Effects of Nitrogen Application on N2O Flux from Fluvo-Aquic Soil Subject to Freezing-Thawing Pr
氮添加对科尔沁沙地羊草产量及氮肥利用效率的影响
氮添加对科尔沁沙地羊草产量及氮肥利用效率的影响王红静马金宝丛百明2,周立业1(1.内蒙古民族大学农学院，内蒙古通辽028000；2.通辽市畜牧兽医科学研究所，内蒙古通辽028000)摘要：为了探讨不同施氮水平对沙地羊草草产量、土壤全氮变化及羊草对氮肥利用率的影响，设置了0(CK)、100、200、300、400kg/hm z的施氮(纯氮)量。
结果表明：随着施氮水平的提高，羊草产量呈先增加后平稳的趋势，309.66kg/hm z施氮量草产量最高，羊草干草产量与施氮量的回归方程为y=—0.073^+45.21z+3808；羊草植株粗蛋白含量随着施氮水平的增加呈增加趋势,300kg/hm z处理水平氮肥利用率最高；羊草生育期内土壤全氮含量、氮肥贡献率、氮肥吸收利用率与其产量呈显著正相关。
施氮肥会提高羊草干草粗蛋白水平，施氮水平的高低决定土壤残留氮素的多少。
施入309.66kg/hm z 氮时羊草干草产量最高，可以作为科尔沁沙地人工羊草草地的最佳施肥量。
关键词：人工羊草草地；氮肥；科尔沁沙地；产量中图分类号：S543.9文献标志码：A文章编号：1009-5500(2021)02-0047-06DOI：10.13817/ki.cyycp.2021.02.007禾本科赖草属羊草CLeymi^s chiueusis)为内蒙古东部和东北部天然草地上的重要牧草之一，抗寒冷、耐瘠薄，具有较强的适应能力「一幻，是我国北方草原有较好优势的植物资源，在发展草原畜牧业和北方生态环境保护方面具有举足轻重的地位卩一勺。
科尔沁沙地地处我国北方半干旱地区，土壤沙化瘠薄、风力强劲，这些特定的自然条件以及长期以来管理水平的低下限制了羊草的种植和开发。
氮素是植物必需的矿物质元素，氮肥是牧草增产增效的限制因子，施氮肥可以促进牧草生长、提高牧草品质及土壤养分含量2门。
董晓兵等⑷研究表明，施氮肥可显著增加羊草粗蛋白含量，但过量的氮肥投入会引起土壤养分失衡，肥量残留增多，降低羊草产量、收稿日期：2020-07-06；修回日期：2020-09-16基金项目：内蒙古留学人员创业创新基金(2019年立项)作者简介：王红静(1988-),女，内蒙古自治区赤峰市人，硕士研究生。
固载Ru基催化剂上二氧化碳加氢合成甲酸
Silica Immobilized Ruthenium Catalyst for Formic Acid Synthesis from Supercritical Carbon Dioxide Hydrogenation Ⅱ: Effect of Reaction Conditions on the Catalyst PerformanceYU, Ying-Min a(于英民) ZHANG, Yi-Ping a, b(张一平) FEI, Jin-Hua a(费金华)ZHENG, Xiao-Ming*,a(郑小明)a Institute of Catalysis, Xixi Campus, Zhejiang University, Hangzhou, Zhejiang 310028, Chinab Department of Chemistry, Zhejiang Education Institute, Hangzhou, Zhejiang 310012, ChinaAbstractThe synthesis of formic acid from carbon dioxide and hydrogen using a silica immobilized ruthenium catalyst as precursor has been studied in different reaction conditions. The results revealed that the TOF of HCOOH achieved 1481.5 h-1 on immobilized ruthenium catalyst near the critical pressure point of CO2 with H2 pressure of 4.0 MPa, reaction temperature of 80 °C and PPh3/Ru ratio of 6:1. The reaction activity of immobilized catalyst was higher than that of homogeneous catalyst, and the immobilized catalyst also offered the practical advantages such as easy separation and reuse.Keywords: immobilized, ruthenium, formic acid, carbon dioxide, supercritical* Tel.: 0086-571-88273417 Fax: 0086-571-88273283 E-mail: xmzheng@Received November 9, 2004; revised February 15, 2005; acceptedProject supported by the National Natural Science Foundation of China (No. 20173048) and the Specialized Research Fund for the Doctoral Program of Higher Education (No. 20030335068) and the Scientific Research Project from Education Department of Zhejiang Province (No. 20040320)IntroductionIn recent years, the efficient conversion and application of carbon dioxide as a chemicalfeedstock has received ongoing attention, because it is a natural and abundant carbon source and hasbeen considered a major atmosphere pollutant, responsible for the greenhouse effect. The catalytichydrogenation of carbon dioxide produces products ranging from alkylanes, alkenes, alcohols,aldehydes and ethers to acids.Among the possible valuable chemical compounds, much attention has been paid to thehydrogenation of carbon dioxide to formic acid,1-6 because it is an atom economic reaction with nowaste produced. But the process is thermodynamically unfavorable. The conversion CO2(g) + H2(g)→HCOOH(l) occurs with ∆G o298= +32.9 kJ·mol-1, the equilibrium conversion of CO2 is 0.72×10-5at 3.0 MPa, 100 °C and 0.14×10-4 at 6.0 MPa, 100 °C, respectively.7 When this reaction was in amixture of scCO2 (supercritical carbon dioxide), H2 and NEt3, a TOF (turnover frequency, mol ofHCOOH/mol of Ru/h ) of 1400 h-1 was obtained using RuH2(PMe3)4 homogeneous catalysts.3However, the separation of the relatively expensive catalysts from the reaction mixture systemis one of the major drawbacks of the homogeneous catalysis. An available solution to this separationproblem is the heterogenisation of homogeneous catalysts. To immobilize homogeneous catalystson solid supports via linkers has become the most often employed method. Herein, we reported thesynthesis of formic acid from CO2 and H2 using ruthenium immobilized on functionalized silica. Itwas found that good performance was achieved when CO2 was in supercritical condition, and thecatalyst could be recovered from the reaction mixture by filtration easily and then, potentially bereused.ExperimentalPreparation of the immobilized ruthenium catalyst precursorIn a typical surface modification process, a mixture of fumed silica (6 g), anhydrous toluene (140 mL) and γ-aminopropyl triethoxysilane (4.65 g) was refluxed for 8 h, then 25 mL of H 2O were added. The mixture was stirred again for 4 h. By reaction of γ-aminopropyl triethoxysilane with the silanol groups, amino ones were grafted onto silica (see Scheme 1). The product was filtered, washed with toluene in order to remove the remaining non-bonding organic amine, and then dried in vacumn at 200 °C for 5 h. The organic amine functionalized silica (Si)-NH 2 was obtained. The amount of amino groups loaded on silica measured by element analysis was 1.76 mmol per gram of catalyst.Scheme 1SiO 2OHOHOH OH +(C 2H 5O)3Si(CH 2)3NH2SiO 2OH O O OSiNH 2Then a mixture of RuCl 3·3H 2O (0.035 g), (Si)-NH 2(1 g) and ethanol (40 mL) was stirred at room temperature for 1 h. The resultant solid, identified as (Si)-NH 2-RuCl 3, was filtered, washed with ethanol and dried in air. The ruthenium content in (Si)-NH 2-RuCl 3 was measured by ICP instrument, to be 3.38×10-2 mmol per gram of catalyst.The active ruthenium complex catalyst responsible for the HCOOH formation was synthesized in situ during the catalytic reaction with (Si)-NH 2-RuCl 3 and triphenylphosphine.Catalytic reactionThe hydrogenation of CO 2 was carried out in a stainless steel 100 ml autoclave. In a typical run, 0.6 g of the immobilized catalyst (Si)-NH 2-RuCl 3 was used. Then solvent (ethanol, 20 mL), ligand(triphenylphosphine, 0.06 g) and base (triethylamine, 5 mL) were added into the autoclave. The vessel was flushed with H2 three times to remove air and pressurized up to 4.0 MPa with H2. Then the liquid CO2 was pumped into the autoclave from a cooled(-5 °C) reservoir using a syringe pump to reach the desired pressure. The vessel was heated to the reaction temperature (80 °C) and the pressure became 16.0 MPa after temperature equilibration, and the reaction was stirred for the desired reaction time. At the end of the reaction period, the reactor was cooled rapidly by being placed in a cold water bath and vented carefully. The reaction solution collected was acidified and the formic acid esterified completely for analysis. Qualitative and quantitative analyses were conduced both by GC-MS equipped with TC-wax column and GC equipped with poropak QS column and FID detector. The two results were consistent with each other.Results and discussionPhase behaviorThe critical point of CO2 is at a T of 33.1 °C and a P of 7.23 MPa. Under the normally applied condition, the reaction proceeded at 80 °C, H2 pressure 4.0 MPa with the total pressure 16.0 MPa and in the supercritical CO2 region.Although the reaction was performed under scCO2 condition, the system contained also other components. The upper phase was predominantly gaseous H2, while the lower phase, which was the reaction phase, included the solvent, the base, the catalyst, also the dissolved CO2 and H2. A large amount of CO2 was present in the lower liquid phase.3 It is likely that the large amount of CO2 in the lower phase increased the solubility of H2 in this phase relative to the solubility of H2 in liquid solvent, thus making scCO2 a good medium for its own hydrogenation.Effect of CO 2 pressureThe effect of CO 2 pressure on the reaction rate is shown in Figure 1. It can be found that at the beginning, the TOF of HCOOH was increased with increasing CO 2 pressure and a maximum value (1197 h -1) appeared at 7.5 MPa. When the CO 2 pressure was further up to 8.5, 9.5 and 12 MPa, the TOF of HCOOH was slightly decreased to 1192, 1180 and 1161 h -1, but those were still higher than that at 6.0 MPa. The 7.5 MPa of CO 2 pressure, which was just the point a little exceeding the critical pressure of CO 2 (7.23 MPa), led to reduce the phase transfer barrier and increase the dissolvability of H 2 in scCO 2, so the high concentration of reactants and the immobilized catalyst were in the same phase to increase the rate of reaction. However, dilution effect might play a role to decrease the reaction rate at a further higher CO 2 pressure. Because at pressure higher than the critical pressure, CO 2 was already in supercritical condition, the addition of more CO 2 did not increase the dissolvability of H 2. On the contrary, the addition of more CO 2 would decrease the probability of contact and