（环境科学专业论文）重庆市丘陵山区旱地农业土壤n2o排放特征研究.pdf

啊南人乍坝i 位论文摘世 壤n 2 0 * 放通骷分别增加4 4 侣和5 8 倍： 5 种批作物对+ 卜壤n ：o 摊放h 的影响与作物种类密切棚天，j j 裸地1 1 i 比，种 f f 莴竹和下 米后。r 壤n 2 0 排放血t 分别增加了7 7 8 倍艉| o 4 7 倍，而种 a n 菜上 j 抑制了。卜壤中n 2 0 的摊放， 比裸地处理的n 2 0 排放减少3 0 ： 6 主成分分析和通径分析结果显示，5 c m 十温币i 十壤水分禽燃对r 壤n 2 0 的产生、释放 影响作川最人，温度直接影响硝化反硝化产n ：o 速率，而士壤湿度m q 通过影响硝化反硝化反 应底物浓度、土壤0 2 条件以及微生物活性等对土壤n 2 0 的产生释放起间接影响作用；此外， 土壤机械组成、p h 值、有机质含量、硝态n 含量等与土壤温湿度一起综合相互作用对十壤 n 2 0 排放产生影响； 7 研究区域紫色土土壤n 2 0 捧放通量与c 0 2 排放通量之间均具有直线正相关关系，且四 个处理二者拟合直线均达到显著水平，而黄壤各个处理二者为对数相关( 除裸地外) ，相关系 数显著性检验表明p n f 处理为显著对数关系，p c f 和p c f m 均为极显著对数关系； 8 通过估算，两个试验点常规耕作土壤的n 2 0 年排放总量分别为：紫色土1 5 1 3k g n h m - 2 a 1 、黄壤2 7 4 9k g nh m a a i 。 关键词：丘陵山区农业土壤n 2 0 排放环境因子 肌街人学硕i 学似论文 a b s t r a c t r e s e a r c ho nt h ec h a r a c t e r so fn 2 0e m i s s i o n f r o mt h ef a r m l a n di nt h eh i l l ya r e a ， c h o n g q i n g a p p l i c a n tf o rm a s t e rd e g r e e ：w a n gy i n g y i n g s u p e r v i s o r ：p r o f w e is h i q i a n g a b s t r a c t n 2 0i sas e r i o u sg r e e n h o u s eg a sa n dt h er e s e a r c ho nt h ec h a r a c t e r so fn 2 0e m i s s i o nf r o m d i f f e r e n ts o i l sh a sg o te x t e n s i v e l ya t t e n t i o n a tp r e s e n t ，t h ee x p e r i m e n t a lp l o t sa l ev e r yl i m i t e di n c h i n a ，s u c ha sm e a d o wb r o w ns o i li ns h e n y a n g ，s e m i a r i dg r a s s l a n di ni n n e rm o n g o l i a ，t h ea r g ao f l a k et a ii nj i a n g s ua n dt h eh i g h l a n dp a d d ya r e ai nt h ec e n t r a ls i c h u a nb a s i ne ta 1 ，w h i c hh a sg o t s o r n eo u t c o m e sb u tw es t i l lc a nn o tr n a k ear o d ee s t i m a t i o no nt h en 2 0e m i s s i o nb e c a u s eo f t h ef e w s o i lt y p e si nc h i n a s oi ti sv e r ym e a n i n g f u lt on l a k er e s e a r c ho nt h en 2 0e m i s s i o nf r o mi m p o r t a n t s o i l 略p b a s i n go nt h eo b s e r v a t i o no fn 2 0e m i s s i o nf r o mt w ot y p i c a lf a r m l a n di nt h eh i l l ya r e a , c h o n g q i n g ，a n da n - a n g e m e n tf o rf o u rt r e a t m e n t si ne a c he x p e n r i m e n t a lp l o t s ( b a r es o i ls h o r t i n gf o r n p n f ，p l a n ta n dn of e r t i l i z e