水稻土和菜田添加碳氮后的氣態(tài)產(chǎn)物排放動態(tài)

劉 燕, 王海飛, 朱高荻, 魏歡歡, 何彥芳, 高 兵, 蘇 芳, 巨曉棠

(中國農業(yè)大學資源與環(huán)境學院，北京 100193; 環(huán)境保護部環(huán)境工程評估中心，北京 100012)

?

水稻土和菜田添加碳氮后的氣態(tài)產(chǎn)物排放動態(tài)

劉 燕, 王海飛, 朱高荻, 魏歡歡, 何彥芳, 高 兵, 蘇 芳, 巨曉棠*

(中國農業(yè)大學資源與環(huán)境學院，北京 100193; 環(huán)境保護部環(huán)境工程評估中心，北京 100012)

菜地和稻田; N2O排放; 硝化作用; 反硝化作用

本研究選取長江中游金井河小流域的典型酸性紅壤、不同土地利用方式的菜地和稻田土壤為研究對象，采用全自動連續(xù)在線培養(yǎng)體系(Robot系統(tǒng))，在控制溫度和土壤水分條件下，設置不同碳氮添加處理，探明金井河小流域不同土地利用方式下N2O及其他氣體的產(chǎn)生機制、影響因素，為制定不同土地利用方式溫室氣體減排措施提供理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1土壤樣品采集點概況

表1　供試土壤部分基本性質

1.2試驗設計與方法

試驗1: 菜田和稻田好氣培養(yǎng)。設不施氮對照(CK)、添加銨態(tài)氮 40 mg/kg (AN)、AN+1%硝化抑制劑(AN+NI)、添加硝態(tài)氮40 mg/kg (NN)、NN+1%葡萄糖(NN+C)、缺氧條件下NN+1%葡萄糖(NN+C-O2)6個處理，每個處理3次重復，隨機排列。

試驗2: 稻田土壤淹水培養(yǎng)。設不施氮對照(CK)、AN、AN+NI、AN+1%秸稈(AN+C)、缺氧條件下AN+1%的葡萄糖(AN+C-O2)、NN、NN+C、缺氧條件下NN+C-O28個處理，每個處理3次重復，隨機排列。

銨態(tài)氮采用硫酸銨，硝態(tài)氮采用硝酸鈣，硝化抑制劑為二甲基吡唑磷酸鹽(DMPP)，碳源為葡萄糖和晚稻秸稈。秸稈用球磨儀磨至0.15 mm后混入土壤，全碳含量為324.0 g/kg，全氮含量為12.0 g/kg。兩個試驗均采用全自動在線培養(yǎng)檢測體系(Robot系統(tǒng))培養(yǎng)測定，培養(yǎng)溫度設為20℃，土壤水分含量設置在70%WFPS (土壤孔隙含水量，Water filled pore space)，培養(yǎng)周期為15天。

將采集的0—20 cm新鮮土壤樣品過2 mm篩，撿出可見石頭、植物根系和殘渣，儲藏在4℃冰箱中，試驗前在恒溫培養(yǎng)室(20℃)內預培養(yǎng)一周。隨后進行正式培養(yǎng)試驗，將去離子水或肥料溶液裝入50 mL小噴壺并均勻噴灑于試驗土壤中(試驗2的AN+C處理是先將稻田秸稈與土壤混合均勻，再將肥料溶液噴灑至上)，取混合后的新鮮土樣(試驗1相當于烘干土20 g; 試驗2相當于烘干土10 g，使水土比為2 ∶1)裝入120 mL的血清瓶中。用橡膠塞和鋁環(huán)將瓶口密封。用充氣抽真空清洗系統(tǒng)(帥恩科技，北京)抽真空后，充滿He，反復沖洗3次。對于好氣培養(yǎng)處理，在最后一次抽真空后向其中注入氦氣和氧氣的混合氣體，氧濃度為21%。最后用裝少量水的注射器平衡瓶內的氣壓。隨后放在20℃的恒溫水浴中，啟動監(jiān)測系統(tǒng)，在計算機中設定各參數(shù)并編寫程序語言，由全自動在線培養(yǎng)體系(Robot系統(tǒng)，挪威生命科學大學研發(fā))自動進樣[16]，測定瓶內N2O、O2、CO2、NO、CH4和N2的濃度，儀器測定原理見1.3。按照試驗要求，試驗1監(jiān)測了O2、NO、N2O和CH4四種氣體，試驗2監(jiān)測了O2、NO、N2O、CH4和N2五種氣體。在此期間Robot系統(tǒng)每8 h持續(xù)測定記錄相關氣體濃度的變化情況。

