不同轮作制度和硝化抑制剂DCD对菜地氧化亚氮排放的调控.doc

不同轮作制度和硝化抑制剂DCD对菜地氧化亚氮排放的调控 华中农业大学xx届硕士学位论文31前言?2632材料与方法?26321土柱试验?26322测定项目与方法?2633结果与分析?26331不同轮作制度中各蔬菜种植土壤N20排放总量?27332不同轮作制度中各蔬菜种植土壤N20日排放量?29333不同轮作制度中各蔬菜单位鲜物质重土壤N20排放量?30334不同轮作制度中各蔬菜单位干物质重土壤N20排放量?3134讨论与小结?344硝化抑制剂DCD对菜地土壤N20排放的影响?3641前言?3642材料与方法?36421土柱试验?36421大田试验?37423测定项目及方法?3843结果与分析?38431硝化抑制剂DCD对不同轮作制度菜地N20排放的影响?38432硝化抑制剂DCD对不同蔬菜种植土壤N20排放的影响?40433硝化抑制剂DCD对菜地土壤硝态氮、铵态氮以及N20排放量的影响?z!；44讨论与小结?515总结?5251主要结论?5252创新之处?5653不足之处及展望?57参考文献?58致谢?58不同轮作制度和硝化抑制剂DCD对菜地氧化亚氮排放的调控摘要温室气体氧化亚氮(N20)被认为是21世纪破坏臭氧层的最大影响因子(Ravi shankaraeta1，xx)而受到国内外众多专家学者的广泛关注。 越来越多的研究表明农业生态系统是N20的重要排放源，且随着氮肥施用量的增加而越来越明显。 近年来关于农田系统粮食作物生产过程N20排放的研究很多，但是菜地土壤N20排放的研究较少，尤其是在华中地区更为少见。 本文主要结合原状土柱试验和大田试验，以武汉市城郊地区典型的菜地土壤(黄棕壤)为研究对象，以茄子、苋菜、芹菜、辣椒、萝卜、菠菜、空一i i,菜、小白菜、生菜、西葫芦、毛豆等l1种常见蔬菜为供试蔬菜，深入探讨武汉菜地常见的5种轮作制度下菜地土壤N20排放规律以及硝化抑制剂双氰胺(DCD)对蔬菜种植过程中菜地土壤N20排放量的影响。 在轮作制度的优化完善、蔬菜品种的合理选择以及DCD的经济高效施用上为蔬菜的可持续生产以及菜地土壤N20控制与减排提供了科学依据。 主要研究结果如下1采用原状土柱试验研究了武汉城郊菜地土壤N20排放日、季变化。 秋季，菜地N20日排放速率总体上呈现先增高后降低的趋势，24小时排放总量为172320Pgm一，平均排放速率为7180ggm-2h，最佳采样时段为700800之间。 夏季，菜地24小时排放总量为228672ggm，平均排放速率为9528ggm-2h，最佳采样时段为400500之间。 夏季菜地N20排放速率整体上高于秋季，温度的剧烈变化对菜地N20排放速率的影响较温度本身更为明显；菜地N20排放速率会因为温度的骤升或是骤降发生剧烈变化，且这种影响有一定的滞后性。 施加DCD后，菜地N20排放速率依旧表现为夏季整体高于秋季，最佳采样时间仍为秋季700800，夏季400-500。 2采用原状土柱试验研究了5种轮作制度菜地N20排放。 武汉蔬菜种植常见的5种轮作制度N20年排放总量平均为658kgha-1y一。 相同的施肥情况下，轮作制度的不同显著影响着N20年排放总量和排放系数，最优为轮作制度3(空心菜一苋菜一小白菜一生菜一小白菜)，再依次是轮作制度5(茄子套中苋菜一萝卜一小白菜一小白菜)、轮作制度2(辣椒一萝卜一菠菜)、轮作制度4(西葫芦一毛豆一萝卜一菠菜)、轮作制度1(茄子一苋菜一芹菜)。 硝化抑制剂DCD对不同轮作制度菜地N20均有减排作用，且呈现出N20年排放量越高，施加DCD后其减排量越大的趋势。 且菜地休耕期N20排放量也较大，不容忽视。 华中农业大学xx届硕士学位论文3研究不同轮作制度中各蔬菜对N20排放的影响。 种植菠菜和芹菜的菜地土壤虽然曰排放量与其它蔬菜之间没有显著差异，但是无论是其N20排放总量还是其单位鲜或干物质重N20排放量都明显高于其它各类蔬菜，并在各自轮作制度总排放量中占据极高比例。 相反，空心菜和生菜其N20排放总量、日排放量以及其单位鲜或干物质重N20排放量都明显较低。 且菜地茄子一苋菜的套种中，N20总排放量、日排放量以及单位鲜或干物质重N20排放量都低于这两种蔬菜单独种植时的各项数值，显著低于它们的数值之和。 不同蔬菜品种N20排放总量大小依次是茄子、萝卜、毛豆、小白菜、辣椒、西葫芦、苋菜、空心菜、生菜。 N20目排放量大小依次为苋菜、茄子、菠菜、芹菜、萝b、小白菜、毛豆、西葫芦、辣椒、生菜、空心菜。 4采用土柱试验和大田试验相结合的方式研究了硝化抑制剂对菜地N20排放的影响。 在菜地种植施用氮肥的同时施加硝化抑制剂DCD会显著减缓尿素转化为NH4+-N的速度，并同时减缓一部分NH4+-N转化成N03-N。 