rs h o r t i n gf u rp n f , p l a n ta n dc h e m i c a lf e r t i l i z e rs h o r t i n gf o rp c f , a n d p l a n ta n dc h e m i c a lf e r t i l i z e ra n dm a n o r es h o r i n gf o rp c f l v 0 ，t h es e a s o n a lv a r i a t i o nc h a r a c t e r i s t i co f n 2 0e m i s s i o na n dt h ei n f l u e n c eo fe n v i r o n m e n t a lf a c t o r sw e i ed i s c u s s e d n 2 0e m i s s i o nw a s m e a s u r e db ys t a t i c c h a m b e r - g a sc h r o m a t o g r a p h i ct e c h n i q u e s ( g o t h em a i nr e s u l t sa n d c o n c l u s i o n sw e r el i s t e da sf o l l o w s ： ( 1 ) n 2 0f l u x f r o mf a r m l a n di nt h eh 订l ya r e a , c h o n g q i n g ，h a sas i g n i f i c a n ts e a s o n a lv a r i a t i o n c h a r a c t e r i s t i ca l o n gw i t ht h ec h a n g i n go f t e m p e r a t u r e ，a n dt h e p r o p o r t i o no f t h et o t a ln 2 0 e m i s s i o n i ns u m m e ra c c o u n t i n gf o r t h ea n n u a lo n ei nt h et w oe x p e r i m e n t a ls p o t ss e p a r a t e l ya r ea b o u t5 2 f o r t h ep u r p l es o i la n da b o u t6 2 f o r y e l l o ws o i l ： ( 2 ) t e m p e r a t u r em a r k e d l ya f f e c t st h en 2 0p r o d u c t i o na n de m i s s i o n , a n dt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e n n 2 0e m i s s i o na n ds o i lt e m p e r a t u r ei n5 伽i sp o w e rf u n c t i o ne x c e p tf o rb a r es o i l ，a n dt h em a r k e d l e v e li so 0 1i nt h e p l o to fp u r p l es o i l 。a n da b o u t7 3 o ft h es i g n i f i c a n tn 2 0e m i s s i o n ( o 0 3 5 m g m 2 h ) h a p p e n sw h e nt h es o i lt e m p e r a t u r ei n5 廿ni sa b o v e2 5 c ：a n d3 3 o ft h e 1 1 1 婀南人节帧 学位论文 a b s t r a c t s i g n i f i c a n tf r o my e l l o ws o i lh a p p e n sw h i l e2 0 c - 2 5 ca n dt h ep a r t i a lc o r r e l a t i o nc o e f f i c i e n t b e t w e e nn 2 0e m i s s i o na n ds o i ll e l n p c r a l u r ei n5c l nh a sg o tt ot h em o s ts i g n i f i c a n tl e v e l ； ( 3 ) s o i lw a t e rc o n t e n th a sac o m p l i c a t e di n f l u e n c eo nt h en 2 0o u t p u tf r o mp u r p l es o i la n da b o u t 7 5 o ft h es i g n i f i c a n tn 2 0e m i s s i o n ( o 