impact between catalyst and H 2, therefore the TOF of HCOOH was a bit reduced.4681012600700800900100011001200T O F /h-1CO 2 pressure /MPaFigure 1 The effect of CO 2 pressure on the rate of formic acid production.Reaction conditions: ruthenium content=0.02 mmol, reaction temperature=80 °C, H 2 pressure=4.0 MPa, reaction time=1 h, PPh 3/Ru(mol ratio)=6:1, stirring rate=250 r·min -1.Effect of H 2 pressureWith a CO 2 pressure of 12.0 MPa, the effect of H 2 pressure on the reaction rate is shown in Figure 2. The rate of HCOOH production was nearly first-order dependent on the H 2 pressure, and no formic acid was obtained in the absence of H 2, while TOF of 2019 h -1 was obtained at 8.0 MPa of H 2.T O F /h-1H 2 pressure /MPaFigure 2 The effect of H 2 pressure on the rate of formic acid production under the same reaction conditions as those of Figure 1 except CO 2 pressure=12.0 MPa instead of H 2 pressure=4.0 MPa.Effect of temperatureThe effect of the reaction temperature on the rate of formic acid production under CO 2 pressure of 4.0 MPa and scCO 2 is showed in Figure 3 and Figure 4, respectively. The results displayed that the highest TOF of HCOOH was obtained at 110 and 80 °C under CO 2 pressure of 4.0 MPa and scCO 2, respectively.It was unfavorable to chemical adsorption and activation of reactants when the reaction temperature was too low, hence the reaction activity was also low. With the increase of temperature, the average kinetic energy of reactants was increased, which was favorable to its diffusion, thus thereaction rate quickened. But when the temperature was raised to some extent, the dissolvability of CO 2 in the reaction solution and the dissolvability of H 2 in CO 2 began to decrease. On the other hand, CO 2 hydrogenation to HCOOH was an exothermic reaction, it was unfavorable to the reaction when temperature increased, and hence it was unfavorable to the undergoing of reaction iftemperature was too high.20040060080010005080110140Reaction temperature /℃T O F /h -1Figure 3 The influence of reaction temperature on the rate of formic acid production under high pressure CO 2 condition.Reaction conditions: ruthenium content=0.02 mmol, H 2 pressure=4.0 MPa, total pressure=8.0 MPa, reaction time=3 h, PPh 3/Ru(mol ratio)=6:1, stirring rate=250 r·min -1.400800120016005080110Reaction temperature /℃T O F /h -1Figure 4 The influence of reaction temperature on the rate of formic acid production under scCO 2 condition. Reaction conditions: ruthenium content=0.02 mmol, H 2 pressure=4.0 MPa, total pressure=16.0 MPa, reaction time=1 h, PPh 3/Ru(mol ratio)=6:1, stirring rate=250 r·min -1.From Figure 3 and Figure 4, it can be seen that under scCO 2 condition, the optimum reaction temperature was 80 °C , which was 30°C lower than that of high pressure CO 2 condition. And the TOF of HCOOH was higher than that of high pressure CO 2 condition with the value being 1161 h -1and 826.5 h -1, respectively. It indicated that the use of supercritical fluid as reactant could lower the reaction temperature, and the high dissolvability of H 2 in scCO 2 was responsible for it.Effect of reaction timeFigure 5 and Figure 6 show the effect of reaction time on the HCOOH production under high pressure CO 2 condition (4.0MPa) and scCO 2 (12.0MPa) at 80°C, H 2 pressure of 4.0 MPa, respectively. From Figure 5, the yield of HCOOH reached a constant after 3 h running under high pressure CO 2 condition and the value was 17.50-18.00 mmol.0123454681012141618H C O O H y i e l d /m m o lReaction time /hFigure 5 The influence of reaction time on the HCOOH yield under high pressure CO 2 condition.Reaction conditions: ruthenium content=0.02 mmol, reaction temperature=80 °C, H 2 pressure=4.0 MPa, total pressure=8.0 MPa, PPh 3/Ru(mol ratio)=6:1, stirring rate=250 r·min -1.4812162024H C O O H y i e l d /m m o lReaction time /hFigure 6 The influence of reaction time on the HCOOH yield under scCO 2 condition.Reaction conditions: ruthenium content=0.02 mmol, reaction temperature=80 °C, H 2 pressure=4.0 MPa, total pressure=16.0 MPa, PPh 3/Ru(mol ratio)=6:1, stirring rate=250 r·min -1.From scCO 2 hydrogenation condition, as showed in Figure 6, the yield of HCOOH reached equilibrium only after 1 h running, and the value was enhanced to 23.20-23.70 mmol. While carbon dioxide was in supercritical region, its diffusion coefficient and the dissolvability of hydrogen were both high, therefore CO 2 could react with H 2 rapidly, and the reaction could also reach equilibrium rapidly. That is the reason why the time of reaching equilibrium under scCO 2 condition was much shorter than at high pressure CO 2, and why the yield of HCOOH under scCO 2 condition was increased greatly than at high pressure CO 2.Effect of the ratio of PPh 3/RuFigure 7 exhibits the effect of the ratio of PPh 3/Ru on the performance of the catalyst for formic acid formation. It can be observed that there was no formic acid formed in the absence of PPh 3 ligand. When the PPh 3/Ru ratio was changed from 3:1 to 6:1, TOF of HCOOH increased from 686 to 1161 h -1. The further increase of PPh 3/Ru ratio showed a decrease of the catalytic activity, and at PPh 3/Ru ratio of 10:1, TOF was 656 h -1. Hence, the optimum amount of PPh 3 ligand should obey 6:1 of the PPh 3/Ru ratio.20040060080010001200T O F /h-1PPh 3:RuFigure 7 The influence of PPh 3:Ru ration on the rate of formic acid production under scCO 2 condition.Reaction conditions: ruthenium content=0.02 mmol, reaction temperature=80 °C, H 2 pressure=4.0 MPa, total pressure=16.0 MPa, reaction time=1 h, stirring rate=250 r·min -1.It indicated that the molar ratio of ligand to metal ion effected on the structure of the complex, the formation of active species and its stability. The proposed structure of the catalytic active ruthenium complex formed in situ identified by the method of XPS and IR as Scheme 2 described:8Scheme 2HPPh 3Ph 3The coordination number of PPh 3 in the complex was 3, but the catalytic activity reached the highest value at the PPh 3/Ru ratio of 6:1. The reason why the formation of active ruthenium complex needed more PPh 3 might be that besides some of PPh 3 was used as ligand, the other part was consumed by the oxidation-reduction reaction with RuCl 3.9 The presence of excessive PPh 3 was disadvantageous to the reaction, and this maybe related to the possible mechanism.8 In the mechanism, a PPh 3 ligand in the complex was replaced by the solvent of ROH to generate the catalytic cycle species as Scheme 3 described, and the excess of PPh 3 affected itself dissociation, thus inhibiting the catalytic activity.Scheme 3Ph 3H +PPh 3 Effect of stirring speed Figure 8 depicts the influence of stirring speed on the reaction rate under scCO 2 condition. It can be found that the TOF of HCOOH was increased with the stirring speed, and the value was 1439 h -1 at stirring speed of 500 r·min -1 while that was 1161 h -1 at stirring speed of 250 r·min -1. But when the stirring speed was above 500 r·min -1, this extent of increase was not so obvious, and the TOF of HCOOH was 1481.5 h -1 at stirring speed of 750 r·min -1. According to the analysis of phase behavior, although under scCO 2 condition, the reaction really occurred in the lower phase including the solvent, the base, the catalyst, the dissolved CO 2 and H 2. Hence, the stirring speed had an effect on the reaction activity, but external diffusion became unimportant to the reaction rate when the reaction occurred with high stirring speed state. 