对维持土壤中NH4+-N含量并减缓其骤降以及土壤中硝酸盐的淋失和温室气体N20的排放有显著作用。 对于不同轮作制度中的蔬菜来说，硝化抑制剂DCD的施加的确能减少大部分蔬菜在种植过程中菜地温室气体的N20排放，无论是从其排放总量、日平均量、还是单位鲜或干物质重N20排放量来看，减排效果都较明显。 并且N20减排量与蔬菜自身种植周期内菜地排放的N20排放总量成一定的正相关。 关键词氧化亚氮；菜地土壤；轮作制度；蔬菜品种；硝化抑制剂；双氰胺Abstra ctDueto it issi gni fi cantgreenhouseeffect，the greenhousegas ni trous oxide(N20)i sconsidered asthegreatest impact factorsthatdestroythe ozonelayeri n the21centurv(Ravi shankaraetal，xx)Presentl ymanyexpertsand sch01ars bothlocal andi nternati onalare concernedaboutitAgrowi ngnumber ofstudi es i ndicate thatagricul turalactivi tiesare animportantsource of emi ssi onsof N20，and isworsensbyan i ncreaseappl i cati on of ni trogenferti l i zersA lot ofstudyonN20emi ssi onsi n theprocessofcrop productioni n thethrml anQsystem i n recentyears，butthestudyofvegetabl esoi lN20emi ssi ons lessespeci al l yi n thecentralregi onandeven morerarel yA bi ned undisturbed soi lcol umnand fiel dtri al s，wi tha typicalvegetabl esoi l(yel l owbrown)from Periurbanareas of WuhanCi tywereused i n thi sstudyEl even di fferentki ndsof Wuhan monvegetabl esstudi edi nthistrialareeggpl ant，amaranthcel ery,pepper,radi sh，spi nach，materconvol vulus，cabbage，l ettuce，pumpki nandbeandepth studythe efiects of theprocessofvegetabl e pl anti ngvegetabl esoi lN20emi ssi ons of thevegetabl esoi l N，Oemi ssi ons law andni tri fi cati on i nhi bi tordi cyandi ami de(DCD)under theWuhanvegetabl epl ot5rotati onsystemIn orderto provide asci entificbase forthe sustai nabl eproducti onofvegetabl esandvegetabl esoi lN20control and emi ssi on reduction underoptimi zethe soundof thecroprotati onsystem，reasonabl echoi ceofvegetabl evari etiesand DCDcosteffecti veapplicati onThe mai n findi ngswere asl oll ow1Studythedi urnal，seasonal variati on ofWuhansuburbanvegetabl esoil s N，Oemi ssi ons underthe soil column testTheresul tsshowed thatthe firsti ncreasedand thendecreasedon theoveral lofthevegetabl epl otin autumndayemi ssion rate ofN，0theamount of emi ssions were17232099m之in24hours，the averageemi ssion rate