1.3氣體的采集和測定

Robot系統(tǒng)是由頂空自動采樣器(CTC GC-Pal)、雙向旋轉蠕動泵(Gilson Minipuls 3)、氣相色譜儀(Agilent GC 7890A，美國)、氮氧化物分析儀(TAPI Model 200E)、恒溫水浴槽、及計算機(PC)等構成，其中氣相色譜內安裝有3個檢測器(ECD、TCD、FID)和4根分離柱(填充柱和毛細柱各2根)，能夠分離和測定N2O(ECD、TCD)、N2(TCD)、O2(TCD)和CH4(FID)，而NO是由氮氧化物分析儀測定[16]。具體的測定原理為: PC程序(Python)命令自動采樣器與雙向蠕動泵每8小時采集血清瓶頂空氣體并實現(xiàn)氣壓補充(注入相等體積的He)，Python程序確保自動采樣器以圓形環(huán)路軌跡在血清瓶橡膠塞的不同位置采氣，從而最小化N2的泄漏。在蠕動泵的配合下自動采樣器從采集瓶中采集1 mL氣體(同時補充1 mL氦氣)，送至氣相色譜和氮氧化物分析儀中分析測定，每針氣體分析時間為5.5 min。同時Python程序在PC文件中自動記錄相關數(shù)據(jù)，所有氣體被程序存于獨立的文件夾中。試驗結束后，運用Robot系統(tǒng)專門的程序軟件和數(shù)據(jù)表格，自動分析氣體濃度，采用Robot標準表格換算為氣體的累積排放量，具體算法見1.5。每次試驗除了樣品外，還設置六個標氣瓶(兩個He瓶、高標N2O瓶、低標N2O瓶、NO標氣瓶和空氣瓶)測定氣體滲透率、稀釋效應及定量氣體。關于該系統(tǒng)更詳細介紹可參考Molstad 等[16]發(fā)表的文獻，包括用具體試驗驗證儀器精密度、靈敏度等特征。

1.4土壤樣品測定

試驗均在加入碳氮等物質后隨即和第15天測定土壤無機氮和含水量。稱取混勻的新鮮土壤樣品12.00 g(試驗1)或6.00 g(試驗2)于振蕩瓶中，加入50 mL(試驗1)或25 mL(試驗2)1 mol/L的優(yōu)級純KCl溶液，在180 r/min下振蕩1 h，用定性無銨濾紙將濾液過濾至10 mL 的離心管中，保存在-20℃冰箱中，用三通道連續(xù)流動分析儀(AA3)測定濾液中的硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量，同時測定土壤含水量。

1.5數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計分析

采用Microsoft Excel 2010進行數(shù)據(jù)處理，SPSS17.0進行P<0.05水平的顯著性檢驗(檢驗各處理氣態(tài)產(chǎn)物累積排放量和無機氮濃度變化的差異性)和Sigmaplot12.5(Systat Software Inc，印度班加羅爾)繪圖。