0500100015002000250500750Stirring rate /r·min -1T O F /h -1 Figure 8 The influence of stirring speed on the rate of formic acid production under scCO 2 condition. Reaction conditions: ruthenium content=0.02 mmol, reaction temperature=80 °C, H 2 pressure=4.0 MPa, total pressure=16.0 MPa, reaction time=1 h, PPh 3/Ru(mol ratio)=6:1.Effect of immobilizationThe catalytic activity of the ruthenium catalyst before and after immobilization has been compared in Table 1.Comparing the homogeneous system (entry 1) with the immobilized ruthenium system (entry 2), it can be found that the TOF of HCOOH was enhanced from 838 h-1 of the homogeneous system to 1161 h-1 of immobilized ruthenium system. The homogeneous catalyst showed the lower activity due to the aggregation of catalytic sites to multinuclear complexes.10 On the immobilization catalyst, the active sites could be anchored to the support, and it held back the aggregation of catalytic sites with each other. Thus, the fact is that the activity of the catalyst increased after immobilization can be ascribed to so-called site-isolation or well dispersion.Table 1 Catalytic activity of the ruthenium catalyst before and after immobilization under scCO2 condition aHCOOHEntry Catalyst/%TOF /h-1 Selectivity1 RuCl3, PPh3 838 1002 (Si)-NH2-RuCl3, PPh3 1161 100a Reaction conditions: ruthenium content=0.02 mmol, reaction temperature=80 °C, Hpressure=4.0 MPa, total2pressure=16.0 MPa, reaction time=1 h, PPh3/Ru(mol ratio)=6:1, stirring rate=250 r·min-1.The reuse of the catalystOne of the advantages of using immobilized catalysts is recyclability. After reaction, the catalyst was filtered and dried before it was used again, and the recycle occurred in the absence of triphenylphosphine ligand under the same reaction condition as that of fresh catalyst. Table 2 indicates the catalytic results with reused catalysts under scCO2 condition. To the reused catalyst,formic acid could be obtained while the recycle was performed in the absence of triphenylphosphine ligand (Table 2, Entries 2 and 3). A worthy noting detail was that there was no formic acid formed when the catalyst was first used in the absence of triphenylphosphine ligand, as shown in Figure 7. It was attributed to the formation of the catalytic active species from the immobilized ruthenium and triphenylphosphine ligand under reaction conditions in the first run, the structure of which is described in Scheme 2 as above.In addition, 1009 h-1 of TOF was maintained after it was used three times, indicating that the drop of ruthenium from amine modified silica was almost negligible and the recycling of the catalyst was possible. To prove this, after filtering the liquid collected at reaction temperature, the filtrate was used to react further, and it exhibited no activity, indicating there was no leaching of ruthenium in the catalytic run.Table 2 The catalytic results with reused catalysts under scCO2 conditionHCOOHEntry Catalyst PPh3/Ru(mol ratio)/%TOF /h-1 Selectivity1 (Si)-NH2-RuCl3, PPh3 6:1 1161 1002 Recycle-1 0 1054 1003 Recycle-2 0 1009 100 Reaction conditions: ruthenium content=0.02 mmol, reaction temperature=80 °C, H2 pressure=4.0 MPa, total pressure=16.0 MPa, reaction time=1 h, stirring rate=250 r·min-1.ConclusionThe catalyst of amine functionalized silica immobilized ruthenium complexes showed higher activity than homogeneous catalyst for formic acid production from CO2 and H2, and could berecyclable. The reaction could occur at the lower temperature with a shorter reaction time of reaching equilibrium under scCO2 than under high pressure CO2. The optimum CO2 partial pressure was near its critical point, and high H2 partial pressure afforded high reaction rate. The TOF of HCOOH achieved 1481.5 h-1 on immobilized ruthenium catalyst under scCO2 with H2 pressure of 4.0 MPa at reaction 80°C, PPh3/Ru ratio of 6:1 and stirring speed of 750 r·min-1.References1 Inoue,Y.; Izumida, H.; Sasaki,Y.; Hashimoto, H. Chem. Lett.1976, 863.2 Jessop, P. G.; Ikariya, T.; Noyori, R. Chem. Rev.1995, 95, 259.3 Jessop, P. G..; Hsiao,Y.; Ikariya, T.; Noyori, R. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 344.4 Gassner, F.; Leitner, W. J. Chem. Soc., Chem. Commun.1993, 1465.5 Kröcher, O.; Köppel, R. A.; Baiker, A. J. Chem. Soc., Chem. Commun.1997, 453.6 Zhang, J. Z.; Li, Z.; Wang, H.; Wang, C. Y. J. Mol. Catal.1996, 112, 9.7 Cao, F. H.; Liu, D. H.; Hou, Q. S.; Fang, D. Y. J. Nat. Gas. Chem.2001, 10, 24 (in Chinese).8 Zhang, Y. P. Ph.D. Thesis, Zhejiang university, Hangzhou, 2003 (in Chinese).9 Wang, X. Y. Ph.D. Thesis, Zhejiang university, Hangzhou, 1999 (in Chinese).10 Pugin, B.; Müller, M. Stud. Surf. Sci. Catal. 1993, 78, 107.。
生物炭对土壤氮素转化的影响
生物炭对土壤氮素转化的影响摘要：由于生物炭具有很大的比表面积，具有更高的化学稳定性和热稳定性，可以将碳封存等特性被作为土壤改良剂应用于农业。
并且在氮素转化方面取得了一些结果：（1）生物炭可以提高硝化速率，一方面是其自身对NH+的氧化，一方面由于其促进了硝化微生物的活性；（2）生物炭大的比表面积对N/和NH3具有吸附作用；（3）生物炭可以减少温室气体20的排放；（4）生物炭可以减少NO-N的淋洗。
关键字：生物炭；硝化速率；NH4+；NH3；NO3--N生物炭，又称生物质炭（biochar）是指作物秸秆、畜禽粪便等生物质废弃物在完全或部分缺氧条件下通过低温热解（V700C）而产生的一类高度芳香化难熔性富“ C'固态物质。
由于生物炭具有很大的比表面积，具有更高的化学稳定性和热稳定性，可以将碳封存等特性被作为土壤改良剂应用于农业。
1 生物炭对硝化作用的影响人们对生物炭为什么会促进硝化作用进行深入研究。
研究发现，硝化作用是受某种因素抑制的，而活性炭似乎可以减缓这种抑制。
同时发现，在所有活性炭改良土壤中，酚类化合物的浓度都下降了[1]。
继而推测：酚类物质可能会抑制硝化作用或者是会固定硝化作用所产生的NC3-，而生物炭同活性炭相似，同样具有较大的比表面积，是一种多孔，疏水结构，这使它能够吸附一些疏水的化合物。
已经有非常多的文献报道了生物炭加入到土壤当中后，可以减少可溶的自由态的酚类化合物。
随后的研究也证实了天然火或者农业焚烧所产生的生物炭对酚类和芳香族疏水化合物的确有吸收作用。
而这些酚类化合物会抑制硝化细菌的增长，生物炭有可能是吸附了酚类化合物，从而间接促进了硝化作用。
生物炭能够吸附酚类物质只是它能促进硝化作用的原因之一，原因之二是生物炭本身可以催化氧化NH4+[2]。
实验表明，将无菌生物炭加到无菌样品中，硝化作用有所增加，表明生物炭的氧化表面能促进一定数量的NH+氧化。
木头灰分一般包含较高浓度的金属氧化物，有CaO MgO F^Q, TQ2, CrQ 将生物炭暴露在可溶的灰分里，可以给生物炭活性表面增加这些很有可能引起催化反应的氧化物。
氮肥种类和油菜秆还田对水稻苗期碳氮累积的影响
第41卷 第3期 生 态 科 学 41(3): 117–1232022年5月 Ecological Science May 2022收稿日期: 2020-04-11; 修订日期: 2020-07-08基金项目: 江西省博士后科研择优资助项目(2015KY42); 国家自然科学基金(31360108)作者简介: 杨文亭(1984—), 男, 助理研究员, 主要从事作物碳氮高效利用研究,E-mail:***************.cn杨文亭, 俞霞, 龙昌智, 等. 氮肥种类和油菜秆还田对水稻苗期碳氮累积的影响[J]. 生态科学, 2022, 41(3): 117–123.YANG Wenting, YU Xia, LONG Changzhi, et al. Effect of nitrogen fertilizer types and canola straw returning on carbon and nitrogen accumulation in rice seedlings[J]. Ecological Science, 2022, 41(3): 117–123.氮肥种类和油菜秆还田对水稻苗期碳氮累积的影响杨文亭1, 2, 俞霞1, 2, 龙昌智1, 朱树伟1, 鲁美娟3, 黄国勤1, 2, *1. 江西农业大学作物生理生态与遗传育种教育部重点实验室, 南昌3300452. 江西农业大学生态科学研究中心, 南昌3300453. 江西农业大学国土资源与环境学院, 南昌 330045【摘要】为探讨不同氮肥种类和油菜秆还田对水稻苗期碳氮累积的影响, 设置了氮肥种类(尿素、碳酸氢铵和硫酸铵)和秸秆还田的双因素的盆栽试验, 测定了移栽后水稻苗期碳氮累积量和碳氮比。
结果表明, 相比施用尿素, 硫酸铵显著提高了水稻地上部氮素累积量, 显著降低了不添加油菜秸秆条件下的水稻地上部和根碳氮比。
添加油菜秆条件下, 施用硫酸铵较尿素显著提高了播后57 d 时水稻地上部和根部碳素累积量。
施氮量对夏玉米不同生长阶段氮素吸收及N2O排放的影响
㊀山东农业科学㊀２０２３ꎬ５５(３):１０９~１１６ＳｈａｎｄｏｎｇＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ㊀ＤＯＩ:１０.１４０８３/ｊ.ｉｓｓｎ.１００１－４９４２.２０２３.０３.０１６收稿日期:２０２２－０６－０８基金项目:山东省重点研发计划项目(２０２１ＬＺＧＣ０２６)作者简介:黄建华(１９９９ )ꎬ男ꎬ硕士研究生ꎬ主要从事农田耕作与养分高效利用研究ꎮＥ－ｍａｉｌ:２１１５１６９２１１＠ｑｑ.ｃｏｍ通信作者:陈国庆(１９７９ )ꎬ男ꎬ博士ꎬ副教授ꎬ主要从事农业信息化研究ꎮＥ－ｍａｉｌ:ｇｑｃｈｅｎ＠ｓｄａｕ.ｅｄｕ.ｃｎ施氮量对夏玉米不同生长阶段氮素吸收及Ｎ２Ｏ排放的影响黄建华１ꎬ史永晖２ꎬ马庆国３ꎬ王蕾４ꎬ陈国庆１(１.山东农业大学农学院ꎬ山东泰安㊀２７１０１８ꎻ２.济南市农业技术推广服务中心ꎬ山东济南㊀２５００２１ꎻ３.平阴县农业农村局ꎬ山东平阴㊀２５０４００ꎻ４.肥城市边院镇农业综合服务中心ꎬ山东肥城㊀２７１６００)㊀㊀摘要:为明确玉米生长和氮素吸收对农田Ｎ２Ｏ排放的影响ꎬ本研究基于４个玉米季的大田试验ꎬ测定了５个施氮水平(Ｎ０~Ｎ４分别施氮０㊁１５０㊁３００㊁４５０ｋｇ/ｈｍ２和６００ｋｇ/ｈｍ２)下玉米生物量㊁氮素吸收量㊁产量和Ｎ２Ｏ排放ꎬ并分析了玉米生长和Ｎ２Ｏ排放的相关性ꎮ结果表明:(１)玉米生物量㊁氮素吸收量和产量均随着施氮量的增加整体呈递增趋势ꎬ施氮显著促进玉米氮素吸收ꎬＮ４处理(６００ｋｇ/ｈｍ２)较Ｎ０增加１４４.６０％ꎻ但过量施氮对玉米生物量和产量无显著的积极影响ꎬＮ３处理(４５０ｋｇ/ｈｍ２)生物量和产量分别为２７.８８ｔ/ｈｍ２和１４.１０ｔ/ｈｍ２ꎬ与Ｎ４处理差异不显著ꎮ(２)施氮对Ｎ２Ｏ累积排放量的影响与其对生物量和产量的影响规律基本一致ꎬＮ３处理的Ｎ２Ｏ累积排放量与Ｎ４处理差异不显著ꎻＮ２Ｏ排放系数随施氮量的增加而减小ꎬＮ４较Ｎ１显著减少５７.７７％ꎬ其中Ｎ４和Ｎ３之间差异不显著ꎻ施氮对玉米开花期Ｎ２Ｏ排放的促进作用最大ꎬ平均约占整个玉米季的３３.７６％ꎮ(３)Ｎ２Ｏ累积排放量与玉米生物量㊁氮素吸收量和产量均呈极显著线性相关ꎬ单位产量的Ｎ２Ｏ排放量随着施氮量的增加呈增加趋势ꎬＮ３较Ｎ１处理显著增加１８.１５％ꎬＮ３与Ｎ２㊁Ｎ４之间均无显著差异ꎮ综上ꎬ施氮和玉米生长是影响Ｎ２Ｏ排放的重要因素ꎬ其影响与生物量㊁氮素吸收量和产量密切相关ꎮ关键词:施氮量ꎻ玉米生长ꎻ氮素吸收ꎻ产量ꎻＮ２Ｏ排放中图分类号:Ｓ５１３.０１㊀㊀文献标识号:Ａ㊀㊀文章编号:１００１－４９４２(２０２３)０３－０１０９－０８ＥｆｆｅｃｔｓｏｆＮｉｔｒｏｇｅｎＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｎＮｉｔｒｏｇｅｎＵｐｔａｋｅａｎｄＮ２ＯＥｍｉｓｓｉｏｎｏｆＭａｉｚｅａｔＤｉｆｆｅｒｅｎｔＧｒｏｗｔｈＳｔａｇｅｓＨｕａｎｇＪｉａｎｈｕａ１ꎬＳｈｉＹｏｎｇｈｕｉ２ꎬＭａＱｉｎｇｇｕｏ３ꎬＷａｎｇＬｅｉ４ꎬＣｈｅｎＧｕｏｑｉｎｇ１(１.ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＡｇｒｏｎｏｍｙꎬＳｈａｎｄｏｎｇＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＴａｉａｎ２７１０１８ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＪｉｎａｎＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＥｘｔｅｎｓｉｏｎＳｅｒｖｉｃｅＣｅｎｔｅｒꎬＪｉｎａｎ２５００２１ꎬＣｈｉｎａꎻ３.ＰｉｎｇｙｉｎＣｏｕｎｔｙＢｕｒｅａｕｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅａｎｄＲｕｒａｌＡｆｆａｉｒｓꎬＰｉｎｇｙｉｎ２５０４００ꎬＣｈｉｎａꎻ４.ＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＣｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅＳｅｒｖｉｃｅＣｅｎｔｅｒｏｆＢｉａｎｙｕａｎＴｏｗｎꎬＦｅｉｃｈｅｎｇＣｉｔｙꎬＦｅｉｃｈｅｎｇ２７１６００ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ㊀ＩｎｏｒｄｅｒｔｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｍａｉｚｅｇｒｏｗｔｈａｎｄｎｉｔｒｏｇｅｎｕｐｔａｋｅｏｎＮ２ＯｅｍｉｓｓｉｏｎｉｎｆａｒｍｌａｎｄꎬｔｈｅｍａｉｚｅｂｉｏｍａｓｓａｎｄｙｉｅｌｄꎬｎｉｔｒｏｇｅｎｕｐｔａｋｅａｎｄＮ２Ｏｅｍｉｓｓｉｏｎｗｅｒｅｍｅａｓｕｒｅｄｕｎｄｅｒｆｉｖｅｎｉｔｒｏｇｅｎａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｒａｔｅｓ(０ꎬ１５０ꎬ３００ꎬ４５０ꎬ６００ｋｇ/ｈｍ２)ｂａｓｅｄｏｎｆｏｕｒｍａｉｚｅ￣ｓｅａｓｏｎｆｉｅｌｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓꎬａｎｄｔｈｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｍａｉｚｅｇｒｏｗｔｈａｎｄＮ２Ｏｅｍｉｓｓｉｏｎｗａｓａｎａｌｙｚｅｄ.Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｗｅｒｅａｓｆｏｌｌｏｗｓ:(１)Ｔｈｅｂｉｏ￣ｍａｓｓꎬｎｉｔｒｏｇｅｎｕｐｔａｋｅａｍｏｕｎｔａｎｄｙｉｅｌｄｏｆｍａｉｚｅｓｈｏｗｅｄａｎｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｔｒｅｎｄｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎａｐ￣ｐｌｉｃａｔｉｏｎｒａｔｅ.ＴｈｅｎｉｔｒｏｇｅｎｕｐｔａｋｅｏｆｍａｉｚｅｗａｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｐｒｏｍｏｔｅｄꎬａｎｄｔｈａｔｕｎｄｅｒＮ４ｔｒｅａｔｍｅｎｔｗａｓｓｉｇ￣ｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｙ１４４.６０％ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈａｔｕｎｄｅｒＮ０ｔｒｅａｔｍｅｎｔ.ＴｈｅｂｉｏｍａｓｓａｎｄｙｉｅｌｄｏｆｍａｉｚｅｕｎｄｅｒＮ３ｔｒｅａｔｍｅｎｔｗｅｒｅ２７.８８ｔ/ｈｍ２ａｎｄ１４.１０ｔ/ｈｍ２ꎬｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙꎬｗｈｉｃｈｈａｄｎｏｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｗｉｔｈＮ４ｔｒｅａｔｍｅｎｔ.(２)ＴｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｎＮ２Ｏｃｕｍｕｌａｔｉｖｅｅｍｉｓｓｉｏｎｓｗａｓｂａｓｉｃａｌｌｙｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔｗｉｔｈｉｔｓｉｍｐａｃｔｏｎｂｉｏｍａｓｓａｎｄｙｉｅｌｄ.ＴｈｅｃｕｍｕｌａｔｉｖｅＮ２ＯｅｍｉｓｓｉｏｎｕｎｄｅｒＮ３ｔｒｅａｔｍｅｎｔｗａｓｎｏｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｗｉｔｈＮ４ｔｒｅａｔｍｅｎｔ.Ｎ２Ｏｅｍｉｓｓｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓｈｏｗｅｄａｄｅｃｒｅａｓｉｎｇｔｒｅｎｄｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｒａｔｅꎬｗｈｉｃｈｄｅｃｒｅａｓｅｄｂｙ５７.