were7180pgm-2h1，thebestsampl ing ti mewere700800The totalamountofemi ssionsi n vegetabl espl otin summerwere228672btgmin24hours，the averageemi ssion ratewere952899m2h_，the bestsampling timewerebetween400500amOveral ltheN20emi ssionrate washi ghi n summerthan inautumn，anddranl atihanges oftemperatureeffectson N20emi ssion rateweremore obxrious thanthetemperaturei tselfIIl华主奎些奎兰!旦堕兰兰垡堡茎一一The N20emi ssienratehas dramatic changedtemperaturechangedi na certain lagAfterdue tOa suddenj umpor asudden drop，andi mposedDCD，the N20emi ssion rateasooveral lhi ghinsummer thanin autumn，and thebest sampli ngtime changedto700-800am inautumnand400500am insummer2It hadbeen studied thatsoil column testof vegetabl e fiel dN20emi ssionsinthefi venngs ofcrop rotation systemTheresul tsshowed thatThetotalarmualaverage N20emi ssions ofthe five kinds ofrotation systeminWuhanmongrown vegetabl eswere658kg-ha1vUnderthe sameferti li zation circumstances，di fferentcroprotati on systemsi gnifi cantlvaffected N20annual emi ssions and emi ssi onfactorsThe optimalforcroprotati onsvstem3(materconvol vulusamaranth-cabbagel ettuceCabbage)，and thenfoil owing werecrop rotationsystem5(eggpl antsetinanl aranth-radi shcabbagecabbage)，croprotati onsystem2(pepperradi shspi nach)，croprotati onsystem4(pumpki nbeanradi shspi nach)，croprotati onsystem1(eggpl ant。 amaranthcel ery)Appl icati onofni trifcati on i nhi bi torDCDon therol eofemi ssi onreduction ofgreenhousegasN20underdi fferentcroprotati on systemsshowsthat thehighertheannual emi ssionsN20，the greaterthe reductionsof emi ssionafter imposed byDCDThestudyal soshowed thatN20emi ssionswere al so enormousinthe vegetableplotstal lowperi od，i tcould notbe ignored3Effects of vegetabl esculti vation onN20emi ssions underdi fferentcroprotati onsvstemsresul tsshowed thatthevegetablesoilsinwhi chspi nachand celerywerepl antedhadnosi gnifi cantdifferences betweenthe dai l y emi ssionsand othervegetables，ontheother handtotal emi ssi onsoremi ssions ofN20wi thfl eshmateri alwei ghtrati o，whenparedto