0 3 5 m g m 2 ) h a p p e n sw h e nt h er a n g eo fs o i lw a t e r c o n t e n ti s1 4 - - - 2 1 ( a c c o u n t i n gf o r5 2 - - 8 0 f i e l dc a p a c i t y ) ；f o ry e l l o ws o i lt h en 2 0e m i s s i o n a n ds o i lw a t e rc o n t e n th a sal i n e a rr e l a t i o n s h i pi nt h et r e a t m e n to fo n l yp l a n ta n dn of e r t i l i z e r ， l o g a r i t h m i c ( p 0 0 5 ) f o rt h et r e a t m e n to f p l a n ta n dc h e m i c a lf e r t i l i z e r ( p c f ) ，a n dt h es i g n i f i c a n t n 2 0e m i s s i o nh a p p e n su n d e rt h ec o n d i t i o no f s o i lw a t e rc o n t e n ti s1 斗之5 ： ( 4 ) t h ep a r t i a lc o r r e l a t i o nc o e f f i c i e n tb e t w e e nc h e m i c a lf e r t i l i z e ra n dn 2 0e m i s s i o ng o tt ot h e m o s ts i g n i f i c a n t ( p o o i ) i nt h et w op l o t s ，a n da f t e ru s i n gc h e m i c a lf e r t i l i z e r , t h en 2 0o u t p u t i n c r e a s e4 4t i m e sf o rp u r p l es o i la n d5 8t i m e sf o ry e l l o ws o i l ； ( 5 ) p l a n t i n gl e t t u c ec a nm a k en 7 2 0e m i s s i o ni n c r e a s ea b o u t7 7 8t i m e s ，m a i z ec a d i n c r e a s e4 7 o f t h en 2 0e m i s s i o na n dc a b b a g ec a nd e c r e a s ea b o u t3 0 o f t h en 2 0 ； ( 6 ) p r i n c i p a lc o m p o n e n t sa n dp a t h i n ga n a l y s i sc a np o i n to u tt h a tt h es o i lt e m p e r a t u r ei n5 c m a n ds o i lw a t e rc o n t e n ta r et w om o s ti m p o r t a n tf a c t o r sw h i c hh a v eas i g n i f i c a n te f f e c to nt h en 2 0 p r o d u c t i o na n de m i s s i o nf r o mf a r m l a n d ，t h et e m p e r a t u r ed i r e c t l ya f f e c t st h er a t eo fn i t r a t i o na n d d e n i t r a t i o nr e a c t i o n ，a n dt h es o i lw a t e rc o n t e n tc a nc h a n g et h es u b s t r a t ec o n c e n t r a t i o n ，t h ec o n t e n to f 0 2a n dt h em i c r o o r g a n i s m sa c t i v i t ye ta 1 i nt h ep r o c e s so f n i t r a t i o na n dd a n i t m t i o n ；b e s i d e s ，t h es o i l m a c h i n e r yc o m p o s i t i o n ，p h ，o r g a n i cm a t t e r sc o n t e n t ，t h ec o n t e n to fn 0 3 - ne ta 1 a l s oh a v e c o m p o s i t i v ea c t i o no