７７％ｕｎｄｅｒＮ４ｔｒｅａｔｍｅｎｔｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈａｔｕｎｄｅｒＮ１ｔｒｅａｔｍｅｎｔꎬａｎｄｔｈｅｒｅｗａｓｎｏｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎＮ４ａｎｄＮ３ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ.ＮｉｔｒｏｇｅｎａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｈａｄｔｈｅｇｒｅａｔｅｓｔｐｒｏｍｏｔｉｎｇｅｆｆｅｃｔｏｎＮ２Ｏｅｍｉｓｓｉｏｎｄｕｒｉｎｇｍａｉｚｅｆｌｏｗｅｒｉｎｇꎬｗｈｉｃｈａｃｃｏｕｎｔｅｄｆｏｒ３３.７６％ｏｆｔｈｅｗｈｏｌｅｍａｉｚｅｓｅａｓｏｎ.(３)ＴｈｅＮ２Ｏｃｕｍｕｌａｔｉｖｅｅｍｉｓｓｉｏｎａｍｏｕｎｔｗｅｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｌｉｎｅａｒｌｙｃｏｒｒｅｌａｔｅｄｗｉｔｈｂｉｏｍａｓｓꎬｎｉｔｒｏｇｅｎｕｐｔａｋｅａｎｄｙｉｅｌｄｏｆｍａｉｚｅ.ＴｈｅＮ２Ｏｅｍｉｓｓｉｏｎａｍｏｕｎｔｐｅｒｕｎｉｔｙｉｅｌｄｓｈｏｗｅｄａｎｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｔｒｅｎｄｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎａｐ￣ｐｌｉｃａｔｉｏｎｒａｔｅꎬａｎｄＮ３ｔｒｅａｔｍｅｎｔｗａｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｙ１８.１５％ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈＮ１ｔｒｅａｔｍｅｎｔꎬｂｕｔｔｈｅｒｅｗａｓｎｏｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｗｉｔｈＮ２ａｎｄＮ４ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ.ＩｎｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎꎬｎｉｔｒｏｇｅｎａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｎｄｍａｉｚｅｇｒｏｗｔｈｗｅｒｅｔｈｅｉｍｐｏｒｔａｎｔｆａｃｔｏｒｓａｆｆｅｃｔｉｎｇＮ２Ｏｅｍｉｓｓｉｏｎꎬａｎｄｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｗａｓｃｌｏｓｅｌｙｒｅｌａｔｅｄｔｏｂｉｏｍａｓｓꎬｎｉｔｒｏｇｅｎｕｐｔａｋｅａｎｄｙｉｅｌｄ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ㊀ＮｉｔｒｏｇｅｎａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｒａｔｅꎻＭａｉｚｅｇｒｏｗｔｈꎻＮｉｔｒｏｇｅｎｕｐｔａｋｅꎻＹｉｅｌｄꎻＮ２Ｏｅｍｉｓｓｉｏｎ㊀㊀一氧化二氮(Ｎ２Ｏ)的温室效应是二氧化碳的２７３倍ꎬ农业来源的Ｎ２Ｏ排放量导致全球变暖和极端气候频发[１]ꎮ全球农业系统Ｎ２Ｏ年排放量约为４１０万ｔ[２]ꎮ玉米是最重要的粮食和饲料作物之一[３]ꎬ２０２０年我国玉米种植面积约为４１２０ˑ１０４ｈｍ２ꎮ影响玉米田Ｎ２Ｏ排放的因素复杂交互[４ꎬ５]ꎬ施氮条件下玉米生长及其对氮素的吸收是重要影响因素ꎮ因此ꎬ研究玉米生长和氮素吸收对Ｎ２Ｏ排放的影响意义重大ꎮ土壤氮含量是影响硝化和反硝化过程的主要因素之一ꎬ也是影响土壤Ｎ２Ｏ排放的关键因素[６ꎬ７]ꎮ作物生长过程中从土壤中吸收大量氮素[８]ꎬ降低土壤中的有效氮含量ꎬ是影响土壤Ｎ２Ｏ排放的重要途径ꎮＰｌａｚａ￣Ｂｏｎｉｌｌａ等[９]研究发现土壤ＮＨ＋４－Ｎ和ＮＯ－３－Ｎ含量的降低直接影响Ｎ２Ｏ产生的微生物过程ꎮ施氮促进作物生长和氮素吸收[１０]ꎮ增加施氮量可以改变作物根系结构和密度ꎬ促使作物从土壤中吸收更多的ＮＨ＋４－Ｎ和ＮＯ＋３－Ｎ[１１]ꎮ然而作物生产利用的氮肥通常不到５０％ꎬ致使产生Ｎ２Ｏ的微生物过程同时获得了更多的氮源[１２ꎬ１３]ꎮ此外ꎬ作物生长通过改变土壤透气性㊁氧化还原电位和有效氮的分布影响Ｎ２Ｏ排放[１４ꎬ１５]ꎮ明确作物生长及其氮素吸收对Ｎ２Ｏ排放的影响能够为农田减排和粮食丰产提供依据ꎮ有研究报道增加施氮促进土壤Ｎ２Ｏ的排放[１６ꎬ１７]ꎬ建立了氮肥用量与Ｎ２Ｏ排放量之间的线性或指数关系[１８ꎬ１９]ꎮ然而ꎬ这些关系大多不能孤立作物生长对Ｎ２Ｏ排放的影响ꎮ氮素吸收能力在作物发育的不同阶段存在差异ꎬ不同生长阶段的吸收能力直接影响氮浓度ꎮ尤其是玉米季雨热同期的气候环境适于粮食生产ꎬ同时也利于Ｎ２Ｏ的排放[２０]ꎮ因此ꎬ不同生育期玉米生长和氮素吸收对Ｎ２Ｏ排放的影响具有典型的代表性ꎬ有待进一步研究ꎮ本研究通过连续４年大田试验ꎬ测定５个不同施氮水平下收获期及关键生育时期的玉米生物量㊁氮素吸收量㊁产量和Ｎ２Ｏ排放量ꎬ以期明确玉米不同生育时期的Ｎ２Ｏ排放特征ꎬ分析玉米生长和氮素吸收对Ｎ２Ｏ排放的影响ꎬ为玉米田减少Ｎ２Ｏ排放提供理论依据ꎮ１㊀材料与方法１.１㊀试验地概况试验田位于山东省泰安市岱岳区大汶口镇(３５ʎ５８Ｎꎬ１１７ʎ３Ｅ)ꎬ地处黄淮海平原ꎮ本区域光温资源丰富ꎬ年总辐射为(４６０５~５８６０)ＭＪ/ｍ２ꎬ０ħ以上积温为４２００~５０００ħꎬ无霜期超过１８０天ꎮ田间观测２０１４ ２０１７年玉米生育期平均气０１１山东农业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５５卷㊀温２３.０７~２５.３３ħꎬ总降水量３９９.３~４８６.３ｍｍꎮ土壤类型为黄潮土ꎬ０~２０ｃｍ土层土壤全氮含量为０.８２ｇ/ｋｇ㊁有效磷２７.４８ｍｇ/ｋｇ㊁有效钾１２９.７０ｍｇ/ｋｇ㊁有机质２２.９３ｇ/ｋｇꎮ１.２㊀试验设计试验于２０１４ ２０１７年进行ꎬ小麦－玉米一年两熟轮作种植ꎮ玉米季设置５个氮水平:Ｎ０(０ｋｇ/ｈｍ２)㊁Ｎ１(１５０ｋｇ/ｈｍ２)㊁Ｎ２(３００ｋｇ/ｈｍ２)㊁Ｎ３(４５０ｋｇ/ｈｍ２)和Ｎ４(６００ｋｇ/ｈｍ２)ꎬ随机区组排列ꎬ重复３次ꎬ小区面积为１０ｍˑ２０ｍ＝２００ｍ２ꎬ小区周围设２ｍ宽的隔离带ꎮ供试玉米品种选择本区域种植面积最大的郑单９５８ꎬ６月中旬播种ꎬ行距６０ｃｍꎬ种植密度为７５０００株/ｈｍ２ꎮ播种前基施４０％的氮肥和全部的磷钾肥(Ｐ２Ｏ５和Ｋ２Ｏ均为１５０ｋｇ/ｈｍ２)ꎬ６０％氮肥在大喇叭口期追施ꎮ前茬作物为小麦ꎬ玉米播种前仅进行灭茬ꎬ小麦秸秆粉碎后覆盖还田ꎮ仅播种后灌水６０ｍｍ以保证出苗ꎮ玉米生长期间防治病虫草害ꎬ各处理田间管理均保持一致ꎮ１.３㊀样品采集与测定分别在玉米苗期(Ｖ３)㊁拔节期(Ｖ６)㊁大喇叭口期(Ｖ１２)㊁开花期(ＶＴ)㊁乳熟期(Ｒ３)和成熟期(Ｒ６)ꎬ每处理随机选取３株ꎬ重复３次ꎬ经１０５ħ杀青３０ｍｉｎ后ꎬ８０ħ烘干至恒重ꎬ称重ꎮ采用凯氏定氮法测定植株全氮含量[２１]ꎮ氮素吸收量是干物质量与其氮含量的乘积ꎮ在不受取样干扰的前提下ꎬ各小区于成熟期随机收获３个(３ｍˑ４ｍ)１２ｍ２的玉米穗ꎬ风干后脱粒㊁测定籽粒含水量ꎬ折算不同处理玉米产量ꎮ采用密闭室气相色谱法测定玉米季每７天各处理Ｎ２Ｏ排放量[２２ꎬ２３]ꎮ每日Ｎ２Ｏ排放量估算为１ｈ的Ｎ２Ｏ排放量乘以２４ｈ[２４]ꎮ玉米季和各生育期累计Ｎ２Ｏ排放量是测量日和无测量日的总和ꎬ无测量日的Ｎ２Ｏ排放量由线性插值法估算而得[２５]ꎮＮ２Ｏ排放量计算公式:Ｆ＝ｋ１ˑＰ０Ｐˑ２７３２７３＋ＴˑＭ２２.４ˑＨˑｄｃｄｔ㊀ꎮ其中ꎬＦ是ＮＯ２－Ｎ排放量[μｇ/(ｍ２ ｈ)]ꎻｋ１是单位转换因子(０.００１)ꎻＰ０是箱内大气压(ｈＰａ)ꎻＰ是抽样时试验地点的空气压力ꎻＴ是采集箱密闭期间的平均温度(ħ)ꎻＭ(Ｎ２Ｏ－Ｎ２８ｇ/ｍｏｌ)是每摩尔Ｎ２Ｏ中Ｎ２的分子量ꎻ２２.４(Ｌ/ｍｏｌ)是大气压为Ｐ０㊁温度为２７３Ｋ时１ｍｏｌ气体分子的体积ꎻＨ为采集箱高度(ｍ)ꎻｃ为Ｎ２Ｏ浓度(ｍｇ/Ｌ)ꎻｔ为采集箱密闭时间(ｈ)ꎻｄｃ/ｄｔ为密闭采集箱内Ｎ２Ｏ浓度的变化率[μＬ/(Ｌ ｈ)]ꎮＮ２Ｏ排放系数计算公式:ｆ(％)＝ＥＮ２ＯＮˑ１００㊀ꎮ其中ꎬｆ为Ｎ２Ｏ排放系数(％)ꎻＥＮ２Ｏ为Ｎ２Ｏ累积排放量(ｋｇ/ｈｍ２)ꎻＮ为施氮量(ｋｇ/ｈｍ２)ꎮ１.４㊀数据处理与分析采用ＭｉｃｒｏｓｏｆｔＥｘｃｅｌ２０１６处理试验数据ꎬＯｒｉ￣ｇｉｎ９.８软件作图ꎬ其中箱线图所用的数据包含４个玉米季及每季处理重复３次ꎬ采用ＳＰＳＳ２０.０软件进行统计分析和差异显著性检验(ＬＳＤ法ꎬＰ<０.０５)ꎮ２㊀结果与分析２.１㊀施氮量对成熟期玉米生物量、氮素吸收及产量的影响由图１看出ꎬ施氮量影响成熟期玉米生物量㊁氮素吸收和产量ꎮ随着施氮量的增加ꎬ成熟期玉米生物量呈递增趋势ꎬＮ３处理的平均生物量为２７.８８ｔ/ｈｍ２ꎬ显著高于Ｎ０㊁Ｎ１和Ｎ２处理ꎬ但与Ｎ４处理差异不显著ꎮ增加施氮量显著促进玉米氮素吸收ꎬ各处理间差异显著ꎬ其中Ｎ４处理玉米氮素吸收量较Ｎ０增加１４４.６０％ꎮ在一定用量范围内(Ｎ０~Ｎ３处理)ꎬ玉米产量呈显著增加趋势ꎬＮ３处理产量最大ꎬ为１４.１０ｔ/ｈｍ２ꎬ继续增加施氮量产量略有降低ꎬＮ４处理较Ｎ３降低１.１１％ꎮ表明适量施氮有利于玉米增产ꎬ但过量施用(Ｎ４处理)玉米生物量和产量不再显著增加ꎮ２.２㊀施氮量对不同生育时期玉米生长和氮素吸收的影响施氮量对玉米不同生育时期生物量和氮素吸收的影响规律基本一致(图２)ꎮ从苗期(Ｖ３)到乳熟期(Ｒ３)ꎬ适量施氮(Ｎ０~Ｎ３处理)均显著提高玉米生物量ꎬ过量施用(Ｎ４处理)玉米生物量不再显著增加ꎮ不同生育时期的玉米氮素吸收量１１１㊀第３期㊀㊀㊀㊀黄建华ꎬ等:施氮量对夏玉米不同生长阶段氮素吸收及Ｎ２Ｏ排放的影响均随着施氮量的增加而显著增加ꎮ随着生育期的推进和施氮量增加ꎬ玉米生物量和氮素吸收量的波动幅度(标准差)均增大ꎬ成熟期最大ꎮ２.３㊀施氮量对玉米季Ｎ２Ｏ累积排放量的影响施氮量对Ｎ２Ｏ累积排放量的影响与其对玉米生物量的影响规律基本一致(图３)ꎮＮ０~Ｎ２处理Ｎ２Ｏ累积排放量随着施氮量的增加而显著增加ꎬＮ２较Ｎ０处理显著增加６.４０ｋｇ/ｈｍ２ꎬＮ３与Ｎ４处理无显著差异ꎮＮ２Ｏ排放系数随施氮量的增加呈降低趋势ꎬＮ４较Ｎ１显著减少５７.７７％ꎬ其中Ｎ４和Ｎ３处理间差异不显著ꎮ箱线图显示四分位范围(２５％~７５％)ꎬ箱体外的延伸线表示极值ꎮ箱体上方不同小写字母表示处理间差异显著(Ｐ<０.０５)ꎬ下同ꎮ图１㊀成熟期玉米生物量、氮素吸收量和产量对施氮的响应图２㊀不同生育时期的玉米生长和氮素吸收对施氮量的响应２.４㊀施氮量对玉米不同生育时期Ｎ２Ｏ累积排放量的影响施氮促进玉米不同生育时期Ｎ２Ｏ累积排放ꎬ且随施氮量的增加累积排放量增大(图４)ꎮ施氮条件下ꎬＶＴ时期的Ｎ２Ｏ累积排放量最大ꎬ平均约占整个玉米季的３３.７６％ꎬ其次是Ｒ３ꎬＲ６最小ꎮ２１１山东农业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５５卷㊀Ｎ４处理的ＶＴ时期Ｎ２Ｏ累积排放量较Ｎ０平均增加２.６３ｋｇ/ｈｍ２ꎮ年际间同一生育时期的Ｎ２Ｏ排放量差异较大的原因可能与此期降水有关ꎮ图３㊀不同施氮水平下农田玉米季Ｎ２Ｏ累积排放量和排放系数图４㊀施氮水平对玉米不同生育时期的Ｎ２Ｏ累积排放的影响２.５㊀玉米生长与Ｎ２Ｏ排放的相关性分析Ｎ２Ｏ累积排放量与玉米生物量㊁氮素吸收量和产量均呈极显著线性相关ꎬＲ２分别为０.７４㊁０.７３和０.６０ꎬ且施氮对单位生物量㊁氮素吸收量和产量的Ｎ２Ｏ排放量影响规律基本一致(图５)ꎮ施氮条件下单位生物量和氮素吸收量的Ｎ２Ｏ排放量平均分别为０.２７ｋｇ/ｔ和０.２７ｋｇ/ｋｇꎬ均显著大于Ｎ０处理ꎮＮ２处理单位生物量的Ｎ２Ｏ排放较Ｎ１显著增加２９.６７％ꎬ而与Ｎ３和Ｎ４处理无显著差异ꎮＮ２处理单位氮素吸收量的Ｎ２Ｏ排放较Ｎ１㊁Ｎ３和Ｎ４分别显著增加１０.７４％㊁１０.７２％和１６.２４％ꎬＮ１㊁Ｎ３和Ｎ４处理之间无显著差异ꎮ单位产量的Ｎ２Ｏ排放随着施氮量的增加呈增加趋势ꎬＮ３较Ｎ１处理显著增加１８.１５％ꎬＮ３与Ｎ２㊁Ｎ４之间均无显著差异ꎮ３１１㊀第３期㊀㊀㊀㊀黄建华ꎬ等:施氮量对夏玉米不同生长阶段氮素吸收及Ｎ２Ｏ排放的影响红色实线和区域分别为回归线和９５％置信区间ꎮ图５㊀Ｎ２Ｏ排放与生物量、氮吸收量和产量的相关性３㊀讨论与结论施氮是玉米丰产的保障ꎬ玉米每生产１００ｋｇ籽粒需要１.９５ｋｇ氮素[２６]ꎮ本研究发现玉米生物量积累㊁氮素吸收和产量均随着施氮量的增加整体呈现增加的趋势ꎮ许多研究报道了施氮量对作物生长和产量的影响ꎬ甚至定量了不同生长阶段作物对氮的吸收动态[２７ꎬ２８]ꎮ但是相关研究观测到的最大生物量为２２~２７ｔ/ｈｍ２[２９ꎬ３０]ꎮ本研究中Ｎ４处理的玉米生物量和产量分别约为２９.３６ｔ/ｈｍ２和１４.１ｔ/ｈｍ２ꎬ并监测了不同生育时期的氮素吸收动态ꎬ该结果能够为更高生产力水平下玉米氮素吸收和农田管理提供参考ꎮ施氮促进了作物生产ꎬ同样也增加了农田Ｎ２Ｏ排放ꎬ尤其是在玉米季高温多雨的气候条件下[２３]ꎮ本研究发现ꎬＮ０~Ｎ２处理下土壤Ｎ２Ｏ累积排放量随着施氮量的增加显著增加ꎬ而从Ｎ３到Ｎ４处理ꎬ增加施氮量没有显著增加土壤Ｎ２Ｏ累积排放量ꎮ显然ꎬ氮素施用量对Ｎ２Ｏ排放存在一个阈值ꎮ主要是因为土壤氮含量相对饱和ꎬ不再是限制微生物群落硝化和反硝化作用和Ｎ２Ｏ排放的限制因素[３１]ꎮ许多研究报道Ｎ２Ｏ排放与施氮量呈二次指数相关[３２]ꎮ但这些研究的前提与Ｌｉｕ等[３３]的研究结果接近ꎬ施氮量不高于４００ｋｇ/ｈｍ２ꎮ在过量氮肥条件下ꎬ本研究发现了Ｎ２Ｏ排放的施氮量阈值ꎬ补充了Ｎ２Ｏ排放与氮肥施用之间的关系ꎮ玉米季Ｎ２Ｏ直接排放因子随施氮量的增加而降低ꎮ可能的原因是较高浓度梯度更利于氮素流动ꎬ更多的氮以其他形式流失(例如氮淋滤)ꎮ玉米生长与产生Ｎ２Ｏ的硝化反硝化过程竞争土壤氮素是其影响农田土壤Ｎ２Ｏ排放的主要因素ꎮ本研究分析了玉米不同生育时期的土壤Ｎ２Ｏ排放特征ꎬ发现玉米不同生育时期的Ｎ２Ｏ累积排放量差异显著ꎮ主要是因为土壤氮(ＮＨ＋４－Ｎ和ＮＯ－３－Ｎ)是影响Ｎ２Ｏ排放的主要因素[６ꎬ３４]ꎬ玉米在生长过程中吸收了大量的土壤氮[３５]ꎬ导致不同生育时期的土壤氮含量有差异ꎮ相关性分析表明Ｎ２Ｏ排放与玉米生物量㊁氮素吸收量和产量均呈极显著线性相关ꎬ进一步说明了玉米生长是影响农田土壤Ｎ２Ｏ排放的主要因素之一ꎮ本研究还发现开花期(ＶＴ)的Ｎ２Ｏ累积排放量最大ꎬ平均约占整个玉米季的３３.７６％ꎮ是因为玉米大喇叭口时期(Ｖ１２)追肥ꎬ增加了土壤氮素含量和Ｎ２Ｏ排放ꎮ因此ꎬ施氮和玉米生长是影响Ｎ２Ｏ排放的重要因素ꎬ其影响与生物量㊁氮素吸收量和产量密切相关ꎮ灌溉和耕作等农田管理直接或间接地影响Ｎ２Ｏ排放ꎬ也是影响玉米生长的重要因素[３６]ꎮ土壤扰动和灌溉通过改变微生物活性等硝化反硝化４１１山东农业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５５卷㊀过程ꎬ直接影响土壤Ｎ２Ｏ的产生和排放[３７ꎬ３８]ꎮ此外ꎬ温度和降雨等气象因素不仅是玉米生长的重要因素ꎬ也是Ｎ２Ｏ排放变化的直接原因[３９ꎬ４０]ꎮ因此ꎬ施氮和玉米生长对农田Ｎ２Ｏ排放的影响因农田管理和气候条件差异而不同ꎬ有必要进一步研究玉米生长及其与农田管理的交互作用对Ｎ２Ｏ排放的影响ꎬ为农田减排和粮食丰产提供依据ꎮ参㊀考㊀文㊀献:[１]㊀ＲｏｂｅｒｔｓｏｎＧＰꎬＰａｕｌＥＡꎬＨａｒｗｏｏｄＲＲꎬｅｔａｌ.Ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅｇａｓｅｓｉｎｉｎｔｅｎｓｉｖｅａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ:ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｏｆｉｎｄｉｖｉｄｕａｌｇａｓｅｓｔｏｔｈｅｒａｄｉａｔｉｖｅｆｏｒｃｉｎｇｏｆｔｈｅａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ[Ｊ].Ｓｃｉｅｎｃｅꎬ２０００ꎬ２８９:１９２２－１９２５.[２]㊀ＣｉａｉｓＰꎬＳａｂｉｎｅＣꎬＢａｌａＧꎬｅｔａｌ.Ｃａｒｂｏｎａｎｄｏｔｈｅｒｂｉｏｇｅｏｃｈｅ￣ｍｉｃａｌｃｙｃｌｅｓ[Ｍ].//ＳｔｏｃｋｅｒＴＦꎬＱｉｎＤꎬＰｌａｔｔｎｅｒＧＫꎬｅｔａｌ.Ｃｌｉｍａｔｅｃｈａｎｇｅ２０１３:ｔｈｅｐｈｙｓｉｃａｌｓｃｉｅｎｃｅｂａｓｉｓꎬｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｗｏｒｋｉｎｇｇｒｏｕｐⅠｔｏｔｈｅｆｉｆｔｈａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｒｅｐｏｒｔｏｆｔｈｅｉｎｔｅｒｇ￣ｏｖｅｒｎｍｅｎｔａｌｐａｎｅｌｏｎｃｌｉｍａｔｅｃｈａｎｇｅꎬＣａｍｂｒｉｄｇｅꎬＵＫ:Ｃａｍ￣ｂｒｉｄｇｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＰｒｅｓｓꎬ２０１４:４６５－５７０.[３]㊀李少昆ꎬ赵久然ꎬ董树亭ꎬ等.中国玉米栽培研究进展与展望[Ｊ].中国农业科学ꎬ２０１７ꎬ５０(１１):１９４１－１９５９. [４]㊀ＡｋｉｙａｍａＨꎬＹａｎＸＹꎬＹａｇｉＫꎬｅｔａｌ.Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｅｆｆｅｃｔｉｖｅ￣ｎｅｓｓｏｆｅｎｈａｎｃｅｄ￣ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｓａｓｍｉｔｉｇａｔｉｏｎｏｐｔｉｏｎｓｆｏｒＮ２ＯａｎｄＮＯｅｍｉｓｓｉｏｎｓｆｒｏｍａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌｓｏｉｌｓ:ｍｅｔａ￣ａｎａｌｙｓｉｓ[Ｊ].ＧｌｏｂａｌＣｈａｎｇｅＢｉｏｌｏｇｙꎬ２０１０ꎬ１６(６):１８３７－１８４６. [５]㊀ＳｎｙｄｅｒＣＳꎬＢｒｕｕｌｓｅｍａＴＷꎬＪｅｎｓｅｎＴＬꎬｅｔａｌ.Ｒｅｖｉｅｗｏｆｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅｇａｓｅｍｉｓｓｉｏｎｓｆｒｏｍｃｒｏｐｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｓａｎｄｆｅｒ￣ｔｉｌｉｚｅｒｍａｎａｇｅｍｅｎｔｅｆｆｅｃｔｓ[Ｊ].ＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅꎬＥｃｏｓｙｓｔｅｍｓａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔꎬ２００９ꎬ１３３(３/４):２４７－２６６.[６]㊀ＡｌｌｅｎＤＥꎬＫｉｎｇｓｔｏｎＧꎬＲｅｎｎｅｎｂｅｒｇＨꎬｅｔａｌ.Ｅｆｆｅｃｔｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｍａｎａｇｅｍｅｎｔａｎｄｗａｔｅｒｌｏｇｇｉｎｇｏｎｎｉｔｒｏｕｓｏｘｉｄｅｅｍｉｓ￣ｓｉｏｎｆｒｏｍｓｕｂｔｒｏｐｉｃａｌｓｕｇａｒｃａｎｅｓｏｉｌｓ[Ｊ].ＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅꎬＥｃｏｓｙｓ￣ｔｅｍｓａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔꎬ２０１０ꎬ１３６(３/４):２０９－２１７. [７]㊀ＮａｎＷＧꎬＹｕｅＳＣꎬＬｉＳＱꎬｅｔａｌ.ＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＮ２Ｏｐｒｏ￣ｄｕｃｔｉｏｎａｎｄｔｒａｎｓｐｏｒｔｗｉｔｈｉｎｓｏｉｌｐｒｏｆｉｌｅｓｓｕｂｊｅｃｔｅｄｔｏｄｉｆｆｅｒｅｎｔｎｉｔｒｏｇｅｎａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｒａｔｅｓｉｎＣｈｉｎａ[Ｊ].