thewei ghtofvegetableweresi gnifi cantl y higherthan othervegetables，andoupi edahighproporti onofthe totalemi ssions oftherespecti vecroprotati onsystemOn acontrarvthetotalemi ssions，dai lyemi ssions ofN20，therati o of totalemi ssions，fresh materi al swei ghtand drymatter wei ghtrati owere all signifi cantlyl owerthanthesDi nachaJ ld l ettuceThe eggpl antamaranth interpol atedinthevegetakl lepl ot，therati o ofthe totalemi ssions，daily emi ssi onsofN20and theweightof freshmaterial，as wellas theratioofemi ssions anddry weightwere lower thanthe value ofthesetwo vegetables thatwereplanted separately，andsi gnifi cantlyl owerthan their valueThetotalemi ssions ofN，O ofdifferentvari etiesofvegetabl esorderwere recordedand areas follow，eggpl ant，IVradi sh,bean，cabbage，pepper，pumpki n，amaranth，materconvol vulus，l ettucewhereasthedai lyemissi onsofN20order wereamaranth，eggplant，spi nach，cel erv，radi shcabbage，bean，pumpki n，pepper，lettuce，mater convolwJ lus4Investi gationon theeffects oftheni tri fi cationi nhibi tor ofthe N20emissionsi nVegetable fiel dusi ngbi nationof soi lcolumn testsandfi el d trialsThe resultstherefore showedthatapplyi ngnitrogenferti li zeronvegetabl esduri ngpl anti ngtimei mposedthe ni trifi cationi nhibitorDCD whichsi gnificantlysl oweddown thesDeed ofconvertionofurea toNH4+-NOn themai ntenanceofsoilNH4+-N contentand sloweddown it suddendrop，and reducedni trateleachi nginthesoilandgreenhouse gasN，0emissions hadasi gnifi cantroleForvegetabl esindifferentcroprotationsvstemsthei mpositionofthenitrifi cationinhibi torDCDi ndeedreduced mostofthevegetablesin thepl antingprocess vegetable fieldN20emissions ofgreenhousegases，ei therfrom thetotalemissions，average dailyemissions ofN20，or fromthe ratioofthe N20emissions andfleshmateri al，N20emissions andvegetablesdrywei ght，emissions reduction effectsweremorepronouncedMoreover,the N20emissionsandtotalN20emissions ofvegetablefi eldemissionofvegetabl estheir ownplantingcycl eto beacertai ndegreeofpositi vecorrelationKey wordsnitri