nt h en 2 0o u t p u tt o g e t h e rw i t ht e m p e r a t u r ea n ds o i lw a t e rc o n t e n t ； ( 7 ) i nt h ea r e ao fp u r p l es o i l ，n 2 0e m i s s i o na n dc 0 2e m i s s i o nh a s as i g n i f i c a n tl i n e a r r e l a t i o n s h i p ( p o 0 1 ) ，a n dl o g a r i t h m i cr e l a t i o n s h i pf o ry e l l o ws o i le x c e p tf o rb a r es o i l ，a n dt h e s i g n i f i c a n tl e v e li sp 0 0 5f o rt h et r e a t m e n to f p l a n ta n dn of e r t i l i z e ra n dp 0 0 1 f o rt h et r e a t m e n to f p l a n t + c h e m i c a lf e r t i l i z e r ( p c f ) a n dp l a n t + c h e m i c a lf e r t i l i z e r + n l a n n r e & c f m ) ； ( 8 ) t h eg l o s se s t i m a t i o no nt h er o u t i n ef a r m i n gs o i lf o rt w oe x p e r i m e n t a lp l o t ss e p a r a t e l ya r e 1 5 1 3k g n h m - 2 a 4 f o r p u r p l es o i l a n d2 7 4 9 k g n h m - 2 一f o r y e l l o w s o i l ： k e y w o r d s ：t h eh i l l ya r e af a r m l a n dn 2 0e m i s s i o ne n v i r o n m e n t a lf a c t o r s 独创性声明 学位论文题目：重迭亘陵出区呈地盛些壤丛2 q 壹l 趑挂焦盟窥 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方 外，论文中不包含其它人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为 获得西南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一 同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明 并表示谢意。 学位论文作者： 毛：艇樊签字日期：沙7 年多月牛日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解西南大学有关保留、使用学位论文的规 定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，4 ：允 许论文被查阅和借阅。本人授权西南大学研究生院可以将学位论文的 全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存、汇编学位论文。 ， ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书，本论文：口不保密，口保 密期限至年月止) 。 学位论文作者签名： 签字日期：肜四年 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 导师签名：络廿份 签字日期：w 年名月丫日 电话： 邮编： 日 篮牛 蕨月五多 州南人学坝i 节竹论文 史献练述 第l 章文献综述 人饿研究表明：从1 8 雌纪英国i ：业革命以来，由丁人类本身的社会活动平生产活动使人 气中温室气体的含培不断增加。以人气中最主要的三种k 寿命温室气体c 0 2 ，c h 。雨in ：o 为 例，c 0 2 含挝由i ：业革命前的2 8 0 x1 0 。6 ( 体积分数) 上升剑1 9 9 2 年的3 5 6 x1 0 r 6 2 0 0 0 年达剑 3 6 7 x l 矿，c h 4 含量从一 业革命前的( o 6 - 0 s ) x l 矿增加剑1 9 9 2 年的1 7 2 x l 矿，n 2 0 从一 业 革命前的2 7 5 x1 0 4 增加剑1 9 9 2 年的3 i ix1 0 一。虽然年增睦仅在l o 屯lo 9 之间，但其捧放总 量却相当可观。统计资料表明每年约有二百亿吨的温室气体排入大气中。联合国一份报告 指出：2 1 世纪全球气候变暖将1 主2 0 世纪更为严重，在今后1 0 0 年中，温度将上升( 1 6 5 8 ) l l l 。 