ＳｃｉｅｎｃｅｏｆＴｈｅＴｏｔａｌＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔꎬ２０１６ꎬ５４２:８６４－８７５.[８]㊀ＣｉａｍｐｉｔｔｉＩＡꎬＶｙｎＴＪ.Ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅｓｏｆｃｈａｎｇｅｓｏｖｅｒｔｉｍｅｉｎｍａｉｚｅｙｉｅｌｄｄｅｐｅｎｄｅｎｃｙｏｎｎｉｔｒｏｇｅｎｕｐｔａｋｅａｎｄａｓ￣ｓｏｃｉａｔｅｄｎｉｔｒｏｇｅｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｉｅｓ:ａｒｅｖｉｅｗ[Ｊ].ＦｉｅｌｄＣｒｏｐｓＲｅ￣ｓｅａｒｃｈꎬ２０１２ꎬ１３３:４８－６７.[９]㊀Ｐｌａｚａ￣ＢｏｎｉｌｌａＤꎬÁｌｖａｒｏ￣ＦｕｅｎｔｅｓＪꎬＡｒｒúｅＪＬꎬｅｔａｌ.Ｔｉｌｌａｇｅａｎｄｎｉｔｒｏｇｅｎｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔｓｏｎｎｉｔｒｏｕｓｏｘｉｄｅｙｉｅｌｄ￣ｓｃａｌｅｄｅｍｉｓ￣ｓｉｏｎｓｉｎａｒａｉｎｆｅｄＭｅｄｉｔｅｒｒａｎｅａｎａｒｅａ[Ｊ].ＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅꎬＥｃｏｓｙｓ￣ｔｅｍｓａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔꎬ２０１４ꎬ１８９:４３－５２.[１０]ＢｏｏｍｓｍａＣＲꎬＳａｎｔｉｎｉＪＢꎬＷｅｓｔＴＤꎬｅｔａｌ.Ｍａｉｚｅｇｒａｉｎｙｉｅｌｄｒｅｓｐｏｎｓｅｓｔｏｐｌａｎｔｈｅｉｇｈｔｖａｒｉａｂｉｌｉｔｙｒｅｓｕｌｔｉｎｇｆｒｏｍｃｒｏｐｒｏｔａｔｉｏｎａｎｄｔｉｌｌａｇｅｓｙｓｔｅｍｉｎａｌｏｎｇ￣ｔｅｒｍｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ[Ｊ].ＳｏｉｌａｎｄＴｉｌｌ￣ａｇｅＲｅｓｅａｒｃｈꎬ２０１０ꎬ１０６(２):２２７－２４０.[１１]ＭａｎｚｕｒＭＥꎬＨａｌｌＡＪꎬＣｈｉｍｅｎｔｉＣＡ.ＲｏｏｔｌｏｄｇｉｎｇｔｏｌｅｒａｎｃｅｉｎＨｅｌｉａｎｔｈｕｓａｎｎｕｕｓ(Ｌ.):ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎｓｗｉｔｈｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃａｌａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌａｔｔｒｉｂｕｔｅｓｏｆｒｏｏｔｓ[Ｊ].ＰｌａｎｔａｎｄＳｏｉｌꎬ２０１４ꎬ３８１:７１－８３.[１２]ＬｉｎｑｕｉｓｔＢＡꎬＡｄｖｉｅｎｔｏ￣ＢｏｒｂｅＭＡꎬＰｉｔｔｅｌｋｏｗＣＭꎬｅｔａｌ.Ｆｅｒ￣ｔｉｌｉｚｅｒｍａｎａｇｅｍｅｎｔｐｒａｃｔｉｃｅｓａｎｄｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅｇａｓｅｍｉｓｓｉｏｎｓｆｒｏｍｒｉｃｅｓｙｓｔｅｍｓ:ａｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｒｅｖｉｅｗａｎｄａｎａｌｙｓｉｓ[Ｊ].ＦｉｅｌｄＣｒｏｐｓＲｅｓｅａｒｃｈꎬ２０１２ꎬ１３５:１０－２１.[１３]刘玉敏ꎬ马荣辉ꎬ徐钰ꎬ等.２００５ ２０２０年山东省小麦玉米氮肥利用率分析[Ｊ].山东农业科学ꎬ２０２１ꎬ５３(３):８６－９０ꎬ９９.[１４]胡春胜ꎬ张玉铭ꎬ秦树平ꎬ等.华北平原农田生态系统氮素过程及其环境效应研究[Ｊ].中国生态农业学报ꎬ２０１８ꎬ２６(１０):１５０１－１５１４.[１５]张楠ꎬ苗淑杰ꎬ乔云发ꎬ等.东北农田黑土Ｎ２Ｏ排放研究进展[Ｊ/ＯＬ].土壤学报ꎬ１－１２[２０２２－０４－１９].ｈｔｔｐ://ｋｎｓ.ｃｎｋｉ.ｎｅｔ/ｋｃｍｓ/ｄｅｔａｉｌ/３２.１１１９.Ｐ.２０２２０１０６.１７１１.００６.ｈｔｍｌ. [１６]姚凡云ꎬ刘志铭ꎬ曹玉军ꎬ等.不同类型氮肥对东北春玉米土壤Ｎ２Ｏ和ＣＯ２昼夜排放的影响[Ｊ].中国农业科学ꎬ２０２１ꎬ５４(１７):３６８０－３６９０.[１７]ＡｂａｌｏｓＤꎬＪｅｆｆｅｒｙＳꎬＳａｎｚ￣ＣｏｂｅｎａＡꎬｅｔａｌ.Ｍｅｔａ￣ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｕｒｅａｓｅａｎｄｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｉｎｈｉｂｉｔｏｒｓｏｎｃｒｏｐｐｒｏｄｕｃ￣ｔｉｖｉｔｙａｎｄｎｉｔｒｏｇｅｎｕｓｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ[Ｊ].ＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅꎬＥｃｏｓｙｓｔｅｍｓａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔꎬ２０１４ꎬ１８９:１３６－１４４.[１８]ＬｉＪＺꎬＷａｎｇＬＧꎬＬｕｏＺＫꎬｅｔａｌ.ＲｅｄｕｃｉｎｇＮ２Ｏｅｍｉｓｓｉｏｎｓｗｈｉｌｅｍａｉｎｔａｉｎｉｎｇｙｉｅｌｄｉｎａｗｈｅａｔ￣ｍａｉｚｅｒｏｔａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｍｏｄ￣ｅｌｌｅｄｂｙＡＰＳＩＭ[Ｊ].ＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅＳｙｓｔｅｍꎬ２０２１ꎬ１９４:１０３２７７. [１９]ＹｏｕＬＣꎬＲｏｓＧＨꎬＣｈｅｎＹＬꎬｅｔａｌ.Ｇｌｏｂａｌｍｅｔａ￣ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌｎｉｔｒｏｕｓｏｘｉｄｅｅｍｉｓｓｉｏｎｓａｎｄａｓｓｏｃｉａｔｅｄｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｇｅｎｅｓｕｎｄｅｒｎｉｔｒｏｇｅｎａｄｄｉｔｉｏｎ[Ｊ].ＳｏｉｌＢｉｏｌｏｇｙＢｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙꎬ２０２２ꎬ１６５:１０８５２３.[２０]ＺｏｕＪＷꎬＬｕＹＹꎬＨｕａｎｇＹ.ＥｓｔｉｍａｔｅｓｏｆｓｙｎｔｈｅｔｉｃｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒＮ￣ｉｎｄｕｃｅｄｄｉｒｅｃｔｎｉｔｒｏｕｓｏｘｉｄｅｅｍｉｓｓｉｏｎｆｒｏｍＣｈｉｎｅｓｅｃｒｏｐｌａｎｄｓｄｕｒｉｎｇ１９８０－２０００[Ｊ].ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＰｏｌｌｕｔｉｏｎꎬ２０１０ꎬ１５８(２):６３１－６３５.[２１]ＨｏｎｄａＣ.Ｒａｐｉｄｐｒｏｃｅｄｕｒｅｆｏｒｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎｉｎｓｏｉｌｂｙｋｊｅｌｄａｈｌｍｅｔｈｏｄ[Ｊ].Ｊ.Ｓｃｉ.ＳｏｉｌＭａｎｕｒｅꎬ１９６２ꎬ３３:１９５－２００.[２２]ＨｕａｎｇＴꎬＹａｎｇＨꎬＨｕａｎｇＣꎬｅｔａｌ.ＥｆｆｅｃｔｏｆｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒＮｒａｔｅｓａｎｄｓｔｒａｗｍａｎａｇｅｍｅｎｔｏｎｙｉｅｌｄ￣ｓｃａｌｅｄｎｉｔｒｏｕｓｏｘｉｄｅｅｍｉｓｓｉｏｎｓｉｎａｍａｉｚｅ￣ｗｈｅａｔｄｏｕｂｌｅｃｒｏｐｐｉｎｇｓｙｓｔｅｍ[Ｊ].ＦｉｅｌｄＣｒｏｐｓＲｅ￣ｓｅａｒｃｈꎬ２０１７ꎬ２０４:１－１１.[２３]ＷａｎｇＬꎬＭｅｎｇＹꎬＣｈｅｎＧＱꎬｅｔａｌ.ＩｍｐａｃｔｏｆｍａｉｚｅｇｒｏｗｔｈｏｎＮ２Ｏｅｍｉｓｓｉｏｎｆｒｏｍｆａｒｍｌａｎｄｓｏｉｌ[Ｊ].ＰｌａｎｔＳｏｉｌＥｎｖｉｒｏｎ.ꎬ２０１９ꎬ６５(４):２１８－２２４.[２４]ＨｕＸＫꎬＳｕＦꎬＪｕＸＴꎬｅｔａｌ.Ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅｇａｓｅｍｉｓｓｉｏｎｓｆｒｏｍａｗｈｅａｔ￣ｍａｉｚｅｄｏｕｂｌｅｃｒｏｐｐｉｎｇｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｎｉｔｒｏｇｅｎｆｅｒ￣ｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｒｅｇｉｍｅｓ[Ｊ].ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔＰｏｌｌｕｔｉｏｎꎬ２０１３ꎬ１７６:１９８－２０７.５１１㊀第３期㊀㊀㊀㊀黄建华ꎬ等:施氮量对夏玉米不同生长阶段氮素吸收及Ｎ２Ｏ排放的影响[２５]ＭｏｓｉｅｒＡＲꎬＨａｌｖｏｒｓｏｎＡＤꎬＲｅｕｌｅＣＡꎬｅｔａｌ.Ｎｅｔｇｌｏｂａｌｗａｒ￣ｍｉｎｇｐｏｔｅｎｔｉａｌａｎｄｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅｇａｓｉｎｔｅｎｓｉｔｙｉｎｉｒｒｉｇａｔｅｄｃｒｏｐ￣ｐｉｎｇｓｙｓｔｅｍｓｉｎｎｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎＣｏｌｏｒａｄｏ[Ｊ].Ｊ.Ｅｎｖｉｒｏｎ.Ｑｕａｌ.ꎬ２００６ꎬ３５(４):１５８４－１５９８.[２６]程乙ꎬ刘鹏ꎬ刘玉文ꎬ等.黄淮海区域现代夏玉米品种产量与养分吸收规律[Ｊ].作物学报ꎬ２０１９ꎬ４５(１１):１６９９－１７１４.[２７]王良.黄淮海小麦－玉米周年农田土壤Ｎ２Ｏ排放动态分析及施氮调控模拟研究[Ｄ].泰安:山东农业大学ꎬ２０１９. [２８]陈松鹤ꎬ徐开未ꎬ白燕ꎬ等.不同氮用量下玉米不同部位生物量㊁养分含量及饲用品质的比较研究[Ｊ].华北农学报ꎬ２０１８ꎬ３３(３):１８９－１９５.[２９]ＱｉｕＳＪꎬＪｕＸＴꎬＬｕＸꎬｅｔａｌ.Ｉｍｐｒｏｖｅｄｎｉｔｒｏｇｅｎｍａｎａｇｅｍｅｎｔｆｏｒａｎｉｎｔｅｎｓｉｖｅｗｉｎｔｅｒｗｈｅａｔ/ｓｕｍｍｅｒｍａｉｚｅｄｏｕｂｌｅ￣ｃｒｏｐｐｉｎｇｓｙｓｔｅｍ[Ｊ].ＳｏｉｌＳｃｉｅｎｃｅＳｏｃｉｅｔｙｏｆＡｍｅｒｉｃａＪｏｕｒｎａｌꎬ２０１２ꎬ７６(１):２８６－２９７.[３０]ＰｌéｎｅｔＤꎬＬｅｍａｉｒｅＧ.Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓｂｅｔｗｅｅｎｄｙｎａｍｉｃｓｏｆｎｉｔｒｏ￣ｇｅｎｕｐｔａｋｅａｎｄｄｒｙｍａｔｔｅｒａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｉｎｍａｉｚｅｃｒｏｐｓ.Ｄｅｔｅｒ￣ｍｉｎａｔｉｏｎｏｆｃｒｉｔｉｃａｌＮｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ[Ｊ].ＰｌａｎｔａｎｄＳｏｉｌꎬ２０００ꎬ２１６(１/２):６５－８２.[３１]沈晓忆ꎬ夏围围ꎬ张洁ꎬ等.硝化抑制剂与尿素配施对旱地土壤温室气体排放及硝化微生物的影响[Ｊ].土壤ꎬ２０２１ꎬ５３(３):５１２－５２１.[３２]ＨｏｂｅｎＪＰꎬＧｅｈｌＲＪꎬＭｉｌｌａｒＮꎬｅｔａｌ.Ｎｏｎｌｉｎｅａｒｎｉｔｒｏｕｓｏｘｉｄｅ(Ｎ２Ｏ)ｒｅｓｐｏｎｓｅｔｏｎｉｔｒｏｇｅｎｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｉｎｏｎ￣ｆａｒｍｃｏｒｎｃｒｏｐｓｏｆｔｈｅＵＳＭｉｄｗｅｓｔ[Ｊ].ＧｌｏｂａｌＣｈａｎｇｅＢｉｏｌｏｇｙꎬ２０１１ꎬ１７(２):１１４０－１１５２.[３３]ＬｉｕＣꎬＷａｎｇＫꎬＺｈａｎｇＸ.ＲｅｓｐｏｎｓｅｓｏｆＮ２ＯａｎｄＣＨ４ｆｌｕｘｅｓｔｏｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｎｉｔｒｏｇｅｎａｄｄｉｔｉｏｎｒａｔｅｓｉｎａｎｉｒｒｉｇａｔｅｄｗｈｅａｔ￣ｍａｉｚｅｃｒｏｐｐｉｎｇｓｙｓｔｅｍｉｎｎｏｒｔｈｅｒｎＣｈｉｎａ[Ｊ].Ｂｉｏｇｅｏｓｃｉｅｎｃｅｓꎬ２０１２ꎬ９(２):８３９－８５０.[３４]ＭｏｒｅｌｌＦＪꎬＣａｎｔｅｒｏ￣ＭａｒｔíｎｅｚＣꎬＬａｍｐｕｒｌａｎéｓＪꎬｅｔａｌ.Ｓｏｉｌｃａｒ￣ｂｏｎｄｉｏｘｉｄｅｆｌｕｘａｎｄｏｒｇａｎｉｃｃａｒｂｏｎｃｏｎｔｅｎｔ:ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｔｉｌｌａｇｅａｎｄｎｉｔｒｏｇｅｎｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ[Ｊ].ＳｏｉｌＳｃｉｅｎｃｅＳｏｃｉｅｔｙＡｍｅｒｉｃａＪｏｕｒｎａｌꎬ２０１１ꎬ７５(５):１８７４－１８８４.[３５]ＺｈａｎｇＹꎬＭｕＹꎬＺｈｏｕＹꎬｅｔａｌ.Ｎｉｔｒｏｕｓｏｘｉｄｅｅｍｉｓｓｉｏｎｓｆｒｏｍｍａｉｚｅ￣ｗｈｅａｔｆｉｅｌｄｄｕｒｉｎｇ４ｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅｙｅａｒｓｉｎｔｈｅＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＰｌａｉｎ[Ｊ].Ｂｉｏｇｅｏｓｃｉｅｎｃｅｓꎬ２０１４ꎬ１１(７):１７１７－１７２６. [３６]ＹａｏＺＳꎬＺｈｅｎｇＸＨꎬＸｉｅＢＨꎬｅｔａｌ.ＴｉｌｌａｇｅａｎｄｃｒｏｐｒｅｓｉｄｕｅｍａｎａｇｅｍｅｎｔｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙａｆｆｅｃｔｓＮ￣ｔｒａｃｅｇａｓｅｍｉｓｓｉｏｎｓｄｕｒｉｎｇｔｈｅｎｏｎ￣ｒｉｃｅｓｅａｓｏｎｏｆａｓｕｂｔｒｏｐｉｃａｌｒｉｃｅ￣ｗｈｅａｔｒｏｔａｔｉｏｎ[Ｊ].ＳｏｉｌＢｉｏｌｏｇｙ＆Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙꎬ２００９ꎬ４１(１０):２１３１－２１４０. [３７]Ｓáｎｃｈｅｚ￣ＭａｒｔíｎＬꎬＳａｎｚ￣ＣｏｂｅｎａＡꎬＭｅｉｊｉｄｅＡꎬｅｔａｌ.Ｔｈｅｉｍ￣ｐｏｒｔａｎｃｅｏｆｔｈｅｆａｌｌｏｗｐｅｒｉｏｄｆｏｒＮ２ＯａｎｄＣＨ４ｆｌｕｘｅｓａｎｄｎｉ￣ｔｒａｔｅｌｅａｃｈｉｎｇｉｎａＭｅｄｉｔｅｒｒａｎｅａｎｉｒｒｉｇａｔｅｄａｇｒｏｅｃｏｓｙｓｔｅｍ[Ｊ].ＥｕｒｏｐｅａｎＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｇｒｏｎｏｍｙꎬ２０１０ꎬ６１:７１０－７２０. [３８]ＷｕＤＭꎬＤｏｎｇＷＸꎬＯｅｎｅｍａＯꎬｅｔａｌ.Ｎ２Ｏｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｂｙｌｏｗ￣ｎｉｔｒｏｇｅｎｓｏｉｌａｎｄｉｔｓｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｂｙｗａｔｅｒａｎｄｏｘｙｇｅｎ[Ｊ].ＳｏｉｌＢｉｏｌｏｇｙ＆Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙꎬ２０１３ꎬ６０:１６５－１７２. [３９]ＧａｏＪＭꎬＸｉｅＹＸꎬＪｉｎＨＹꎬｅｔａｌ.Ｎｉｔｒｏｕｓｏｘｉｄｅｅｍｉｓｓｉｏｎａｎｄ￣ｄｅｎｉｔｒｉｆｉｅｒａｂｕｎｄａｎｃｅｉｎｔｗｏａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌｓｏｉｌｓａｍｅｎｄｅｄｗｉｔｈｃｒｏｐｒｅｓｉｄｕｅｓａｎｄｕｒｅａｉｎｔｈｅＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＰｌａｉｎ[Ｊ].ＰＬｏＳＯＮＥꎬ２０１６ꎬ１１:ｅ０１５４７７３.[４０]ＷａｎｇＹＹꎬＨｕＣＳꎬＭｉｎｇＨꎬｅｔａｌ.Ｍｅｔｈａｎｅꎬｃａｒｂｏｎｄｉｏｘｉｄｅａｎｄｎｉｔｒｏｕｓｏｘｉｄｅｆｌｕｘｅｓｉｎｓｏｉｌｐｒｏｆｉｌｅｕｎｄｅｒａｗｉｎｔｅｒｗｈｅａｔ￣ｓｕｍ￣ｍｅｒｍａｉｚｅｒｏｔａｔｉｏｎｉｎｔｈｅＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＰｌａｉｎ[Ｊ].ＰＬｏＳＯＮＥꎬ２０１４ꎬ９:ｅ９８４４５.６１１山东农业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５５卷㊀。
农田N2O通量测定方法分析
第9卷第2期2002年4月地学前缘 中国地质大学 北京Eart h S cience F rontiers Chi na Uni versit y of G eosciences B ei i n gV o1.9No.2A p r .2002农田N 2O 通量测定方法分析李俊!于沪宁!于强!谢贤群中国科学院地理科学与资源研究所 北京100101摘要!采用空气动力学方法 波文比 能量平衡法及密闭箱法结合气相色谱分析对农田N 2O 通量进行了测定 在夏天和秋天观测前的1 2周 148和109k g N h m -2肥料被分别施入夏玉米田和冬小麦田 实验表明 空气动力学法与波文比 能量平衡法测定的N 2O 通量在冬小麦田较为接近 在夏玉米田则相差较大 夏玉米冠层上方温湿梯度的细微变化可导致能量平衡法计算的N 2O 通量发生较大离散 从而与空气动力学法的计算结果产生较大偏差 观测期间 微气象法和密闭箱法测定的农田N 2O 日平均通量在夏玉米田分别为18 37和8 5n g N m -2 s -1 在冬小麦田分别为43 21和6 1n g N m -2 s -1 微气象法测定的农田N 2O 通量高于密闭箱法的观测值 由此推测作物冠层可释放N 2O 其机制可能是土壤中生成的N 2O 被作物的蒸腾液流输送到大气中 微气象法和密闭箱法测定的N 2O 通量间的差异在冬小麦田大于夏玉米田 表明冬小麦释放N 2O 的量大于夏玉米 这可能是冬小麦根系分布较夏玉米深的缘故 采用密闭箱法观测时 箱内气温发生变化 半小时内最高可增加10 因地温变化小 其对土壤中N 2O 的生成并无显著影响 由于密闭箱法观测忽略或低估了植物释放的N 2O 且箱内的边界层阻力可能高于箱外 其测定的地表N 2O 通量偏小关键词!N 2O 通量 空气动力学方法 波文比 能量平衡法 密闭箱法 冬小麦 夏玉米 边界层阻力中图分类号!P402 S 15文献标识码!A 文章编号!10052321 2002 02037709收稿日期!20011206 修订日期!20011211基金项目!国家自然科学基金资助项目 49671018 中国科学院地理科学与资源研究所资助项目 CX I OG -C 00-03 德国马普大气化学研究所资助项目作者简介!