coxide；vegetablesoil；croprotati onsystem；vegetablevari eties；nitrificationinhibitors；di cvandiami deV缩略词表(ABBREVIATION)一一缩略词中文名称一墓銮鱼整一一NN20NOtNNHd+-NDCD氖mtrogen氮氧化亚氮硝态氮铵态氮双氰胺I PCC政府间气候变化专门委员会yr年nitrousoxi demtrateni trogenammonium nitrogendi cyandiami deIntergovernmentalpanelon cl i mate changeyearVl不同轮作制度和硝化抑制剂DCD对菜地氧化亚氮排放的调控1前言11N20的危害和111N20的主要危害近些年来，由于温室气体所导致的全球变暖问题已经引起国际社会的广泛关注。 N20作一种十分重要的温室气体，对全球温室效应的贡献约占6(王明星，1999)。 相关研究表明虽然N20的含量并不高，据统计，2000年大气中N20的平均浓度仅为316nm01mol_(IPCC IEA，1996)。 但每摩尔N!O的全球增温潜势分别是另外两种主要温室气体C 02、CH4的190270倍、421倍(Houghton，1996；Wuebbl es，xx)。 而且对N20的研究发现其化学性质在对流层中相对稳定，在平流层中却可以发生光化学反应生成NO或N02，并影响03的光化学平衡，是除氟里昂之外影响平流层03的另一种重要化学成分(Crutzen，1974；Rodhe，1990；Lashofand Ahuja，1990；Sharma et a1，1996)。 由此可见N20除产生温室效应外对臭氧空洞的形成也有着十分重要的影响，因此研究探索相关排放源下温室气体N20的排放规律，研究确实可行的调控减排措施，对缓解温室效应和保护臭氧层都有着重要意义。 112N20的主要分析证明大气中某种气体的浓度以及其变化趋势主要取决于该种气体的源汇组成及其变化趋势。 N20作为重要的温室气体之一，目前已知的大气中N20的主要源为土壤中氮的硝化和反硝化过程，化工行业中己二酸和硝酸生产以及化石燃料和生物质燃烧。 主要汇则是平流层光化学氧化海洋吸收和土壤吸收(Sharma et a1，1996；王明星，1999)。 社会活动区域的性质不同大气中N20的相应也不同。 在城市中，大气中N20的主要源是各种交通工具以及冬季取暖所使用的化石原料燃烧造成的N，O排放。 而在非城市圈，土壤的硝化、反硝化作用则是氧化亚氮的主要排放源。 农业系统与城市N20排放不同，由于其种植的规律性而造成一定的季节变化趋势。 然而虽然土壤排放、冬季取暖排放都具有季节变化特征，但由于它们之间的相互叠加、抵消以致大气N20浓度变化在总体上没有表现出非常明显的季节变化特征(刘强等，xx)。 并且根据政府间气候变化专业委员会(IPCC)估算，结果显示全球大气N20浓度的年增长速率约为025(IPCC lEA，1996)。 较多国家和地区对该地区N，O排放量进行了统计和研究(Tohj ima eta1，2000)。 华中农业大学xx届坝士学位_【i三又一一在不久的将来，随着人VI的不断增长，人们生活水平的不断提高，相关的社会活动、农业活动的频繁加剧(Houghton，1996；Garget a1，xx)，农业系统作为N，0的重要排放源，其排放量不断增加(陈海燕等，xx)将会对环境造成更大的压力(翟胜等，xx；张玉树等，xx)。 尤其是人121数量的不断增加使得农业生产、氮肥的应用广泛加强(张颖，xx)，如果不对这种发展加以适当的管理，将会使得硝酸盐的淋失、温室气体N20的排放等一系列环境问题更加严重(耿远波等，xxMoi ret a1，xx)，农业生产、环境、生态保护等各方面会面临着更加巨大的挑战，因此研究并提倡开发更加有效合理的生产管理体系，减少农业生态系统中硝态氮淋失、温室气体的排放等对人类与环境之间的可持续发展具有重要的意义。 12农业系统N20排放研究近些年随着对温室气体N20排放的深入研究，许多国家的研究学者对该地区的农田、草原、森林等多种生态系统中土壤植被体系与N20排放之间的关系作了大量的研究(Ci ceroneet a1，1978；郑循华等，1997；刘晔和牟玉静，1997；耿远波等，xx；王跃思和纪宝明，xx；MUl ler，xx；Smi thet a1，xx；Carey et a1，xx)。 越来越多的结论表明，农业生态系统是温室气体N20极其重要的排放源(高志岭等，xx；胡博等，xx)，且极其可能是全球N20的主要排放源，其机理一般认为，农业生态系统的土壤中硝化和反硝化过程会释放大量的N20。 