Robot標準表格涉及系統(tǒng)氣體滲透率和稀釋效應計算。稀釋比例(Df)算法有兩種: 一是以采樣次數(shù)為橫坐標(X)，以積分面積為縱坐標(Y)作圖，用Y=AeBX進行擬合，1-eB為每次稀釋的降低比例(每次回注He后濃度較回注前濃度的降低比例，即(A-AeB)/A); 二是分別計算[(Yn-Yn-1)/Yn-1]，取平均值作為稀釋損失(1-eB)。氣體滲透率(Lf)算法是在測得Df之后，以Y0=Y0measured為起點依次計算(Yn-Yn-1)-Yn-1×(1-eB)=Lf，計算得Lf均值用于后續(xù)計算。此計算值為120 mL血清瓶內的氣體滲透濃度，后續(xù)樣品濃度計算時需要糾正血清瓶頂空體積(Lf×120/Vhs)。采用Robot標準表格換算所得的氣體累積排放量為實際濃度，需要在實測濃度的基礎上計算，計算公式: Yn實際=Yn實測+稀釋濃度損失(=Yn-1實測×Df)-Lf。其中稀釋濃度損失與上一實測濃度(Yn-1實測)有關; Df和Lf均需進行體積糾正(Lf×120/Vhs; Df×120/Vhs)。由Robot標準表格換算所得氣體累積排放量單位是ppmv，根據(jù)公式F=[M×C×(V-m/ρb)×10-3]/(Vm×m)將單位換算為mg/kg，其中F為氣體累積排放量(mg/kg)，M為氣體摩爾質量(g/mol)，C為瓶中氣體累積排放量(ppmv)，V為血清瓶體積120 mL，m為瓶內干土重量(g)，ρb為土壤容重(g/cm3)，Vm為氣體摩爾體積，標準狀況下為22.4 L/mol。本文的氣體累積排放量是指培養(yǎng)期間培養(yǎng)瓶頂空累積量，包括了開始上機前很短時間已經(jīng)累積的氣體量。通過抽真空注氦氣過程盡量除盡瓶中本身存在的大量氮氣，但是由于抽洗過程本身的誤差導致每個瓶中N2殘留量不盡相同，為了消除重復間因起始量不同引起的誤差，在計算時減去起始的殘留量。其他氣體在抽真空注氦氣過程中已經(jīng)歸為零，現(xiàn)在圖上不是零的原因為: 從抽真空注氦氣過程到最后的上機測定，培養(yǎng)瓶大約經(jīng)過了3 h產(chǎn)生的氣體量，但這些不會影響各種氣體產(chǎn)生動態(tài)和機制。

2 結果與分析

2.1菜地土壤好氣培養(yǎng)氣態(tài)產(chǎn)物動態(tài)及N2O產(chǎn)生機制

試驗1菜地不同碳氮添加氣態(tài)產(chǎn)物動態(tài)和累積排放量如圖1和表2所示。銨態(tài)氮(AN)添加后N2O排放量是添加硝態(tài)氮(NN)排放量的十多倍，說明硝化作用對N2O的貢獻較大。添加銨態(tài)氮+硝化抑制劑DMPP(AN+NI)后，N2O的排放量降低到對照水平，表明DMPP對酸性紅壤N2O有顯著抑制作用。由圖1還可看出，添加硝態(tài)氮(NN)后，培養(yǎng)前期有少量N2O釋放，對應NO減少，可能與NO被還原為N2O的反硝化過程有關。添加硝態(tài)氮+葡萄糖(NN+C)后，隨著培養(yǎng)時間的延長，在氧氣幾乎耗盡的同時伴隨有N2O及NO大量排放和累積。由表2可看出，N2O和NO累積排放量較其他處理有顯著差異，說明此時反硝化作用占主導。在硝態(tài)氮+葡萄糖同時厭氧(NN+C-O2)處理條件下，由于提供了充足碳源和厭氧環(huán)境，先出現(xiàn)一個小的NO累積峰(截圖所示)，隨即出現(xiàn)N2O的累積排放峰，N2O排放減少后可能是N2的大量排放，這很好的響應了反硝化的趨勢，此時各氣體累積排放量與其他處理都有顯著差異。從培養(yǎng)前后土壤無機氮的變化可進一步證明反硝化作用的發(fā)生(圖2)。這說明酸性紅壤菜地受到低碳、缺水的影響，平常狀況下抑制了反硝化作用的發(fā)生。該處理在培養(yǎng)后期隨著土壤中的O2被耗盡，出現(xiàn)完全厭氧條件，伴隨CH4的累積排放峰，此時硝態(tài)氮含量幾乎為零。