李俊 1969 男 硕士 副研究员 主要从事农田生态与温室气体方面的研究0引言氧化亚氮 N 2O 由于它对平流层O 3的破坏作用及其对温室效应的贡献 越来越引起人们的关注 现今大气中N 2O 的浓度为320nL L 并以每年大约0.25%的速率增长 大气中的N 2O 主要来自土壤中微生物的硝化 反硝化作用 此外海洋 工业生产 生物质燃烧和反刍动物也是N 2O 的源 N 2O 的汇主要是在于平流层的光解作用 在全球大气N 2O 平衡的研究中 估算的N 2O 源不足以解释大气中N 2O 浓度的持续增加 其间相差1.5T g N a -1 1约占已知N 2O 源的1 10 这表明还有些N 2O 源未被发现 或者是对已知源的强度估计过低了 尽管如此 可以肯定的是 大气中N 2O 浓度的增加是人类活动导致其源大于汇的结果 为了用有限的农业土地生产更多的食物 不可避免地导致氮肥的大量施用 这使得耕作土壤成为N 2O 最大的人为源 确定农业活动对大气N 2O 的贡献显得至关重要以往对地表N 2O 通量的测定几乎都采用密闭箱法 密闭箱法简单易行 非常适合于不同作物品种 不同施肥灌溉处理的田间小区观测 并且 密闭箱法 气相色谱法自动观测系统已成功地实现了全天候连续观测 这是目前评价N 2O 通量时间变异性的最有效的观测方法 2不过 由于密闭箱对测量环境会产生人为影响 它所测出的N 2O 通量可能比未覆盖箱子的同一块地的N 2O 通量偏小 3此外土壤排放N 2O 高度的时空变异性也限制了其测定结果的代表性受仪器测量精度的限制 以往尝试用微气象法测定地表N 2O 通量 结果并不理想 4 5近十年来随着气相色谱仪 GC 分析精度的提高 特别是一些精度更高 响应速度更快的分析仪器 如可调二极管378李俊于沪宁于强等地学前缘（E art h S cience F rontiers）2002，9（2）激光痕量气体分析系统TDLAS傅利叶变换红外分析仪FT I R的出现涡度相关法空气动力学技术和波文比能量平衡法等微气象学方法被成功应用于地表N2O 通量的观测中612与此同时不同观测方法和仪器间的对比实验也在草地和农田展开1216王庚辰17对各种微气象法及箱法在陆地生态系统温室气体通量观测中的应用作了较为全面的评价本文在前人工作的基础上采用空气动力学技术波文比能量平衡法及密闭箱法结合气相色谱分析对农田N2O 通量进行了测定并分析了不同方法间观测结果差异的原因1实验条件与方法1.1实验地点概况实验在中国科学院栾城农业生态系统试验站37 53'N114 41'E海拔50.1m进行该站位于太行山前平原属暖温带半湿润季风气候试验地为大片均匀的冬小麦夏玉米轮作田面积20h m2土壤为轻壤土属褐土类灰黄土种土壤有机质含量为1213g k g全氮量为0.78g k g p H8.5 1995年7月21日在夏玉米田施尿素148k g Nh m-2施肥后第二天灌水60mm同年10月2日在冬小麦田施尿素磷酸二铵109k g Nh m-2底肥翻入土中1.2实验方法在同一地块同时采用密闭箱法和微气象法测定N2O通量1.2.1密闭箱法观测观测箱由有机玻璃制成外贴蓝色半透明塑料膜长宽高为52.5c m>47.5c m>30c m底面积0.25m2壁厚0.8c m由德国马普大气化学所提供在玉米田行距60c m箱子扣在玉米行间的土壤上在冬小麦苗期田间行距只有1520c m拔去麦苗箱子只罩住土壤当冬小麦长高后换成透明聚乙烯塑料薄膜制成的观测箱大小为48.5c m >47.5c m>74c m底面积0.23m2观测时箱壁插入土壤78c m将土壤和冬小麦一起罩在里面箱盖上插有水银温度计箱内正中置一微型电扇直径6c m功率12W距地表15c m观测时风扇转动将箱内空气搅拌均匀白天每2h观测1次晚上每4h观测1次分别在盖箱后0102030m i n 用微型气泵德国制造抽取箱内空气到1L镀铝薄膜软袋内同时读取箱内气温用地温表测定0 20c m处的土壤温度气压由气象站内的水银气压表测定1.2.2微气象梯度观测小气候梯度观测和气体采样架位于大片均匀农田的中心温湿梯度的测定采用中国科学院地理研究所研制的波文比观测系统净辐射由澳大利亚CN-1型辐射平衡表测定温湿风观测高度在夏玉米田为作物冠层上方0.5m和1.6m在冬小麦田为作物冠层上方0.5m和2m辐射观测高度为冠层上方1.5m在观测架附近株间和行间土表下2c m处各埋一块土壤热流板测定土壤热通量上述仪器均与澳大利亚DT100型数据采集器相连数据实现昼夜连续自动采集每隔15s测量一次每5 m i n输出一组平均值所有仪器均经严格的标定对温湿度传感器还定期进行平行比较以确保数据的可靠性在野外条件下温度传感器的精度可达0.05数字式三杯风速表的启动风速为0.25m s-1精度为0.1m s-1观测期间风浪区的长度在200m以上较好地满足了微气象梯度观测的要求气体样品白天每隔2h采集一次夜间每隔4h 采集一次由双通道微型气泵德国制造将两个高度上的空气抽入镀铝膜软袋内用流量计控制气流速度观测期间定期查气路以保证其气密性1.2.3气相色谱分析采集到的气体样品被很快送入实验室由HP5890增强型气相色谱仪测定样品中的N2O浓度该仪器配备63N-ECD检测器不锈钢柱为18英寸>6英尺内装p ora p ak;80100目A r-5%CH4作载气柱温90检测器温度330标准气体N2O浓度为315nL L由德国马普大气化学所提供稀释气体为人造合成空气在250 1000nL L的N2O浓度范围内仪器具有良好的线性气相色谱分析采用外标法样品中的N2O浓度至少重复测定两次之前之后各测一次标准气体中的N2O浓度N2O浓度的分析误差为标准气体和气体样品两者分析误差之和采用微气象法测定N2O通量时如两高度间的N2O浓度差大于二者N2O浓度分析误差之和则视为有效浓度差反之则浓度差近似为0无法测出N2O通量李俊 于沪宁 于强 等/地学前缘（E art h S cience F rontiers ）2002，9（2）3791.3通量计算方法1.3.1密闭箱法密闭箱法测定土壤N 2O 通量的计算公式如下:F c =h c C I-C 0I(1>其中F c 为箱法测定的N 2O 通量(g -m -2-s -1>;h c 为箱子高度(m > 为N 2O 的质量密度(g -m -3> C 0和C I 分别是覆盖时间为0与I 时的箱内N 2O 浓度(nL /L >现行的通量计算方法是采用公式(1> 通过箱内N 2O 浓度线性变化以确定其通量 由于N 2O 的质量密度 实际上是随温度和气压的变化而变化的 所以须用理想气体状态方程对(1>式加以修正 18 19I 得到下列公式:F c =h cM 1p a C RT c a I(2>其中p 为气压(Pa > T c 为箱内气温(K > R 为普适气体常数(8.3144Pa -m 3-m o1-1-K -1> M 1为N 2O 的摩尔质量(44.016g -m o1-1> C 为箱内N 2O 浓度(nL /L > I 为扣箱后时间(s > 1.3.2空气动力学方法在近地层大气中 能量.物质的输送受风速.温度和气体浓度等的垂直梯度大小的制约 根据空气动力学理论 在近地层空气动力学粗糙表面上 N 2O 通量(F a >可由下式计算 6 20I:F a =- a a 2(Z - >2a a Z a C 1a Z a 1a m( m 1>-1(3>其中 a 是空气密度(g -m -3> a 是卡曼常数(0.42> Z 是观测高度(m > 是零平面位移(m > C 1为N 2O 的质量混合比(n g /g > a m .a 1分别是动量和N 2O 交换系数; m 和 1分别为动量和N 2O 交换的稳定度订正函数 稳定度订正函数的计算采用P r uitt 等 21I的模式: 1= m =(1-16R i >-13当R i ＜0 1= m =(1 16Ri >13当R i ＞：’L 0(4>在近地层中 理查逊数R i 被定义为:R i =g a a Z (a a Z>-2(5>其中 为位温(K > g 为重力加速度1.3.3波文比/能量平衡法波文比/能量平衡法作为一种成熟的微气象方法被广泛应用于水.热通量及CO 2等气体通量的测定 近年来它又被用于地表N 2O 通量的实验观测中 10 11I D en m ead 22I 根据能量平衡原理和近地层相似理论得到地表N 2O 通量(F b >的计算公式:F b =R 1-G C p ( 1>a C 1a T e(6>式中R 1是净辐射(W -m -2> G 是土壤热通量(W -m -2> C p 是定压比热 是水汽平均密度与干空气平均密度之比 T e 为有效温度(K > 可由下式计算:T e =C p W 1(7>式中 是汽化潜热 W 是水汽的质量混合比在很干燥的条件下 波文比值很大的正值 或在能量平流较强时 波文比为负 采用能量平衡法计算的通量误差较大 23I实际观测中对此类计算结果均予以去除2结果与讨论2.1空气动力学方法与波文比!能量平衡法比较采用空气动力学方法与波文比/能量平衡法测定的N 2O 日平均通量 在夏玉米田相差较大 分别为(18 37>和(-4 85>n g N m 2-s -1;在抽穗灌浆期的冬小麦田则较为接近 分别为(33 19>和(256>n g N m 2-s -1 在冬小麦苗期的实验中 由于只有一层风速数据 无法用空气动力学法计算通量 采用波文比/能量平衡法测定的苗期冬小麦田N 2O通量为(57 21>n g N m 2-s -1;大于其在抽穗灌浆期的值(表1> 由于在夏玉米田采用波文比/能量平衡法测出了许多负的N 2O 通量(向上为正> 使其平均值偏小 这些向下的通量并不表明土壤吸收N 2O 因为同时采用密闭箱法测出的土壤N 2O 通量均为正 在进行微气象梯度观测时 由于N 2O 通量测定的平均时间为10m i n 导致其通量值的较大波动 负值的出现是N 2O 通量波动的表现 将通量观测的平均时间延长为30m i n 或更长可平滑掉一些N 2O 通量的极端值 使其波动减小 在夏玉米田观测到的N 2O 通量的波动要大于在冬小麦田观测的值(表1 图1> 这可能是由于夏天气温和地温波动大于春天和秋天的缘故 波文比/能量平衡法计算的通量的波动范围要大于空气动力学法计算的值(表1 图1> 有植被覆盖的粗糙表面或较弱的能量平流可能会引起下垫面上的温湿梯度的细微变化 这些微小变化对波文比和理查逊数(Ri >影响较小 但对有效温度梯度(a T e >的影响显著 从而导致能量平衡法计算的N 2O 通量在数值上380李俊于沪宁于强等/地学前缘（E art h S cience F rontiers）2002，9（2）表1微气象法和密闭箱法测定的农田N2O 通量比较T ab1e1C o m p arison bet W een N2Of1uXes m easured b y m icro m eteoro1o g ica1and cha m ber m et hods i n a cro p fie1d观测地点日期F aX n g N m2-s-1XF bX n g N m2-s-1XF cX n g N m2-s-1XF a/F cF b/F cd T c/d IX-h-1XT s5X X夏玉米田1995073070125-744221225.7-6.13.83.326.91.0 19950731-1546-20167122-1.3-1.85.35.726.31.2 199508201919111918545.433.63.43.523.61.6 19950821-117-411593-0.3-12.21.91.123.70.7平均1837-485852.4-0.541252冬小麦田199510184340726.04.66.616.22.8 1995101972437110.43.65.015.63.6平均572178.14116冬小麦田1996050946392959519.35.96.76.415.31.2 1996051020402014414.54.65.26.514.10.9平均331925657.05.361151注:F a~F b和F c分别为空气动力学法~波文比/能量平衡法和密闭箱法测定的N2O通量X n g N m2-s-1X;d T c/d I是扣箱期间箱内气温平均变化率;T s5是5c m处地温0图1采用空气动力学技术(a b c>~波文比/能量平衡法(d e f g>和密闭箱法(h i k>测定的农田N2O 通量F i g.1N2O f1uXes m easured b y aerod y na m ic(a b c>BREB(d e f g>and c1ose cha mber m et hods(h i k>i n a cro p fie1d离散较大X公式6~7X0冬小麦田下垫面粗糙度小波文比/能量平衡法计算结果较为稳定0空气动力学方法通过风速和气体浓度的梯度计算痕量气体的通量X公式3X温湿梯度的微弱变化对计算结果影响较小0不过不同的稳定度订正函数对空气动力学方法计算的结果影响很大在实际计算中应根据当地气候条件及下垫面状况选择适宜的稳定度订正模式李俊于沪宁于强等地学前缘（E art h S cience F rontiers）2002，9（2）3812.2微气象法与密闭箱法比较在夏玉米田苗期和灌浆前期的冬小麦田采用密闭箱法测定的N2O通量为8 57和5n g N m-2s-1表1同时采用微气象法测定的N2O通量F m高于密闭箱法的测定值F c在夏玉米田苗期和灌浆前期的冬小麦田测定的Fm F c分别为2.48.1和6.2表1在夏玉米田由于波文比能量平衡法计算结果波动较大Fm为空气动力学法的计算值在苗期冬小麦田Fm为波文比能量平衡法的计算值在苗期冬小麦田空气动力学法与波文比能量平衡法的计算结果相近Fm为二者平均从已经发表的同类实验看在草地和农田测定的Fm F c 变化在0.258.061316本文结果基本在其范围之内在夏玉米田和苗期的冬小麦田箱子只扣住了土壤而微气象法测定的是来自整个下垫面包括土壤和植物的N2O 通量Fm与Fc间的差距似乎预示着植物在地表N2O 排放中的作用微气象法测定的N2O 通量代表了大片农田的平均状况而箱法直接测定的面积很小在本实验中仅为0.25m2Fo1or unso和Ro1st on24发现用箱法测得N2O 通量的变异系数高达282%379%为克服空间变异性的问题须在被测点作多点重复测量以平均值作为这一地区的代表本实验中采用密闭箱法在田间进行了多次昼夜连续观测每次都随机选点其测定结果的平均值可代表田间N2O 排放的平均状况2.3密闭箱对测量环境的影响2.3.1箱内气温和地温实验中采用的箱子由透明有机玻璃或聚乙烯塑料薄膜制成它对太阳短波辐射的透过率较高对箱内空气和被罩表面的长波辐射则有较强的阻挡作用能量平衡的改变导致箱内空气和土壤温度变化使箱子变成一个小温室在田间多数情况下罩箱使箱内气温升高其平均变化率为正表1图2箱内气温平均变化率晴天大于阴天白天大于夜间其峰值出现在午后半小时内箱内气温最高可增加10图2傍晚或阴雨天当外界气温下降时箱内气温也逐渐下降其平均变化率为负同箱内气温相比被罩表面地温变化则很小M att hi as等25认为扣箱20m i n后箱子对被罩地表下2c m处地温的扰动不超过1Christensen 等14的实验表明箱子密闭1h后在胡萝卜地和麦茬地箱内地表下5c m处地温分别比箱外高出了图2扣箱期间箱内气温平均变化率F i g.2Chan g i n g rates of air te m p erat ure i nsi de t hecha mber duri n g c1osure p eri ods0.6和0.2在本实验中5c m处地温日较差最大值与最小值之差在夏玉米田为2.211.4在冬小麦田为1013.2表1扣箱对地温的改变与地温的日变化相比微乎其微箱内气温和地温变化对土壤中N2O的生成并无显著影响M att hi as等25对比了不同材料的箱子箱内温度的差异发现罩箱20m i n后有机玻璃箱内气温升高很快金属箱次之绝热箱内温度基本不变杜睿等26采用包有不透光反射膜的暗箱发现1h内箱内外温差不超过3在提高气相色谱分析精度的基础上缩短测量时间也可减少箱内外温度的差别2.3.2植物排放N2O及扣箱对其的影响M osi er等27发现当淹水稻田的土壤排气不畅时N2O可通过水稻植株的通气组织向大气扩散Chan g等28通过实验证实土壤中生成的N2O可通过大麦植株上升的蒸腾液流被输送到大气中并推测其他植物也可能有此现象本文中微气象法测定的农田N2O通量高于密闭箱法的观测值由此推测冬小麦和夏玉米冠层可释放N2O将植物罩入暗箱内光合作用停止通过蒸腾作用释放N2O的过程也停滞下来即便使用明箱植物继续进行光合作用由于箱内气温和湿度升高很快蒸腾量降低由蒸腾液流输送的N2O也将大大382李俊于沪宁于强等地学前缘（E art h S cience F rontiers）2002，9（2）减少与小麦不同豆类植物叶片在硝酸还原酶的作用过程中可产生N2O2930Leuni n g 等16在牧场将紫花苜蓿罩入暗箱内可能使这一过程受到阻碍从而使密闭箱法测定的N2O 通量低于微气象法观测的结果无论明箱还是暗箱都将低估植物排放的N2O 但如果不把植物包含在箱内就将忽略通过植物释放的N2O 在有植被覆盖的地表采用密闭箱法测定的N2O 通量可能偏低本实验中在冬小麦田测定的Fm F c 大于在玉米田的观测值表1表明冬小麦冠层释放N2O 的量大于夏玉米冠层的释放量冬小麦蒸腾速率与夏玉米相当但由于冬小麦的须根系分布较夏玉米直根系要深它可以把更多深层土壤产生的N2O 通过蒸腾液流输送到大气中Christensen等14发现在麦茬地N2O 主要生成于75105c m深处的土层中由于我们在农田通常采用大水漫灌很多养分NO-3被淋溶到深层土壤在那里微生物的反硝化作用可能还较活跃本实验中的农田为轻壤土通气性不如砂土深层土壤中生成的N2O 在向地表传输时很多又被反硝化作用进一步还原成N2当土壤含水量较高时更是如此因此可能相当一部分N2O是通过植物释放到大气中的本研究提供了植物冠层在自然状态下释放N2O 的间接证据植物释放的N2O 可能就是多年来一直困惑人们的丢失的N2O 源2.3.3土壤大气界面的边界层阻力在靠近土壤表面几厘米的空气层中有一种称之为微边界层的浅薄层在那里分子扩散超过了湍流输送31根据F ick扩散定律微层中N2O 的通量Fs可表述为F s=1d a Ca Z8式中d为分子扩散阻力a C为表层土壤孔隙与微层空气中N2O 的浓度差a Z为高度差在微边界层以上湍流输送超过了分子扩散其阻力比分子扩散阻力要小好几个量级31N2O 湍流输送的平均通量可由公式3描述扣箱破坏了被测表面上空气的自然湍流状态明显改变了地面与大气间的气体交换与自由表面不同箱子使被罩表面的微边界层增至几十厘米箱子高度箱内的边界层阻力分子扩散阻力比箱外同高度的边界层阻力湍流输送阻力要大箱子越高大得越多箱子增高后a Z增大a C则变化不大N2O通量变小此外在土壤表面由湍流运动引起的气压波动可能对土壤孔隙中的气流产生影响3233扣箱可能减少或改变了箱内气压波动对表层土壤的一种泵送作用p u m p i n g acti on从而使土壤N2O通量的测定结果偏低34以上分析没有考虑箱内风扇的作用在实际观测中风扇的转动将箱内气体混合均匀可减少土壤大气界面N2O的边界层阻力但同时也使箱内气流状况变得复杂并与箱外自由表面上空气的湍流运动迥然不同不同功率的电扇不同的送风方向对箱内气流状况的影响是不同的其对N2O排放的影响需要更精细的实验加以确定3结论综上所述我们得出以下结论1空气动力学方法与波文比能量平衡法的计算结果在冬小麦田较为接近在夏玉米田则相差较大夏玉米冠层上方温湿梯度的细微变化可导致能量平衡法计算的N2O通量发生较大离散从而与空气动力学方法的计算结果产生较大偏差2观测期间微气象法和密闭箱法测定的农田N2O日平均通量在夏玉米田分别为1837和8 5n g N m-2s-1在冬小麦田分别为4321和61n g N m-2s-1在夏玉米田和冬小麦田微气象法测定的N2O通量分别为密闭箱法测定值的2.4和7倍3微气象法测定的农田N2O通量高于密闭箱法的观测值由此推测作物冠层可释放N2O其机制可能是土壤中生成的N2O被作物的蒸腾液流输送到大气中微气象法和密闭箱法测定的N2O通量间的差异在冬小麦田大于夏玉米田表明冬小麦释放N2O的量大于夏玉米这可能是冬小麦根系分布较夏玉米深的缘故4采用密闭箱法观测时箱内气温发生变化半小时内最高可增加10因地温变化小其对土壤中N2O的生成并无显著影响由于密闭箱法观测忽略或低估了植物释放的N2O且箱内的边界层阻力可能高于箱外其测定的地表N2O通量偏小密闭箱法自身的缺陷限制了其结果的准确性和代表性不过由于密闭箱法简单易行它在土壤N2O排放的小区对比观测中仍将发挥着不可替代的李俊于沪宁于强等地学前缘（E art h S cience F rontiers）2002，9（2）383作用用微气象法测定N2O 通量时应采用高精度和快速响应的气体分析仪器如TDLAS和FT I R以提高N2O 浓度和通量观测的精度和效率在各种微气象方法中涡度相关法是通过直接测量温度风速和气体浓度的脉动来确定其能量物质通量的其测定N2O 通量的结果将成为其他微气象方法观测的标准目前有关植物排放N2O 的观测几乎都是在室内控制条件下进行的应在野外自然条件下开展对植物冠层释放N2O 的直接观测并深入研究其释放机制确定其量值以期最终解决丢失的N2O 源的问题在实验及论文撰写过程中得到我的同事及师长董云社!房金福!胡朝炳!曾江海!王天铎!项月琴!孙晓敏研究员以及刘苏峡!张国梁副研究员的热情帮助"特此致谢#谨以此文悼念已故恩师张翼研究员#R eferences!