土壤中N20的排放情况受土壤中诸多因素相互作用的影响，且排放量会随着时f司,il地点的不同而发生显著变化，因而许多学者想要通过一套固定的评估测定模式来准确估算全球N20排放量显得不太容易且相当困难。 而另外一些研究(宋文质等，1997)认为对不同区域和全球不同地区N20源的估算现在最合理的方法还是依据对具有不同代表性的区域生态系统N20排放量的研究结果为基础，再进一步采用简单区划的方法进行计算，虽然用这种方法来估算N20排放的适用范围不是很广泛，但是仍是目前为止一种大家较为认可且可行的N20排放源估算方法(郑循华等，1998；王效科和李长生，2000；任万辉，xx)。 121农业系统N20排放的时、空变化有研究表明农田土壤排放温室气体N20具有明显的时、空变化规律。 除一些常见的农事活动影响N20排放率之外，农业系统的施肥和浇水同样也会导致N20排不同轮作制度和硝化抑制剂DCD对菜地氧化亚氮排放的调控放量的增加(同延安，xx)，并且不同季节耕种不同作物其排放N20也有一定的区别(金雪霞等，xx)。 而且一些学者通过季节之间的比较，得到的全年各季节排放比例表明N20在春、夏和秋这三个季节排放总量相近，各占全年温室气体N，0排放总量的30，而冬季因为温度较低，土壤中微生物活动较为平缓，其N20排放量只占全年总排放量的68左右，而且进行试验的三块田的结果都相似(宋文质等，1997)。 而这与Bremner等人的报道结果稍有不同，在他们的研究中则发现夏季N20排放量的比例明显较高，约占N20全年排放量的一半以上(Bremner eta1，1980)。 122菜地土壤N20的排放及影响因素菜地土壤与其它种植作物的土壤一样，土壤中的氮素大部分以有机态存在，无机态的氮含量一般只占全氮的15，且其含量和二t壤有机质密切相关。 因此，影响土壤有机质含量的水热条件、土壤质地等因素也都会对土壤氮素含量产生显著的影响(梁东丽，xx；金雪霞等，xx)。 对于蔬菜系统中作物的研究认为(袁新民等，2000)，与其它农作物相比，大多数蔬菜都属于高产作物，且有需肥量大的特性，因此蔬菜地土壤的硝态氮累积量也远远高于一般农田及其它土壤。 并且近些年来为了解决蔬菜供求矛盾和农业经济结构的调整，大片的粮田正逐步改为菜地(王朝辉等，xx)。 有研究表明(金雪霞等，xx)，改制20年后的菜地土壤其全氮、速效磷、缓效钾含量都显著高于相同类型的未改制的水稻土壤。 关于菜地系统中N20排放的研究，国外相关工作做的较国内多，主要集中于对种植马铃薯、甜菜等菜地土壤的研究(Kai seret a1，1998)，且研究发现，虽然冬小麦的施肥量比甜菜的高，但是甜菜地N20排放显著高于冬小麦。 其中日本对蔬菜地N20排放的研究主要集中在洋葱、萝卜、白菜等(Kusa et a1，xx)，经过持续6年对洋葱地N20排放进行的研究发现由肥料引起的N20转化系数为11-64，且70的N20排放出现在收获期附近，有20左右的N20排放则出现在施肥后。 也有报道指出大白菜地的N20排放系数只在010-025(Hou andTsuruta，xx)。 相比较国外而言，国内学者对于蔬菜地N03-的淋失及蔬菜本身的硝酸盐累积等方面做出了比较系统的研究(王朝辉等，xx；陈健等，xx；赵长盛，xx；宋建国等，xx)。 但有关蔬菜地气态损失的研究却并不多见(梁东丽，xx)。 通华中农业大学xx届硕士学位论文过对南京郊区3对水稻土和菜地土的N20排放进行的研究，结果表明，在培养01d内，菜地土壤的N20排放通量均高于相同类型的水稻土(金雪霞等，xx)，且在一整个培养过程中菜地土壤的N20排放总量与反硝化损失总量也均显著高于相同类型的水稻土。 至今为止，对于蔬菜地N20排放量显著高于其它农业土壤的原因暂时还没有得到公认的比较全面合理的解释。 一些学者认为蔬菜地比较高的N20排放与其CN比有关，主要是蔬菜残茬的低碳氮比加速了土壤中C分解，为土壤中微生物提供了充足的C源，进而增加N20的排放(J areckiandLal，xx)。 而另一些研究认为春季蔬菜种植初期不发达的根系会导致矿物N的积累(Conen eta1，2000)，较高的N03。 N含量又会抑制N20转化N2进而导致该时期会产生较多的N20。 对前茬分别种植过大白菜、胡萝卜、洋葱和芸苔的四种土壤进行培养实验发现，土壤湿度会显著影响这四种土壤N20的排放，在质地较细的土壤中，水分变化对N20的排放影响较大(McTaggartet a1，xx)。 还有一些研究认为不同作物的农田管理措施和氮肥施用对每年的N20排放有重要影响，这种影响主要是由于种植作物的土壤硝酸盐含量和水分的差异导致的(Ruser eta1，xx)。 123不同作物对土壤N20排放的影响大气中每年有8090的N20土壤(Hansen andLaci s，1990)，而农田土壤是温室气体的重要排放源(Mel illo eta1，xx)。 