圖1　菜地各處理N2O、NO、CH4累積排放量和O2濃度隨時間的變化Fig.1　The variation of accumulated N2O, NO, CH4 emissions and O2 concentration in different treatments in vegetable soil

從菜地各處理培養(yǎng)前后無機氮的變化看(圖2)，CK、AN、NN和AN+NI處理無機氮略有增加，可能是有機氮的礦化引起。NN+C處理無機氮總含量有所降低，可能是轉化為氣態(tài)產(chǎn)物損失，也可能是被微生物固持。NN+C-O2處理總的無機氮含量明顯降低，并且主要成分為銨態(tài)氮，這主要是反硝化作用的強烈發(fā)生導致的。

2.2稻田好氣條件下土壤氣態(tài)產(chǎn)物動態(tài)及N2O產(chǎn)生機制

表2　菜地各處理氣體累積排放量及培養(yǎng)前后無機氮變化量(mg/kg)

注(Note): 數(shù)據(jù)為3個重復的平均值±標準誤差Data in the table are average of triplicates±standard error; Δ表示在培養(yǎng)階段末期無機氮濃度與加入碳氮底物后培養(yǎng)初期的濃度之差Δ represents the difference of inorganic nitrogen concentration at the end of the incubation period and its concentration in the initial incubation period with carbon and nitrogen substrates being added; 不同小寫字母表示兩個處理間差異顯著Different small letters indicate significant difference (P<0.05)

圖2　菜地各處理、含量動態(tài)變化Fig.different treatments in vegetable soil

稻田好氣條件下各處理的無機氮變化如圖4所示，CK、AN、AN + NI和NN處理無機氮增加可能是有機氮的礦化引起。NN+C、NN+C-O2處理總無機氮有所降低，對應N2O和NO大量排放，并且其無機氮以銨態(tài)氮形式存在，這主要是因為反硝化作用的強烈進行所致。

2.3稻田淹水條件下氣態(tài)產(chǎn)物動態(tài)及N2O產(chǎn)生機制

稻田淹水條件下各碳氮添加處理的氣態(tài)產(chǎn)物動態(tài)和累積排放量如圖5和表4所示(試驗2)。淹水稻田土壤氣體變化與稻田好氣條件下有很大差別。稻田淹水條件下銨態(tài)氮(AN)、銨態(tài)氮+抑制劑(AN+NI)、銨態(tài)氮+秸稈(AN+C)以及缺氧時銨態(tài)氮+葡萄糖(AN+C-O2)處理與CK相比，均無N2O和NO的累積，此時N2是主要的產(chǎn)物，說明硝化作用很弱，反硝化作用增強。AN+C-O2處理中有大量CH4產(chǎn)生，與其他處理呈顯著差異(表4)，表明在厭氧條件下提供碳源后，產(chǎn)甲烷菌活性增強。加入硝態(tài)氮(NN)后，出現(xiàn)明顯的N2O累積，隨后N2O含量趨于穩(wěn)定，伴隨N2的產(chǎn)生，該處理N2O和NO排放量較之前處理都有顯著差異(表4)，說明此時反硝化作用強烈發(fā)生。添加硝態(tài)氮+碳源(NN+C)后，N2O大量排放和累積，隨著O2的消耗，出現(xiàn)厭氧狀況，N2O開始發(fā)生反硝化作用產(chǎn)生N2，并伴隨一定的CH4排放和累積。在缺氧條件下添加硝態(tài)氮+葡萄糖(NN+C-O2)處理先出現(xiàn)一個小的NO累積峰，隨后出現(xiàn)明顯的N2O排放高峰，而后N2O開始減少，對應大量N2累積，并伴隨CH4的大量產(chǎn)生，表明此時反硝化作用強烈，而且此時硝態(tài)氮含量幾乎為零。