参考文献"#1I PCC.Radiati ve f orci n g of c1i m ate chan g e and an eva1uati on of t he I PCAC IS92e m issi on scenari o A.HOUGHTON J T.C li m aIe Cha1g e M.C a m bri d g e UK C a m bri d g e Uni versit yPress1994.2BRUMM E R BEESE F.E ff ect of1i m i n g and nitro g en f erti1i-Zati on on e m issi ons of CO2and N2O f ro m a te m p erate f orestJ.J G eO p h S s R es199********-12858.3MO S I ER A R HE I NE M EYER O.Current m et hods used t o esti m ate N2O and N2e m issi ons f ro m fie1d so i1s A.GOL-TER MAR I H L.D e1iI i f icaIiO1i1Ihe N iI O g e1C S cle M.1985.79-99.4LE MON E R.C riti]ue of S o i1and ot her source of nitrous oXi de nitrous oXi de N2O eXchan g e i n t he environ 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m Os p he icE1Ui O1m e1I199529172219-2227.10WAGNER-R I DDLE C THRTELL G W K I NG K M et a1.N itrous oXi de and carbon di oXi de f1uXes f ro ma bare so i1usi n ga m icro m eteoro1o g ica1a pp roach J.J E1Ui O1O al199625898-907.11L I J DONG Y YU H.M easure m ent of nitrous oXi de eX-chan g e on a cro p fie1d usi n g m icro m eteoro1o g ica1m et hod A.HOCEVAR H CREP I NSEK Z KA J FEZ-BOGATA J.B iO-m eIeO OlO gS P Ocee i1g s O f Ihe14Ih I1Ie 1aIiO1al C O1g essO f B iO m eIeO OlO gS C.T he Internati ona1S ociet y of B i o m e-teoro1o gy.L ub1ana1996.12S I M PSON I J EDWARDS G C THURTELL G W et a1.M icro m eteoro1o g ica1m easure m ents of m et hane and nitrous oXi de eXchan g e above a borea1as p en f orest J.J G eO p h S sR es W ashi n g t on DC1997102D2429331-29341.13SM I TH A K CLAYTON H ARAH J R M et a1.M i-cro m eteoro1o g ica1and cha m ber m et hod f or m easure m ent ofnitrous oXi de f1uXes bet W een so i1and t he at m os p here over-vie W and conc1usi ons J.J G eO p h S s R es199499D816541-16548.14CHR ISTENSEN S AM BUS P ARAH J R M et a1.N i-trous oXi de e m issi on f ro m an a g ricu1t ura1fie1d co m p arison bet W een m easure m ents b y f1uX cha m ber and m icro m eteoro-1o g ica1techni g ues J.A I m Os p he ic E1Ui O1m e1I O Xf ordEn g1and199630244183-4190.15LAV I LLE P J AM BERT C CELL I ER P et a1.N itrous oX-i de f1uXes f ro ma f erti1iZed m aiZe cro p usi n g m icro m eteoro1o g i-ca1and cha m ber m et hods J.A g ic lI al a1 FO esI M eIe-O OlO gS19999619-38.16LEUN I NG R DENM EAD O T GR I FF I TH D W T et a1.A ssessi1gB iO g e1ic SO ces a1 S i1as O f G ee1hO se G ases aIT h ee I1Ie li1ai1g S cales M.C anberra CS I RO LandW ater1997.17WANG G en g chen.A V ie W on m easure m ent m et hods f org reenhouse g ases e m issi on f ro m terrestria1ecos y ste m J.C li m aIic a1 E1Ui O1m e1Ial R esea ch199723251-263i n Chi nese.王庚辰.陆地生态系统温室气体排放吸收测量方法简评J.气候与环境研究199723251-263.18KHAL I L M A K RASMUSSEN R A FRENCH J R J et a1.T he Inf1uence of ter m ites on at m os p heric trace g asesCH4CO2CHC13N2O CO H2and1i g ht h y drocarbonsJ.J G eO p h S s R es199095D43619-3634.19SANHUEZA H.N2O and NO e m issi ons f ro m so i1s of t he nort hern p art of t he G ua y ana Shie1d V eneZue1a J.J G eO-p h S s R es199295D1322481-22488.。
废水生物脱氮中N2O和NOx的来源及生成机理_图文_百度文库.
2004年9月重庆大学学报 Sep.2004第27卷第9期 J0umal of Chongqing Univellsi够 V01.27No.9 111111-!====一===================2=====!=================_文章编号:1000一582x(200409—0102一07废水生物脱氮中N2O和NOx的来源及生成机理‘卢培利1,张代钧1”,许丹宇1(1.重庆大学资源及环境科学学院,重庆400030;2.重庆大学西南资源开发及环境灾害控制工程教育部重点实验室,重庆400030摘要:N:O和NO,是废水生物脱氮处理中常见的中间产物,传统硝化和反硝化被认为是其主要来源,但随着研究的深入,更多的生物氮转化代谢途径被发现,如厌氧氨氧化、化学反硝化等,实验已经证实这些过程中都有N20和/或NO,生成。
生物酶受到抑制和某些中间物质的化学分解以及物质间的化学反应都有可能成为N:O和NO,的生成机理,还有一些过程的机理尚不清楚。
结合功能微生物的种类和生物化学反应类型阐述废水生物脱氮气态中间产物N:O和NO。
的来源及生成机理,有助于新的氮代谢途径的认识、新技术开发和大气环境二次污染的防治。
关键词:废水处理;生物脱氮;N20;NO。
中图分类号:x 703文献标识码:A废水脱氮处理已经成为基本要求,生物法因被公认是一种经济、有效和最有前途的方法而广泛采用…。
虽然经过100多年的研究,人类在理解无机氮转化方面取得了巨大进展,但因氮转化存在多种可能途径及现实条件下分析这些反应所存在的复杂性,导致对该问题的认识还存在许多不清楚的地方,相互矛盾和带有推测性的研究报告常常出现【2。
】。
特别是近些年,废水生物脱氮在理论和工程实践方面取得了很大进步,如异养硝化和好氧反硝化H。
j、厌氧氨氧化【6】、自养硝化菌反硝化等现象相继被发现。
卜81,这些新发展已经远远突破了传统理论的认识,其机理至今仍不为人们完全理解。
氮肥对农业的影响及科学施用策略
资源与环境科学
系的碳氮代谢活性，有利于淀粉的积累，显著促进淀 粉甘薯的生长叫 1.1.2对作物品质的影响。作物的品质不仅与其本身 的遗传特性有关,而且施肥对其也有重要影响,特别 是对作物蛋白质、必需氨基酸含量影响较大。如长期 施用氮肥可提高花生的蛋白质含量,施用氮磷钾复合 肥后可提高其产量。氮肥的施用增加了大豆和玉米的 总氨基酸含量，也增加了必需氨基酸含量问。氮肥对大 麦籽粒品质也有一定影响:施氮量增加，籽粒蛋白质 含量增加,淀粉含量略有下降［13］。 1.1.3 对作物产量的影响。 大多数长期试验站的作物 产量统计表明，施氮对许多作物有明显的增产效果。 与对照组相比，对红花施氮后种子产量增加了 19%, 种子重量增加了 60%,单株种子数增加了 41%网。在 不施氮的情况下，灌水对芒刺生物量产量没有影响， 灌水效果随施氮水平的提升而增强［15］。氮肥增加使大 麦品种产量随之增加，可能主要是通过增加穗粒数和 穗数来实现增产［13］。 1.1.4对作物吸收养分的影响。不同施肥措施对作物 吸收养分的能力有显著影响，也在一定程度上影响了 作物对养分利用的程度。不施肥时，小麦和玉米对氮 的吸收效率较低；施氮或氮磷复合肥时，作物吸氮效 率提高，与磷肥的施用效果呈叠加效应。氮、磷和钾的 联合施用也可以增加玉米对磷的吸收两。 1.1.5有利于保障全球人口粮食安全。在1908—2008年 期间,1 hm2 土地可养活人数从1.9人增加到4.3人，这 主要是由于氮肥的使用大大提高了世界大部分地区 的农业生产力。如今全球养活了超过70亿人口，主要是 由于施用氮肥提高了作物产量。全球人口从1900年 的16.5亿人增长到2015年的近74亿人。哈伯-博世 商业化至今，如果不使用氮肥,全球人口可能减少到 40亿人。世界40%的人口依靠氮肥生产粮食［17］。通过对 全球362个季节的作物产量和营养预算分析得出，产 量增加的30%~50%可归因于氮肥投入［18］。人类食物蛋 白质中85%的氮来自农田［19］。由于氮肥为作物提供了 大约1/2的营养素，氮肥在20世纪90年代中期贡献 了 40%的膳食蛋白质。如果没有氮的投入，全球产量 将只有目前水平的1/2。 2氮肥的不良影响 2.1对生态系统的影响
烟-稻轮作不同施肥土壤N2O排放对水分的响应
赵伟东，郭宝玲，郑祥洲，等.烟-稻轮作不同施肥土壤N 2O 排放对水分的响应[J].农业环境科学学报,2023,42（7）：1655-1665.ZHAO W D,GUO B L,ZHENG X Z,et al.Effects of moisture content on N 2O emissions in different fertilized soils under tobacco-rice rotation[J].Journal ofAgro-Environment Science ,2023,42（7）：1655-1665.烟-稻轮作不同施肥土壤N 2O 排放对水分的响应赵伟东1，2，郭宝玲2，郑祥洲2*，汤水荣1*，孟磊1，张玉树2（1.海南大学热带作物学院，海口570228；2.福建省农业科学院土壤肥料研究所/福建省植物营养与肥料重点实验室，福州350013）Effects of moisture content on N 2O emissions in different fertilized soils under tobacco-rice rotationZHAO Weidong 1,2,GUO Baoling 2,ZHENG Xiangzhou 2*,TANG Shuirong 1*,MENG Lei 1,ZHANG Yushu 2（1.College of Tropical Crops,Hainan University,Haikou 570228,China;2.Institute of Soil and Fertilizer,Fujian Academy of Agricultural Sciences/Fujian Provincial Key Laboratory of Plant Nutrition and Fertilizer,Fuzhou 350013,China ）Abstract ：Nitrous oxide （N 2O ）emissions from soil with different fertilization treatments under flood-upland rotation are important for N 2Oemissions regulation.In this study,soil samples from a long-term fertilization positioning experiment （tobacco-rice rotation ）in a收稿日期：2022-10-20录用日期：2023-02-21作者简介：赵伟东（1997—），男，陕西陇县人，硕士研究生，从事土壤碳氮循环与环境效应研究。
硼在钢中的作用机理及含硼钢裂纹控制
创新-开放-共享-协同
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含硼材料
(1) 硼氢化合物——硼烷系列双氢化物，如硼氢化钠等。 (2) 非金属硼化物，其中有硼氮化合物，如氮化硼、硼磷、硼硫、硼硅化物、 硼碳化物等。 (3) 金属硼化物，其中有含硼非晶形全属合金简称AM、稀土元素硼化物， 以及其他金属硼化物如硼化镁、硼化钙等。 (4) 含硼基本产品，其中有硼酸、钠金属及铵硼酸盐如十水四硼酸钠等系列 硼酸盐、偏硼酸盐、过硼酸盐等。 (5) 单质硼，其中应包括晶体元素硼，非定形元素硼以及硼-10同位素。 (6) 硼的氧化物，即氧化硼(硼酐) 。 (7) 硼卤素化合物及氟硼酸盐。 (8) 特种形貌的硼衍生化合物——硼酸盐晶须。 (9) 硼化物金属陶瓷。 (10) 有机硼化合物。
HV 2700 － 2420 3700 2500 2500 1350 1250 1500 1900 T熔, ℃ 2920 2230 2770 2400 2140 2350 1890 1550 1389 1650
创新-开放-共享-协同
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创新-开放-共享-协同
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由于微量硼的加入，使 FeFe3C 二元系的奥氏体区缩小， Acm线（ ES线，碳在奥氏体 中 的 溶 解 限 度 线 ， 称 Acm 温 度）显著向低碳区移动。并 使共析温度提高，共析点的 含碳量明显降低。
比较钢中脱氧元素脱氧反应在1600℃下的自由焓变可以得知钢中各元素的脱氧 能力由大到小的顺序为 Al＞Ti＞Si＞B＞Mn＞C＞Fe，其中Al的脱氧能力要远大于 其余几种元素，优先同 O反应。一般钢水采用 Al脱氧都会在钢水中保留一定的残余 铝，避免硼的损失。
比较钢中强氮化物形 成 元素 B、Ti、Al同氮反应1600℃时的自由焓变可以得出 脱氮能力由大到小为 Ti＞B＞Al。钢中TiN 的理想化学配比为3.4，一般认为，只要 加入的 w(Ti)/w（N）超过3.4就能保证 B 与N反应的可能性降至最低，保护钢中加入 的硼。
叠氮化物分光光度法的方法验证报告
叠氮化物分光光度法的方法验证报告叠氮化物分光光度法的方法验证报告1. 简介叠氮化物（N2O）是一种重要的工业废气，对大气环境具有致命的影响。
为了准确测定叠氮化物浓度，我们采用了分光光度法。
本报告旨在验证该方法的可行性和准确性。
2. 实验设备•分光光度计：型号XXX，波长范围为XXX至XXX nm。
•标准品：XXX品牌叠氮化物标准品，浓度分别为XXX、XXX和XXX mg/L。
3. 实验步骤1.准备工作：–校准分光光度计，并记录校准曲线。
–调整分光光度计波长为XXX nm。
2.标准曲线绘制：–装备3个试管，分别加入不同浓度的叠氮化物标准品，如XXX、XXX和XXX mg/L。
–使用分光光度计分别测量每个试管的吸光度。
–将浓度与吸光度建立线性关系，绘制标准曲线。
3.样品测定：–取待测样品，使用同样的实验条件测量其吸光度。
–根据标准曲线，计算出样品的叠氮化物浓度。
4.验证实验：–使用其他方法或仪器对样品进行测定，与分光光度法结果进行比对，验证其准确性和可靠性。
4. 结果与讨论我们验证了分光光度法在测定叠氮化物浓度上的可行性。
通过与其他方法进行比对，发现分光光度法在测定叠氮化物浓度时具有较高的准确性和可靠性。
然而，分光光度法在实际应用中仍存在一些限制，如对待测样品的前处理要求严格、对吸光度的测量精度要求高等。
因此，在使用分光光度法进行叠氮化物浓度测定时，需要注意以上因素以提高测量的准确性。
5. 结论通过本次实验证明，在一定前提条件下，分光光度法可用于准确测定叠氮化物的浓度。
我们强烈推荐在工业废气处理中使用分光光度法进行叠氮化物的浓度监测。
然而，为了获得更准确的结果，我们建议在实际应用中与其他方法进行对比验证，并注意实验条件的控制和前处理的规范化。
6. 参考文献1.Smith, J. et al. A review of nitrogen dioxide in non-industrial indoor environments. Journal of Air Qualityand Environment, 20(2), 45-56 (2018).2.Johnson, P. Quantification of nitrous oxide emissionsusing optical spectroscopy. Environmental Science &Technology, 42(8), (2010).7. 实验结果分析我们通过标准曲线的绘制和样品测定，得到了以下实验结果：•标准曲线的线性关系良好，R²值为，表明分光光度法在测定叠氮化物浓度时具有高度准确性。
溶解氧对硝化反硝化的影响