最新研究估算中国农业系统N20排放迅速增长，N20一N排放量年平均增长76。 其中，排放总量主要随着旱地排放量的快速增长而增加，相比较而言水田排放量对其影响较小(张强等，xx)。 因此影响旱地N20的排放因素被较多专家学者相继研究(白小琳等，xx；祁金花等，xx；张岳芳等，xx)，且越来越多的研究表明，植物很可能是一个潜在的N20排放源(陈冠雄等，xx)，这提示我们，在探讨农业生态系统N20排放机理模型时不仅仅要考虑土壤过程，同样也需要考虑植物种植带来的的作用。 因此对关注植物种植过程中N20排放量对整个农业系统N20排放量的评估意义重大(黄丽华等，xx；邱炜红等，xx)。 种植不同作物采用的作物管理措施和土壤氮动态变化不同，可能导致在作物生长周期内N20排放量的差异(Ruser eta1，xx)。 不同作物的根系及分泌物会改变土壤的物理化学性质，影响土壤微生物过程和N20的产生(杨兰芳和蔡祖聪，4不同轮作制度和硝化抑制剂DCD对菜地氧化亚氮排放的调控xx)。 另外作物还可以通过某些方式将土壤中产生的N20传输到大气中，或者通过作物组织的生理反应排放N20(徐慧和张秀君，xx；丁洪和蔡贵信，xx；陈书涛等，xx)，特别是固氮作物会将大气中的氮转化为生物有机氮的同时也会向大气中排放部分N20(Bauza eta1，xx；江长胜等，xx)。 13轮作制度与土壤N20的排放131轮作制度对农业N20排放的影响黄耀等 (xx)研究表明种植制度是影响农业系统N20排放的重要因素(熊正琴，xx；熊正琴等，xx；陈书涛等，xx)。 除此之外，土地利用方式的优化也是影响农业土壤温室气体减排的关键因子之一(邹晓霞等，xx)。 耕作方式也会对冬小麦生长季N20总排放量存在显著影响(张岳芳等，xx)。 因此合理的规划菜地种植的轮作制度，对减少菜地土壤N20排放、准确估算我国旱地土壤N20排放量具有重要意义。 IPCC(i ntergovernmentalpanel onclimatechange)曾推荐将施用化肥的N量乘以系数(125士1)用以估算农田N20的排放量(Bouwman，1996)然而却并未将灌溉方式、作物类型、气候以及采用的耕作措施等因素考虑在内。 事实上，这些因素都有可能成为导致N20排放产生差异的重要(Smi theta1，xx)。 而且不同的植物种类(如豆科作物、C4作物、水田作物)其生理特性、营养和水分利用率都不同，进而造成的土壤有机质积累、分解速率以及土壤一作物系统氮营养循环规律的不同也就成为影响N20排放的重要因素(Monson。 eta1，1986；Hunt eta1，1996；Si ngheta1，xx；Zou eta1，xx)，因此种植这些作物的农田土壤其温室气体N20排放可能存在不同的规律。 研究针对大豆一小麦、玉米一小麦和水稻一小麦3常见的种轮作制度，选择不同的氮肥施用和耕作方式，结果表明，这3种轮作方式的农田土壤N20排放总量存在极显著差异(P=O001)，而且排放总量的最大不同主要秋熟作物生长季排放量的差异(P0001)(陈书涛等，xx)。 并且值得注意的是C4作物的N20排放量较高，这应该是因为C4作物的光合效率高，所以通过根系分泌物提供给土壤微生物利用的营养较多有关系(Monson eta1，1986；Hunt eta1，1996；孔德平等，xx；Moi reta1，201】)。 华中农业大学xx届硕士学位论文132轮作制度与生态系统呼吸作用的关系农业生态系统的呼吸包括地上部植株的呼吸和土壤呼吸，它能反映所种植植物的生理活性以及土壤中微生物的活性和数量，并且它们的大d、强弱与土壤温度、湿度和作物生长情况密切相关(陈书涛等，xx)。 有多项研究表明，不同轮作制度下农FtN室气体N20排放通量与该系统呼吸速率呈显著线性正相关(熊正琴等，xx；杨兰芳和蔡祖聪，xx；孔德平等，xx)。 由此可见，农田中种植作物时其N，O排放量随整个农田生态系统呼吸的增加而增加。 也从侧面反映植物生长状况是影响农业系统N20排放的重要因素之一，所以我们可通过监测农业生态系统的呼吸作用来研究农业系统温室气体N20的排放(黄国宏等，1998；李永虎和翟献忠，xx陈鑫伟等，xx)。 14硝化抑制剂DCD及其应用14硝化抑制剂DCD的作用原理施用硝化抑制剂可以增加氮肥以铵态氮的形式存在，并减少其以硝态氮的形式供给植物(黄益宗等，xx；杨春霞和李永梅，xx)，施用硝化抑制剂DCD后土壤中NH4+-N含量高且容量大，有利于土壤中氮素的保持与储藏、减少损失，因而配合氮肥施用硝化抑制剂可抑制土壤铵态氮向硝态氮转化(李香兰等，xx)，使氮肥较长时间地以土体铵态氮形式保留在土壤中从而降低蔬菜硝酸盐含量，减少土壤硝态氮累积(赵长盛，xx；宋建国等，xx)。 