圖4　稻田各處理、動態(tài)含量變化Fig.different treatments in paddy soil

表3　稻田各處理氣體累積排放量及培養(yǎng)前后無機氮變化(mg/kg)

注(Note): 數(shù)據(jù)為3個重復的平均值±標準誤差Data in the table are average of triplicates±standard error; Δ表示在培養(yǎng)階段末期無機氮濃度與加入碳氮底物后培養(yǎng)初期的濃度之差Δ represents the difference of inorganic nitrogen concentration at the end of the incubation period and its concentration in the initial incubation period with carbon and nitrogen substrates being added; 數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示兩個處理間差異顯著Values followed by different small letters indicate significant difference (P<0.05).

圖5　稻田淹水條件下各處理N2O、NO、N2、CO2、CH4累積排放量和O2濃度隨時間變化Fig.5　The variation of accumulated N2O, NO, N2, CO2, CH4 emissions and O2concentration in different treatments in the flooded paddy soil

處理TreatmentNON2OCH4N2ΔNH+4ΔNO-3CK 0.01±0.02b0.03±0.005b0.04±0.006c0.21±0.06c7.13±1.96a-1.38±0.36aAN-0.006±0.01b0.02±0.001b0.07±0.006c0.07±0.02c-14.43±7.45bc-1.37±0.24aAN+C-0.002±0.02b0.03±0.01b0.05±0.000c0.21±0.01c-20.89±6.02c-0.84±0.95aAN+NI0.004±0.001b0.18±0.000b0.04±0.003c1.75±0.30a-13.28±3.38bc-1.33±0.28aAN+C-O20.004±0.008b0.001±0.000b233.33±0.58a0.05±0.003c-8.04±4.11b-1.48±0.18aNN 0.04±0.02a9.82±2.74a0.08±0.05c0.89±0.06b11.12±7.16a-24.43±6.17bNN+C 0.02±0.006ab1.36±0.31b1.77±0.30c0.19±0.002c-16.75±3.11bc-40.66±0.75cNN+C-O2 0.04±0.02a0.66±0.29b141.33±21.50b0.49±0.03bc4.16±2.72a-41.49±0.01c

注Note: 數(shù)據(jù)為3個重復的平均值±標準誤差Data in the table are average of triplicates±standard error; Δ表示在培養(yǎng)階段末期無機氮濃度與加入碳氮底物后培養(yǎng)初期的濃度之差Δ represents the difference of inorganic nitrogen concentration at the end of the incubation period and its concentration in the initial incubation period with carbon and nitrogen substrates being added; 數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示兩個處理間差異顯著Values followed by different small letters indicate significant difference (P<0.05).

圖6　稻田淹水條件下各處理、含量動態(tài)變化Fig.different treatments in the flooded paddy soil

3　討論

3.1菜田土壤硝化-反硝化機制

菜地土壤中，好氣培養(yǎng)初期由于加入銨態(tài)氮，硝化作用貢獻了大量的N2O的排放，添加硝態(tài)氮后N2O排放量明顯小于銨態(tài)氮處理，說明反硝化對其貢獻很小，這與閻宏亮等[20]的研究結果類似。Ju等[21]研究了半濕潤溫帶季風氣候條件下N2O排放機理，結果表明高累積硝酸鹽條件下，硝化過程仍是N2O排放的主要途徑，這是因為旱地土壤水分狀況和土壤有機碳限制了反硝化作用的進行。本研究菜地酸性紅壤受到低碳、較低含水量的影響，反硝化受到了抑制。當提供充足的碳源和厭氧條件，出現(xiàn)N2O和NO的大量排放，說明易氧化態(tài)的有機碳能夠促進酸性紅壤反硝化N2O的產(chǎn)生[22]，這與前人的研究結果[21, 23-24]一致。有機碳含量的高低和有效性對反硝化強度至關重要，它既能夠為反硝化微生物提供電子供體和能源，又能夠被好氧分解，有利于形成土壤厭氧微域，決定土壤反硝化作用的潛力。