氧化弧氮( n 2 0 ) 是重要的温室气体，增温潜势大，增暖作用为c 0 2 的1 9 0 - - - 2 7 0 倍；滞留大 气时间长( 平均寿命为1 5 0 年) ，通过在平流层参与光化学反应间接破坏臭氧层，使人类健康 受到威胁。目前大气中n 2 0 的浓度已由工业革命前的o 2 8 8 p m o l m l 上升到0 3 1 0 p m o l m l ， 并以0 2 5 的年速率增长 2 4 1 在过去1 0 0 年中n 2 0 对温室效应的贡献约为5 ，因此对其排 放进行调控具有长远的影响。 j 农业土壤是全球最主要的人为n ：o 释放源其释放通量主要受气候、农业活动和土壤性状 等宏观环境条件的影响。由温室效应和全球气候自然振荡引起的未来全球气候微小变化会在 一定程度上影响土壤中许多微生物过程的速率，反过来又会影响土壤n 2 0 等温室气体的释放 量。工业革命后全球大气n 沉降量的显著增长，造成土壤有效n 含量增加和土壤酸化，也将改 变n ：0 的释放量。未来全球气候的这些物理和化学上的变化对区域或全球土壤n 2 0 释放量的反 馈作用究竟有多大，目前还难以通过田问实验和简单的经验模式作准确回答1 9 】 1 1 土壤中n 2 0 产生的机理 土壤中n z o 的产生主要是在微生物的参与下，通过硝化和反硝亿作用完成。 1 1 1 硝化过程 氨在有氧条件下，通过微生物作用，氧化成硝酸盐的过程，称为硝化作用。硝化作用分 两个阶段进行第一阶段为氦氧化为亚硝酸盐( n 0 2 ) 、第二阶段为亚硝酸盐氧化为硝酸盐 1 1 p 1 。 即： 2 n h 3 + 3 0 z - - - + 2 n c h + 2 h 2 h 2 0 + 能量 2 n 0 2 + o r + 2 n o ，。+ 能量 第一阶段主要由专性自养性亚硝化单胞菌属引起，第二阶段主要由专性自养性硝化杆菌 引起。这些细菌分别从氧化氨至亚硝酸盐和氧化亚硝酸盐至硝酸盐的过程中获得能量，以c 0 2 州i 前人中顺l 学位i 仑文史触综述 为碳源。除【l 挣f l i l 化熵外，仃些片养微! e 物也能进行硝化作川。 自自化f i i j i j 在r 壤【| 1 很巫要，冈为植物摄取氮的破为并遍形态足 i l i 腋盐( n 0 3 一n ) ，皿 然水稻等拙物可利川氦态氮( n f l 4 * - n ) ，然而这一氮形态。对其它植物足有i $ 的当l l l ! ) 以铵 盐或氮形态施入j 卜壤中时，通过硝化作圳，即会转变为植物可 i j ) i j 的硝态氮。而从硝化作川 的反应，可以锝出：该反应需要赢水平的氧。因此在通气良好的十壤中，最易进行硝 化作_ i j 释放出氢离子( h + ) ，因此当氮态氮肥和许多有机氮肥、转变成硝酸盐时，将导致土壤 p h 值降低，连续施_ l ；i 这类氮肥，将使土壤酸性增强。由于硝化作用与微生物活性有关，因 此转化速度和程度将极大的受士壤环境条件，如土壤p h 、温度、湿度、有机质含量等的影响。 通常当土壤p h 等于9 5 以上时，硝化细菌受到抑制。而在p h 等于6 0 以下时，亚硝化细菌被 抑制，温度低于s ，或高于4 0 ，亚硝化细菌和硝化细菌均不能生存。 l 1 2 反硝化过程 硝酸盐在通气不良条件下，通过微生物作用或化学作用而还原的过程，称为反硝化作用。 当土壤渍水时，某些厌气微生物，包括细菌、真菌和放线菌，能将硝酸盐还原为亚硝酸盐， 即： n o f + 2 w n o i + l 2 0 此外，参照f i r e s t o n ea n dd a v i d s o n ( 1 9 9 8 ) 的工作，p a t t o n 等( 1 9 9 6 ) 给出硝化和反硝化作用 的一般过程如下i ”i ： 硝他过程 州一n 銮。枣纠歹, l j o n o r - - n 0 3 硝他过程n 0 一n h 2 0 f h 翻时0 1ji 、x 厂啪 一般说来，硝化作用分两步进行，首先由铵氧化成n o r ，然后n 0 2 氧化成n 岛，期间生 成n 2 0 i ”1 。上述反应中，虚线和方括号表示该过程不甚完全了解。n o 作为反硝化中间产物有 所争议，但n 2 0 作为中间产物则是肯定的，而且在某些条件下n 2 0 释放量很大1 1 5 - - 1 6 1 。 1 2 影响n 2 0 排放的因素 1 2 1 土壤 1 2 1 i 土壤底物与产物的浓度 对于硝化作用来说，土壤自养硝化细菌与异养硝化细菌之间的联合作用都己得到证实 2 婀i 向人乍地l 。乍位论史殳触巧：述 m i! “。2 ”。底物嗣f 产物浓度斯均抑制作川曲的生长啊浓度n i h i 托抑制哑硝艘值也抑制i l j 敞曲。 后舌更敏谚，而_ q h 4 敏化往往比由矿能作j i j 产生的n 1 4 的建：挈伙的多，细跫此时伤的识麻受 剑限制，n 0 2 不能被彻底氧化成n o ，就会导致n 2 0 生成姑的增加。反硝化过程足脯促反应， 放与底物浓度n q 一含蜮成上e 褶荚但反躺化作川中，产物n ? o n 2 之比受以f ! q 聚的影响：n q + 或n o r 浓度增加n 2 0 n 2 比铡上升：o z 浓度增婀。