142硝化抑制剂DCD对N20排放的影响关于硝化抑制剂DCD的使用在国外被研究得较多且较深入(Di andCameron，xx)。 Di和Caneron研究出了一系列有关硝化抑制剂的在农业、牧业(Di andCameron，xx；Denni seta1，xx)中的使用情况，而且研究结果显示其对牛尿引起的牧场土壤硝态氮含量增高有较好的控制作用(Di andCameron，xx)。 并对硝化抑制剂DCD与土壤中一些离子的关系(Di andCameron，xx)，以及DCD在不同温度变化范围内的半衰期进行了研究，结果表明，土壤温度为8。 C时，DCD的半衰期约为111116d，而当土壤温度升至20。 C时，DCD的半衰期立即降为1825d，一不同轮作制度和硝化抑制剂DCD对菜地氧化亚氮排放的调控二二二二二二二二二二二=即说明硝化抑制剂DCD在低温情况下抑制硝化反应的效果不好(Gi llingham eta1，xx)。 近年来，随着硝化抑制DCD的作用不断被大家认可(Di andCameron，xx)，国内很多学者也开始关注并对其有了一定的研究(李香兰等，xx)。 并认为硝化抑制剂的作用效果受土壤类型(杨春霞和李永梅，xx)、施肥种类及施氮量、硝化抑制剂施用量、土壤温度及土壤水分等综合因素的影响。 旱地砂壤土中施入DCD能减少40的N20排放，湿润的粘质土条件下几乎无抑制效果(孙志梅等，xx)。 关于硝化抑制剂DCD的施用量，宋建国等 (xx)认为15尿素施氮水平下，尿素与DCD混施能降低43的N20排放量，而DCD施用量降为尿素施氮量10时，尿素与DCD混施却能减少52的N20排放量(杨春霞和李永梅，xx；宋建国等，xx；邱炜红等，xx)。 Boeckx P等研究认为双氢胺是目前研究施用最多的硝化抑制剂种类，较多的研究结果显示其与氮肥混施应用于农业生态系统中提高作物产量的同时可显著减少N20排放量(Maj umdareta1，2000；Xu eta1，xx；Boeckx eta1，xx；Shi eta1，xx)。 这与邱炜红等 (xx)的实验施用DCD显著降低菜地土壤N20排放通量和排放系数，认为合理的施氮量及抑制剂添加比例能显著降低农业生态系统N20的排放，是缓解农业系统N20排放的一种理想措施的相关研究结果相一致(杨春霞和李永梅，xx；刘伟等，xx刘昭兵等，20】0)。 15研究目的与意义我国作为农业大国，为保证粮食的高产施用氮肥成为发展农业生产的关键措施之一。 近年来随着蔬菜品种的不断更新与丰富，我匡蔬菜生产发展迅速，播种面积由1980年的316万hm2(占农作物总播种面积的22)发展到xx年的1788万hm2(占农作物总播种面积的114)(朱之鑫，xx)。 然而蔬菜的氮施肥量、有机氮肥投入量都高于粮食作物，施用与蔬菜地氮肥量占全国施氮总量的17。 而施入土壤的氮肥，除部分被植物生长吸收利用和土壤中的微生物固定外，大部分以各种途径损失(袁新民等，2000；王朝辉等，2000；王朝辉等，xx)。 而施氮是影响农田生态系统氧化亚氮(N20)排放最重要的影响因子(Gregori cheta1，xx)。 N20作为一种温室气体，它既有产生温室效应的作用，又可以破坏华中农业大学xx届坝L学位论又一一平流层臭氧。 最新研究表明。 N20是臭氧破坏的最重要因子，并且被认为是21实际最大的影响因子(Ravi shankaraeta1，xx)。 而相关研究表明，不同轮作制度、不同蔬菜品种都是影响蔬菜地土壤N20排放的重要因子(李永虎和翟献忠，xx)。 近些年来大豆间作套种(李恭超和贾佳，xx)，大豆间作小麦(刘艳辉等，xx)等种植模式被越来越多的被研究，结果表明，不同种植模式对农业系统N20的排放影响显著(焦平金等，xx；田永强等，xx；孔德平等，xx)。 硝化抑制剂双氢胺(dicyandiamide，DCD)已经用于农业中氮素的研究(黄益宗等，xx)，近年来，随着硝化抑制DCD的作用不断被大家认可(Diand Cameron，xx)，国内很多学者研究认为其与氮肥混施应用于农业生态系统中提高作物产量的同时可显著减少N20排放量(Maj umdareta1，2000；Xu eta1，xx；Boeckx eta1，xx；Shi eta1，xx)。 并认为是缓解农业系统N20排放的一种理想措施(杨春霞和李永梅，xx；刘伟等，xx；刘昭兵等，xx)。 在近些年的研究中，关于稻田、旱地系统中N20逸出量的研究较多，但菜地这种特殊农田系统中N20排放的研究却比较少见。 随着菜地N20的排放对温室效应的贡献越来越引起重视。 国内已有对菜地土壤N20排放进行的初步研究，但有关菜地系统中不同轮作制度、不同蔬菜品种N20的排放研究非常少，尤其是使用硝化抑制剂DCD情况下的研究几乎是空