3.2稻田土壤的硝化-反硝化機制

4　結論

1)不同土地利用方式土壤N2O產(chǎn)生機制不同，菜地土壤N2O主要來自于硝化作用，好氣稻田和淹水稻田N2O主要來源于反硝化作用。

2)由于缺少充足的碳源和厭氧環(huán)境，酸性紅壤菜地和稻田好氣條件下土壤反硝化作用受到限制。當提供充足的碳源和厭氧環(huán)境，其反硝化作用強烈發(fā)生。

3)反硝化產(chǎn)物組成、產(chǎn)物累積量及出峰順序與碳源和氧氣濃度有關。

4)淹水稻田添加碳源和氮源后，N2為主要產(chǎn)物; 只添加硝態(tài)氮，N2O成為主要氣態(tài)產(chǎn)物。

[1]Robertson G P, Paul E A, Harwood R R. Greenhouse gases in intensive agriculture: contributions of individual gases to the radiative forcing of the atmosphere[J]. Science, 2000, 289(5486): 1922-1925.

[2]Chhabrn A. Carbon and other biogeochemical cyeles[A]. Stocker T F, Qin D, Plattner G K,etal. Climate change 2013[C] UK: Cambodge University Press, 2013. 465-570.

[3]Blackmer A M, Bremner J M. Inhibitory effect of nitrate on reductionof N2O to N2by soil microorganisms[J]. Soil Biology and Biochemistry, 1978, 10(3): 187-191.

[4]Smith K A, Arah J R M. Losses of nitrogen by denitrification and emissions of nitrogen oxides from soils[C].Proceedings of the Fertiliser Society, 1990, 299. 1-34.

[5]Poth M, Focht D D.15N kinetic analysis of N2O production by Nitrosomonas europaea: an examination of nitrifier denitrification[J]. Applied and Environmental Microbiology, 1985, 49(5): 1134-1141.

[6]Wrage N, Van Groenigen J W, Oenema O, Baggs E M. A novel dual-isotope labelling method for distinguishing between soil sources of N2O[J]. Rapid Communications in Mass Spectrometry, 2005, 19(22): 3298-3306.

[7]王朝輝，宗志強，李生秀，陳寶明.蔬菜的硝態(tài)氮累積及菜地土壤的硝態(tài)氮殘留[J].環(huán)境科學, 2002, 23(3): 79-83.

Wang Z H, Zong Z Q, Li S X, Chen B M. Nitrate accumulation in vegetables and its residual in vegetable fields[J]. Environmental Science, 2002, 23(3): 79-83.

[8]Lin X G, Yin R, Zhang H Y,etal. Changes of soil microbiologicalproperties caused by land use changing from rice-wheat rotation to vegetable cultivation[J]. Environmental Geochemistry and Health, 2004, 26(2): 119-128.

[9]王朝輝, 宗志強, 李生秀. 菜地和一般農田土壤主要養(yǎng)分累積的差異[J]. 應用生態(tài)學報, 2002, 13(9): 1091-1094.

Wang Z H, Zong Z Q, Li S X. Difference of several major nutrients accumulation in vegetable and cereal crop soils[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2002, 13(9): 1091-1094.

[10]丁洪, 王躍思, 項虹艷, 李衛(wèi)華. 菜田氮素反硝化損失與N2O排放的定量評價[J]. 園藝學報, 2004, 31(6): 762-766.

Ding H, Wang Y S, Xiang H Y, Li W H．Denitrification loss and N2O emission from nitrogen fertilizer applied to vegetable field[J]. Acta Horticulturae Sinica, 2004, 31(6): 762-766.