该比铡也增长：可列蚶碳源增加时，比猡! l 会卜踌。 1 2 1 2 土壤理化特性 土壤通气状况由水分含量、0 2 在土壤中扩敌韵雉易群魔戬及微生扬和梭系对0 ：消耗的多 寡所决定。对反硝化过程而言，其速率与o z 量成反相关。r y c l e n 等指出明显的反硝化作用茂生 在e h 为3 0 0 “5 呲间，氧化势在o m v 以下则不对n 2 0 n 2 之比发生影响。但对于硝化过程而言， 现只知道有氧时其最终产物是n o r ，但绝对厌氧条件下能否硝化完全尚存在争议。衣纯真等 发现在温度，湿度相同的条件下，通气状况强烈影响土壤反硝化作用的进行，兼气条件下反 硝化作用强于好气状况。 土壤质地对旱作农田土壤n p 排放通量的影响已有一些研究。1 ，土壤质地影响土壤通 透性和水分含量窗而影响硝亿和反硝纯作用的相对强弱及n 2 d 在土壤中的扩散速率。土壤质 地还影响土壤有机炭的分解速率”坷，进而影响产：n ：o 微生物的基质供应。徐华等的试验表 明，土壤质地明显影响小麦和棉花田n 2 0 的捧放量，壤质土壤排放的n 2 0 高于砂质和粘质土壤。 土壤质地、渗透搴、动态水含量、土壤孔骧度、主壤紧实度、有机质售量、徽生物静群誊度 土壤温度等参数均从产生、传输等各个过程影响n 2 0 的捧放量。h a n s e ns 等研究发现施硝酸铵 肥的压实土壤空气中n 2 0 的浓度眈其它处理商7 倍多。但土壤压实对土壤中n 2 0 向大气的捧放 起到一定阻隔作用，使其捧放通量降低。一些研究结果表明植物根系对反硝化的影响限于 孔隙度低的条件下，当孔隙度 2 5 祁 影响反硝化作用的土壤氧气限制性。 模型中设定有机质的输入与凋落物的生成量成比例，而凋落物的生成量则与植被的初级 生产力成比例。虽然土壤p n 值是土壤n 2 0 产生作用的一个重要调控因子，但因为缺乏全球 土壤p h 值的统计数据，模型中未将土壤p h 值作为一个独立因子，而是把土壤肥力作为p h 值的代替参数，因为研究结果表明土壤p h 值与土壤肥力水平密切相关。 该模型的核心是如何描述土壤水分对硝化作用和反硝化作用的调控。模型利用一个 水平衡模型来确定上层土壤中的水分状况，水平衡模型中包括土壤排水和表层土壤结构两 个园子。如果含水量升高，则土壤氧气减少，土壤条件有利于反硝化作用。 1 3 1 2 农业土壤n 2 0 排放量的估算 为估算农业土壤的n 2 0 摊放量，b o u w m a n ( 1 9 9 6 ) 等综述了4 3 个农业土壤n 2 0 排放通 量的观测结果，从中选取了2 0 个观l 狲期跨度较长的实验，并比较了施肥与不施肥对照问的差 别。经统计分析后获得如下公式： n 2 0 通量 p c f m p n f n p n f ，n 2 0 的排放表现出较明显的季节变化，大多数时间释放n 2 0 ，而在 西南人学坝i 。学佗沧史结! i ! j i f 仑 7 月1 3 日锞地处理上【l 表现为吸收，从淞泓度变化i ir i ，发现此时5 c mi ：濉人约为2 t c ，气泓较 高，约为”，一卜壤含水蚰为 1 9 ，lo i 田问持水姑的7 0 ， w f p s 约为7 0 对硝化和反 硝化作川都是最适宜的，从气 温气压变化趋势图3 看，原因 可能为很高的气温势必导致火 气压降低，而且土壤微生物活 性降低，土壤中产生的n ：o 产 生量减少，加上外捧速率减慢， 在土壤中停滞时间增加，合适 ，n l l 肛伽7 知和加 图3 气温一气压变化趋势 昭3t h ec o r r e l a t i o nb e e na i rt e m p r e t u r ea n da i rp r e s s u r e 的温湿度促使更多的n 2 0 向n 伤和n 2 转化，因而表现为吸收刘晔等对北京森林生态系统 研究站的研究表明，当温度较低时，在一定的温度段( 1 5 c - 7 c ) ，还可能出现负排放“。 由于生态系统类型的不同，出现负排放的温度范围也有所差异 矿质贫壤试验点和中性紫色士试验点都位于重庆市北碚辖区内，其气温和土壤含水量年 际变化大体一致，由于所属土壤类型的差异n 2 0 捧放有所不同，图4 为矿质黄壤试验点的n 2 0 排放，气温、土温以及土壤含水量的年际变化。 作物种植状况为长白菜和卷心菜轮作，四个处理n 2 0 排放通量呈现明显的季节变化规律 和相同的变化趋势，4 6 月份n 2 0 排放通量显著高于全年其余时间，与温度的季节变化趋势 一致，0 5 年5 月3 1 日出现一个排放高峰；总体上p c f m 处理的排放量最高。 2 l 州利j 二一一 嚣一醇阿 翌翌查兰：! ：! ：兰三兰笙兰：墨：! ：兰 ；n p n f t $ n 始 r i i 吾。强 f 。犁 0 儿善。、 图4 黄壤试验点不同处理n 2 0 排放通量季节变化图 f i g 4 t h es e a s o n a l v a 而e t y o f n 2 0 f l u x f r o m y e l l o ws o i l i ne v e r y t z c a t m e n t 两个试验点士壤n 2 0 排放都表现出随着温度的变化而变化的季节变化规律，这与郑循华 等对华东地区稻麦轮作系统的研究结果基本一致l 州。 