìn)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(zhì)的關(guān)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(qiáng)，喜銨的水稻植株對氮的吸收隨土壤硝化能力增強(qiáng)而下降，這些結(jié)果表明，即使在淹水條件下，水土界面和根際仍可進(jìn)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(zhì)供應(yīng)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(jìn)一步促進(jìn)氮素的反硝化損失。同時，硝化能力強(qiáng)的水稻土不利于水稻植株對氮的吸收。在水稻生產(chǎn)實踐中，從提高氮肥利用率的角度考慮