[11]Guang X X, Xiao Y Y. Analysis and estimation of N2O emissionsfrom croplands in China and its mitigation options[J]. Rural Eco-Environment, 2000, 16(4): 1-6.

[12]Huang S, Pant H K, Lu J. Effects of water regimes on nitrous oxide emission from soils[J]. Ecological Engineering, 2007, 31(1): 9-15.

[13]Yuan W L, Cao C G, Cheng J P, Xie N N. CH4and N2O emissions and their GWPs assessment in intermittent irrigation rice paddy field[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2008, 41(12): 4294-4300.

[14]李香蘭, 徐華, 蔡祖聰. 稻田CH4和N2O排放消長關系及其減排措施[J]. 農業(yè)環(huán)境科學學報, 2008, 27(6): 2123-2130.

Li X L, Xu H, Cai Z C. Trade-off relationship and mitigation options of methane and nitrous oxide emissions from rice paddy field[J]. Journal of Agro-Environment Science, 2008, 27(6): 2123-2130.

[15]Zou J W, Huang Y, Zong L G,etal. Carbon dioxide, methane,and nitrous oxide emissions from a rice-wheat rotation as affected by crop residue incorporation and temperature[J]. Advances in Atmospheric Sciences, 2004, 21(5): 691-698.

[16]Molstad L, D?rsch P, Bakken L R. Robotized incubation system for monitoring gases (O2, NO, N2O, N2) in denitrifying cultures[J]. Journal of Microbiological Methods, 2007, 71(3): 202-211.

[18]王小治, 孫偉, 尹微琴, 封克. pH升高對紅壤硝化過程產(chǎn)生N2O的影響[J]. 土壤, 2009, 41(6): 962-967.

Wang X Z, Sun W, Yin W Q, Feng K. Effects of pH on N2O emission from nitrification in acid soil[J]. Soils, 2009, 41(6): 962-967.

[19]鄒建文, 黃耀, 宗良綱, 等. 稻田CO2、CH4和N2O排放及其影響因素[J]. 環(huán)境科學學報, 2003, 23(6): 758-764.

Zou J W, Huang Y, Zong L G,etal. A field study on CO2, CH4and N2O emissions from rice paddy and impact factors[J]. Acta Scientiae Circumstantiae, 2003, 23(6): 758-764.

[20]閻宏亮, 張璇, 謝立勇, 等. 菜地土壤施用銨態(tài)氮肥后N2O排放來源及其動態(tài)[J]. 中國農業(yè)氣象, 2014, 35(2): 141-148.

Yan H L, Zhang X, Xie L Y,etal. Study on the pathway and dynamics of N2O emissions from the vegetable soil fertilized with ammonium nitrogen[J]. Chinese Journal of Agrometeorology, 2014, 35(2): 141-148.

[21]Ju X, Lu X, Gao Z,etal. Processes and factors controlling N2O production in an intensively managed low carbon calcareous soil under sub-humid monsoon conditions[J]. Environmental Pollution, 2011, 159(4): 1007-1016.

[22]賈俊仙, 李忠佩, 車玉萍. 添加葡萄糖對不同肥力紅壤性水稻土氮素轉化的影響[J]. 中國農業(yè)科學, 2010, 43(8): 1617-1624.

Jia J X, Li Z P, Che Y P. Effects of glucose addition on N transformations in paddy soils with a gradient of organic C content in subtropical China[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2010, 43(8): 1617-1624.

[23]王海飛, 賈興永, 高兵, 等. 不同土地利用方式土壤溫室氣體排放對碳氮添加的響應[J]. 土壤學報, 2013, 50(6): 1172-1182.

Wang H F, Jia X Y, Gao B,etal. Response of greenhouse gas emission to application of carbon and nitrogen in soils different in land use[J]. Acta Pedologica Sinica, 2013, 50(6): 1172-1182.