但是农业土壤中n 2 0 的产生与释放是一个多因子相关过程，各项影响因素并不是孤立的， 不仅同时对n 2 0 的摊放产生影响，而且他们之间也有相互影响。需要全面的模型才能模拟这 过程，得到较理想的预测结果 以下就本研究中观测到的环境因子的影响作用进行分析，以期更加科学详细地阐述耕作 土壤n 2 0 的产生释放机理。 4 2 环境因子对n ：o 排放通量的影响 4 2 15 c m 土温t 5 由于n 2 0 产生与扩散传输过程的综合作用，n 2 0 捧放速率几乎与表层土壤温度同步，温度 2 2 两阿人节倾i 学伸沦义结小j i n 仑 的变化使# n z o 的排放j i 仃较为ij j j j l j ! 的日变化! j 季仃变化。确化、反确化作川的最适 j 立为 3 0 c 年2 5 5 c m 十温直接影响看耕层卜壤中拜种化学反麻嗣i ，e 物反戍，进而影响n 2 0 排欣和i 运移等二者通常为指数关系7 ”。 f 幽为紫色十试验点不同处理n 2 0 排放通龉与5 c m 十温( k ) 拟合曲线，可见除n p n f 处 理为多项式拟台曲线外( 幽略) ，其余处理的都n 2 0 排放通量与t s 早幂函数关系。 = 南 点 _ 孵 罄 01 0 前40 一l j 乏i2 暑i 三o i 蓦0 6 薹0 4 蠹n 2 z o p c f m om如 ol o舶3 0柏 图5 紫色土试验点不同处理n 2 0 排放通量与l 拟合曲线 f i g 5 t h e f i t t i n gc u r v eb c t w c e nn 2 0e m i s s i o nf r o mp u r p l es o i la n d s o i lt e m p e r a t u r ei n5 a n 对拟合曲线进行显著性检验，发现拟合曲线均达到极显著，也就是说曲线具有统计学意 义。表明其n 2 0 排放通量季节变化受温度季节性渐变的控制显著。这与前面的直观分析结果 是一致的。 表3 紫色试验点5 c r n 土温对于n 2 0 排放通量的相关关系分析 t a b 3t h ea n a l ：s i s0 1 1t h ec o r r e l a t i o n s h i pb e t w e e nn 2 0e m i s s i o nf r o mp u r p l es o i la n dt h es o i lt e m p e r a t u r ei n5 c m 同样发现黄壤试验点四个处理的n 2 0 排放通量与瓦的拟合曲线都是多项式函数关系，与 紫色土试验点情况有所不同。似乎同4 1 部分季节变化中温度影响所示规律不一致，但是对各 个处理在控制其它因子不变的前提下进行偏相关分析，结果如表4 ； 表4 黄壤试验点不同耕作措施与壤n 2 0 排放通量的偏相关分析 t a b ：4t h ep a r t i a lc o r r e l a t i o na n a l y s i so nt h ef o u rt r e a t m e n t sa n dn 2 0e r i c s s o nf i o my e l l o ws o i l 注：投显著p o 0 3 5 m g m 。h 4 ) 发生的频率直方图( 豳6 ) ： 8 0 7 0 6 0 5 0 4 0 3 0 2 0 i o o 紫色土试验点 黄壤试验点 p 1 0 t 5 铷 2 5 2 5 5 1 0 - , - 1 5 2 0 2 5 图6 显著n 2 0 排放发生的频率随5 c m 土温分布 f i g 6t h ef r e q u e n c yd i s t r i b u t i o nf o rs i g n i f i c a n tn 2 0m i s s i o na l o n gw i t hs o i lt e m p e r a t u r ei n5 c m 可见，紫色土试验点约7 0 * 4 的n 2 0 排放发生在5 c m 土温大于2 5 c 时，这与前面4 1 中的结 论是一致的，从而得出紫色土试验点土壤n 2 0 主要是硝化作用产生的而矿质黄壤试验点约有 3 4 的n 2 0 排放发生在2 0 c - 2 5 c 温度范围内，而此时反硝化酶活性最强，1 5 - - 2 0 约有2 4 的n 2 0 排放，扣l o 、l 肛1 5 和 2 5 c 温度范围的n 2 0 排放发生在相差不大，均为1 7 左右，也就 是说反硝化作用是产生n 2 0 的主要途径。这从微观的角度说明了土温通过对硝化和反硝化微生 物活性的影响而影响n 2 0 的产生以及释放至于两个试验地点出现产生n 2 0 过程的差异，应该 是土壤理化性质方面的差异造成的。 在土壤湿度为适宜的条件下，n 2 0 排放通量随着温度的升高而增加，超过一定的温度的范 围就表现为负效应。硝化作用最适范围为2 7 3 5 c 1 7 2 + ”i 。 郑循华等人对稻麦轮