不同農(nóng)業(yè)耕作措施(連作和輪作)對(duì)土壤反硝化的影響.pdf

1、現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中土壤氮素的遷移與轉(zhuǎn)化可能導(dǎo)致不同程度的環(huán)境問題。反硝化作用作為農(nóng)田氮素?fù)p失的重要途徑之一，其產(chǎn)物N2O作為主要的溫室效應(yīng)氣體和破壞臭氧層的痕量氣體，已成為環(huán)境科學(xué)，農(nóng)業(yè)科學(xué)和生物地球化學(xué)等領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。為了研究不同的耕作措施(連作和輪作)對(duì)土壤氮素循環(huán)，特別是反硝化過程的影響，本論文通過一系列的實(shí)驗(yàn)，研究了在耕種作物種類、凍融過程和土壤水分等環(huán)境因素下，不同耕作措施土壤反硝化的響應(yīng)。主要研究結(jié)果如下：
　　 (

2、1)在對(duì)基于乙炔抑制測定土壤反硝化方法改進(jìn)和完善過程中，實(shí)驗(yàn)表明，校正公式(Correction Factor)能有效地避免因密閉體系內(nèi)連續(xù)多次氣體采樣所造成的稀釋效應(yīng)而產(chǎn)生的誤差。在連續(xù)多次采樣中，隨著采樣次數(shù)的增加培養(yǎng)體系內(nèi)的氣壓降低將會(huì)影響到N2O的釋放，從而影響到校正公式的適用性。綜合考慮低氣壓和校正公式的使用，基于乙炔抑制測定反硝化的培養(yǎng)試驗(yàn)建議在密閉培養(yǎng)空間的體積和單次氣體采樣體積比(H∶GS)大于26的條件下進(jìn)行。此外，對(duì)

3、于潛在反硝化測定的培養(yǎng)時(shí)間最好在3-5小時(shí)之間，而最佳采樣次數(shù)為3-4次。
　　 (2)在不同連作和輪作耕作措施下，土壤反硝化過程也隨之變化。本底、外源NO3-和潛在反硝化速率的結(jié)果表明，不同的耕作系統(tǒng)中土壤的可利用碳是反硝化過程的限制因子?；谙鄳?yīng)連作處理的均值比較，三年輪作方式能夠刺激本底和外源NO3-反硝化速率的提高。不論是當(dāng)季作物還是輪作中前季作物都對(duì)土壤反硝化過程起到重要作用。此外，輪作過程對(duì)土壤反硝化速率的影響不僅僅

4、來自輪作周期內(nèi)各單一作物凋落物影響之和，更為重要的影響來自各個(gè)作物凋落物的協(xié)同刺激。
　　 (3)比較越冬前后的不同耕作措施下(連作和輪作)的土壤主要化學(xué)性質(zhì)和反硝化速率，結(jié)果表明，越冬并不能增加土壤可溶性有機(jī)碳和硝態(tài)氮的濃度，但是總碳濃度在連作和三年輪作土壤中顯著增加。盡管越冬后土壤反硝化主要還是受碳源的限制，但是越冬對(duì)土壤養(yǎng)分濃度的影響并不導(dǎo)致土壤反硝化速率與之相應(yīng)的變化，相反，越冬后反硝化速率增加，特別是在連作土壤中。兩年

5、輪作土壤反硝化酶活性對(duì)越冬的響應(yīng)不明顯。因此，田間條件下的凍融過程對(duì)土壤反硝化過程的影響并不主要基于對(duì)反硝化微生物的營養(yǎng)基質(zhì)的影響，更重要在于對(duì)土壤反硝化微生物的群落結(jié)構(gòu)的影響。
　　 (4)在土壤水分對(duì)連作和輪作土壤氮的轉(zhuǎn)化影響中，實(shí)驗(yàn)表明土壤無機(jī)氮濃度隨著土壤含水量的增加而減少，土壤無機(jī)氮的損失源于土壤反硝化過程。相對(duì)于連作和兩年輪作土壤，這種影響在三年輪作土壤中不明顯。相對(duì)于恒定含水量處理，三年輪作土壤的凈氮礦化量對(duì)干濕交

6、替過程比連作和兩年輪作土壤更敏感。恒定含水量90％WFPS處理中的土壤N2O排放量最大，但是干濕交替對(duì)土壤N2O釋放影響不明顯。三年玉米-大豆-冬小麥輪作的耕作方式在減少N2O排放和增加氮的有效性方面比兩年玉米-大豆輪作和玉米連作更具有優(yōu)勢。
　　 (5)在土壤水分對(duì)連作和輪作土壤碳的轉(zhuǎn)化影響中，結(jié)果表明無論是恒定含水量還是干濕交替，土壤碳礦化速率與土壤水分之間具有顯著的正相關(guān)關(guān)系。干濕交替對(duì)CO2脈沖的產(chǎn)生相對(duì)于高恒定含水量處