[24]宋賀, 徐新超, 王敬國, 等. 設施菜田土壤剖面中的反硝化特征[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學報, 2012,18(4): 860-867.

Song H, Xu X C, Wang J G,etal. Characteristics of denitrification in different soil layers in a greenhouse vegetable cropping system[J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2012, 18(4): 860-867.

[25]M?rkved P T, D?rsch P, Bakken L R. The N2O product ratio of nitrification and its dependence on long-term changes in soil pH[J]. Soil Biology and Biochemistry, 2007, 39(8): 2048-2057.

[26]趙維, 蔡祖聰. 氮肥品種對亞熱帶土壤N2O排放的影響[J]. 土壤學報, 2009, 46(2): 248-254.

Zhao W, Cai Z C. Effects of fertilizers on N2O emissions from subtropical soils in China[J]. Acta Pedologica Sinica, 2009, 46(2): 248-254.

[27]Zumft W G. Cell biology and molecular basis of denitrification[J]. Microbiology and Molecular Biology Reviews, 1997, 61(4): 533-616.

[28]Schreiber K, Krieger R, Benkert B,etal. The anaerobic regulatorynetwork required forPseudomonasaeruginosanitrate respiration[J]. Journal of Bacteriology, 2007, 189(11): 4310-4314.

[29]Gillam K M, Zebarth B J, Burton D L. Nitrous oxide emissions from denitrification and the partitioning of gaseous losses as affected by nitrate and carbon addition and soil aeration[J]. Canadian Journal of Soil Science, 2008, 88(2): 133-143.

[30]李貴桐, 趙紫娟, 黃元仿, 李保國. 秸稈還田對土壤氮素轉化的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學報, 2002, 8(2): 162-167.

Li G T, Zhao Z J, Huang Y F, Li B G. Effect of straw returning on soil nitrogen transformation[J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2002, 8(2): 162-167.

[31]Philippot L, Andert J, Jones C M,etal. Importance of denitrifierslacking the genes encoding the nitrous oxide reductase for N2O emissions from soil[J]. Global Change Biology, 2011, 17(3): 1497-1504.

[32]陳諾, 廖婷婷, 王睿, 等. 碳底物含量對厭氧條件下水稻土N2、N2O、NO、CO2和CH4排放的影響[J]. 環(huán)境科學, 2014, 35(9): 3595-3604.

Chen N, Liao T T, Wang R,etal. Effect of carbon substrate concentration on N2, N2O, NO, CO2and CH4emissions from a paddy soil in anareobic condition[J]. Environment Science, 2014, 35(9): 3595-3604.

[33]Senbayram M, Chen R, Budai A,etal. N2O emission and the N2O/(N2O+N2) product ratio of denitrification as controlled by available carbon substrates and nitrate concentrations[J]. Agriculture, Ecosystems & Environment, 2012, 147: 4-12.

Dynamics of gaseous production after addition of carbon and nitrogen in paddy and vegetable soils

LIU Yan, WANG Hai-fei, ZHU Gao-di, WEI Huan-huan, HE Yan-fang, GAO Bing, SU Fang, JU Xiao-tang*

(CollegeofResourcesandEnvironmentalSciences，ChinaAgriculturalUniversity，Beijing100193，China;AppraisalCenterforEnvironment&Engineering，MinistryofEnvironmentalProtection，Beijing100012，China)

vegetable garden and paddy field; N2O emission; nitrification; denitrification

2014-12-17接受日期: 2015-03-06網(wǎng)絡出版日期: 2015-10-16

國家973項目(2012CB417105)；國家自然科學基金重點項目(41471190)資助。

劉燕(1991—)，女，青海民和人，碩士研究生，主要從事農田土壤N2O產(chǎn)生機制方面的研究。E-mail: liuycau@163.com

Tel: 010-62733459, E-mail: juxt@cau.edu.cn

S143.1; X171

A

1008-505X(2016)02-0326-11