溶解氧对硝化反硝化的影响英文回答：Dissolved oxygen (DO) plays a crucial role in the nitrification-denitrification processes. Nitrification, the oxidation of ammonia to nitrite and nitrate, is an aerobic process that requires the presence of DO. In contrast, denitrification, the reduction of nitrate to nitrogen gas, is an anaerobic process that occurs in the absence of DO.The interplay between DO and nitrification-denitrification has significant implications for wastewater treatment and environmental management. In wastewater treatment plants, maintaining optimal DO levels isessential for efficient removal of nitrogen. High DO concentrations promote nitrification, while low DO concentrations favor denitrification. By controlling DO levels, it is possible to optimize nitrogen removal and minimize the release of harmful nitrogen compounds into the environment.In natural ecosystems, DO fluctuations can influence the rates and pathways of nitrification-denitrification. In aquatic environments, DO levels can vary seasonally or diurnally, affecting the microbial communities responsible for these processes. In soils, DO concentrations can be influenced by factors such as soil moisture content and aeration, which in turn can impact the balance between nitrification and denitrification.DO also affects the production of nitrous oxide (N2O), a potent greenhouse gas. Nitrous oxide can be produced as an intermediate during both nitrification and denitrification. Under high DO conditions, nitrification dominates, resulting in reduced N2O production. Conversely, under low DO conditions, denitrification becomes more dominant, leading to increased N2O production.中文回答：溶解氧 (DO) 对硝化反硝化过程有着至关重要的影响。
氮肥运筹对盐粳系列水稻品种(系)抗瘟性评价及稻瘟病对稻米品质的影响
Effects of Nitrogen Application on Blast Resistance and Rice Blast on RiceQuality of Yangeng series Rice Varieties(Lines)CHE Xi-qing ,LI Zhen-yu ,XING Ya-nan ,GUO Li ,ZHANG Li-li ,SANG Hai-xu*(Liaoning Institute of Saline-Alkali Land Utilization,Panjin Liaoning 124010,China)Abstract:In order to explore the effect of nitrogen fertilizer reduction on rice blast control of Yangeng series rice varieties (lines)and the effect of rice blast on rice quality.25newly bred rice varieties (lines)of Yangeng series and Yanfeng-47were used for field tests.All varieties were transplanted at two levels of normal nitrogen application(180kg/hm 2)and 20%nitrogen reduction (144kg/hm 2)respectively to investigate the occurrence of rice panicle neck blast;The rice quality of Yanfeng-47was determined by collecting the diseased panicles of Yanfeng-47,which were not diseased under two nitrogen levels,and the diseased panicles whose disease index no less than grade 5at the normal nitrogen application level.The results showed that 20%reduction of nitrogen fertilizer application could reduce the occurrence of rice blast,and there was no significant difference in rice yield,processing quality,appearance quality and nutritional quality;The occurrence of rice blast can reduce the processing and appearance quality of rice such as brown rice rate,milled rice rate and head rice rate,as well as the nutritional quality such as protein content,amylose content,fatty acid content and taste value of rice.It can be seen that rice blast can affect rice quality,and 20%nitrogen reduction can reduce the occurrence of rice blast,thus improving rice quality without affecting rice yield.Key words :Nitrogenous fertilizer;Yangeng series;Blast resistance;Rice quality氮肥运筹对盐粳系列水稻品种(系)抗瘟性评价及稻瘟病对稻米品质的影响车喜庆，李振宇，邢亚楠，郭莉，张丽丽，桑海旭*（辽宁省盐碱地利用研究所，辽宁盘锦124010）摘要：为探究氮肥减施对盐粳系列水稻品种（系）稻瘟病控害效果及稻瘟病对稻米品质影响，以25个新选育的盐粳系列水稻品种（系）和盐丰47为试验材料进行田间试验。
生物反应器电子受体反硝化聚磷PAOs-GAOs竞争及N_(2)O释放特性
第36卷第23期农业工程学报V ol.36 No.23 2020年12月Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Dec. 2020 241生物反应器电子受体反硝化聚磷PAOs-GAOs竞争及N2O释放特性巩有奎1，王一冰1，孙洪伟2（1. 烟台职业学院建筑工程系，烟台264670； 2. 烟台大学环境与材料工程学院，烟台264005）摘要：利用厌氧-缺氧-好氧序批式生物反应器（Anaerobic/Anoxic/Oxic-Sequencing Batch Reactor, An/A/O-SBR），以乙酸钠为电子供体，NO3-/NO2-为电子受体，控制反硝化电子受体电子需求为90 mmol/L，经长时间驯化，考察了不同电子受体驯化SBR反硝化除磷及N2O释放特性，并利用化学计量法确定了聚磷菌（Phosphorus Accumulating Organisms, PAOs）和聚糖菌（Glycogen Accumulating Organisms, GAOs）间竞争关系。
结果表明，NO3-还原过程中，SBR系统总氮（Total Nitrogen, TN）和总磷（Total Phosphorus, TP）去除率均达95%以上，平均N2O产率为2.4%，PAOs转化碳源（COD in）和反硝化脱氮比例分别为62.0%和76.2%。
NO2-增加，厌氧段糖原（Gly）酵解性能增强，Gly消耗与碳源转化比例（ΔGly/COD in）由0.67增至0.80，PAOs活性受抑制，聚磷（Poly-P）合成减少，GAOs竞争优势增强。
NO2--N为30 mg/L，SBR内TP去除率降至50.5%，PAOs转化碳源和脱氮比例分别降至36%和50.6%。
PAOs-GAOs共生体系内，GAOs反硝化脱氮过程，削弱了高NO2-对PAOs反硝化除磷的抑制，缺氧阶段NO2-/HNO2积累耦合GAOs反硝化脱氮比例增加，导致高NO2-下TP去除率下降和N2O产率增加。
温度和氨氮浓度对水体N2O释放的影响
中国环境科学 2019,39(1)：330~335 China Environmental Science 温度和氨氮浓度对水体N2O释放的影响路俊玲,陈慧萍,肖琳*(南京大学环境学院,污染控制与资源化国家重点实验室,江苏南京 210023)摘要：氧化亚氮的释放已经成为了一个全球性的环境问题,水体中N2O的释放量会随着氮含量的增加而增加.本文通过微宇宙系统的构建,分析氮的转化过程和氮转化基因的变化,并结合结构方程模型分析了温度、氨氮含量对水体N2O释放的贡献.研究结果发现氨氧化古菌和反硝化细菌丰度均与N2O 释放呈正相关,表明水体中的硝化和反硝化作用都会造成N2O的释放.氨氮浓度的升高并不直接促进N2O的释放,而温度和通过硝化作用产生的硝态氮对N2O的释放有促进作用.此外,硝化速率通过促进亚硝态氮和反硝化菌的丰度而间接地促进N2O的释放.关键词：氧化亚氮；温度；硝化；反硝化；结构方程模型中图分类号：X524 文献标识码：A 文章编号：1000-6923(2019)01-0330-06Coupling effect of temperature and ammonia on N2O emission in surface water. LU Jun-ling, CHEN Hui-ping, XIAO Lin*(State Key Laboratory of Pollution Control and Resource Reuse, School of the Environment, Nanjing University, Nanjing 210023, China). China Environmental Science, 2019,39(1)：330~335Abstract：The increase of nitrous oxide emission has become a worldwide problem. The emission of nitrous oxide from water body increased with the increase of N inputs. Our stud y analyzed the roles of temperature and ammonia in N2O emission through quantification of nitrogen transformation and related functional genes. The results showed that the abundance of ammonia oxidizing archaea and denitrifiers positively correlated to N2O emission in water. Structural equation model revealed ammonia content had no d irect effect on N2O emission, however, high temperature and nitrification d irectly accelerated the release of N2O. In ad d ition, nitrification process also increased the release of N2O indirectly through promoting abundance of denitrifiers and nitrite content.Key words：nitrous oxide；temperature；nitrification；denitrification；structural equation mode化肥的大量使用和污水的无序排放,造成大量的氮素进入水体,不仅加剧了水体富营养化,也成为N2O的重要释放源[1-3]. N2O作为重要的温室气体[4],其温室效应是CO2的298倍,并且能造成臭氧层的破坏,引起臭氧层空洞[5-7].已经有研究证实在氮含量高的河道[8]、湖泊等水体都有较高的N2O释放[9].在缺氧和厌氧条件下,N2O的产生主要由反硝化过程驱动,而近年来研究发现氨氧化细菌(AOB)和氨氧化古菌(AOA)也能产生N2O[10-11]. AOB和AOA主要通过3种途径产生N2O:一是通过氨单加氧酶在氧化氨的过程中N2O作为副产物产生[12];二是AOB可以通过羟胺脱氢酶直接将氨氧化过程中产生的羟胺(NH2OH)氧化为N2O[13];此外,AOB含有nirK基因,还能够在缺氧条件下通过硝化菌的反硝化作用将NO2-还原为NO和N2O[14-15].虽然目前已有大量研究表明在土壤中硝化反应对N2O的释放发挥重要的作用[16-19],但关于水体中硝化作用对N2O释放的贡献还不清楚.富营养化湖泊中硝化反应速率受到氨氮浓度和温度的影响,过高的游离氨浓度会抑制亚硝酸氧化细菌活性,导致N2O的积累[20].而温度对硝化和反硝化作用均有重要影响[21],并且AOA和AOB对温度的响应各有不同[22].如温度的升高可以直接促进氨氧化菌的增殖和潜在硝化能力[23],而冬季低温条件下氨氧化菌因为有较多的氧供给及较少的竞争作用比夏季的丰度更高[24].温度和氨氮如何通过影响硝化、反硝化过程,从而影响N2O的产生,目前尚不清晰.本文通过构建微宇宙系统,研究氨氮浓度和温度对水体中氮的转化、N2O释放过程的影响;通过构建结构方程模型,区分硝化、反硝化过程对N2O释放的贡献及其对环境因子的响应.这对更全面地认识和指导富营养化水体修复措施的实施,减少温室气体N2O的排放具有重要意义.1材料与方法1.1试验设计收稿日期：2018-06-19基金项目：国家水体污染控制与治理科技重大专项(2017ZX07204002) * 责任作者, 教授, xiaolin@1期路俊玲等：温度和氨氮浓度对水体N 2O 释放的影响 331微宇宙试验,通过在实验室模拟不同的生态系统进行研究,既能够保持生态系统的复杂性,又使结果具有可重复性,在生态学研究中被广泛应用[25].本次研究于2017年6月在太湖(30°58′14.37′′N, 120°8′16.40′′E)采集水样,冰袋低温保存立即运回实验室.取3L 水样置于5L 的加塞广口玻璃缸中,构建微宇宙系统[26].微宇宙系统设2个氨氮浓度,分别为不添加和添加NH 4Cl 至氨氮终浓度为30mg/L.分别于5,15及25℃下黑暗静置培养,防止藻类的生长.在试验开始的第1,3,5,10,15,20和25d 定期采集水样,用于理化性质和定量PCR 分析.每组试验3个平行. 1.2 水样理化性质分析总氮(TN),氨氮(NH 4+),硝态氮(NO 3-)和亚硝态氮(NO 2-)、总有机碳(TOC)测定均采用文献中的方法[27].NH 4+净转化速率(NATR)和NO 3-净转化速率(NNR)的计算分别采用公式(1)和公式(2)进行:NATR=n x n c c x +− (1) NNR=n n x c c x+− (2) 式中:C n+x 为(n+x) d 的NH 4+或NO 3-浓度(mg/L),C n 为第(n ) d 的NH 4+或NO 3-浓度(mg/L),x 为天数(d).1.3 N 2O 的采集和测定每次采样时用注射器采集5mL 顶空气体,转移到3mL 的密闭玻璃瓶中用于分析N 2O 的产生量.N 2O 的浓度采用Agliet7890B 气相色谱仪测定,检测器为电子捕获器(ECD).检测条件为:柱温55℃、后检测器(ECD)温度300℃,载气为高纯氮气,流速为30mL/min,燃气为氢气,流速为45mL/min [28]. 1.4 DNA 的提取和实时荧光定量PCR(qPCR)DNA 的提取和qPCR 参照文献的方法进行[29]. qPCR 采用20μL 反应体系进行:10µL SYBR ® Premix Ex Taq™(Takara), 100nM 引物, 1.5µL 模板DNA.细菌和古菌的amoA 基因分别采用amoA1F/amoA2R, Arch–amoAF/Arch–amoAR 引物进行扩增,反应条件为:94℃ 2min;94℃ 20s,57℃ 30s (AOB) 或55℃ 30s (AOA),40个循环.反硝化基因nirS 的扩增采用引物cd3af/r3cd,反应条件为:94℃ 2min;94℃ 30s, 57℃ 45s,72℃ 45s,40个循环.1.5 统计分析和结构方程模型分析水体理化指标和qPCR 数据进行One–Way ANOV A 分析,平均数的比较采用Fisher’s L SD 检测.生物和环境因子间的关系进行Pearson 相关性分析,并通过结构方程模型分析环境因子对氮转化过程、相关功能微生物和N 2O 释放的直接和间接影响[30].以上统计分析均在IBM SPSS 22.0(SPSS Inc.,美国)中进行. 2 结果与分析 2.1 不同氨氮浓度和温度条件下氮转化及N 2O 的释放在无外源氮添加的情况下,体系中的氨氮主要来源于有机氮降解,在3个温度下氨氮浓度都很低.不同温度下对照组氨氮的净转化速率在0.06~ 0.11mg NH 4+-N/(L ⋅d)范围内波动,组间没有显著性差异(图1,2),表明在低氨氮情况下,温度对氨氮的转化没有显著性影响.图1 NH 4+-N(a), TN(b), NO 3--N(c)在不同氨氮浓度和温度条件下的变化Fig.1 The profiles of NH 4+-N(a), TN(b), NO 3--N(c) under different ammonia concentration and temperature332 中 国 环 境 科 学 39卷速率[m g N O 3--N /(L ⋅d )]图2 氨氮净转化速率(NATR) (a)和硝态氮净转化速率(NNR) (b) Fig.2 The net transformation rate of NH 4+-N(a) and NO 3--N(b)在低氨氮情况下,在5℃时,最终有2.72mg/L 的硝态氮产生,其净产生速率与氨氮的转化速率基本相同(0.1mg NO 3--N/(L ⋅d),说明硝化作用在氮的转化中占据优势.在15℃和25℃时,分别只有7%和3%的氮氮减少量被转化为硝态氮,同时硝态氮的净产生速率也只占氨氮转化的18%和15%(图2),表明温度的升高促进了反硝化作用的进行并使体系中总氮降低.图3 不同氨氮浓度和温度下N 2O 的产生 Fig.3 Production of N 2O under different ammoniaconcentration and temperature在有高氨氮添加时,氨氮浓度在所有处理组中都持续下降,表明即使在低温下氨氮也能够被快速转化(图1).同时,氨氮的转化速率在25℃时达到最高,表明高氨氮情况下氨氮的转化速率与温度呈正相关.在15℃时,NO 3-的产生速率约为氨氮转化速率的60%,在25d 时,超过90%的氨氮被转化为硝态氮,表明此时硝化作用仍占主要作用.在25℃时,体系中氨氮浓度的减少(28.86mg/L)与总氮的减少(20.30mg/L)和硝态氮的生成量(8.45mg/L)之和呈化学剂量平衡,说明耦合了硝化作用的反硝化过程在氮的转化过程中占主要作用.N 2O 的产生在培养开始时即可以在所有体系中检测到.N 2O 的产生量在未添加氨氮的体系中较低.在添加了高浓度氨氮的体系中,5℃条件下N 2O 的产生量也显著低于15和25℃的处理.在15和25℃条件下,从第5d 起N 2O 的产生量即明显高于对照,其中25℃时N 2O 的产生速率和产生量显著高于15℃. 2.2 氨氧化(amoA )和亚硝酸盐还原酶(nirS )基因丰度的动态变化如图4所示,在全部微宇宙体系中,氨氧化菌的amoA 和反硝化菌的nirS 基因丰度都随着时间而增加.AOA 的amoA 基因丰度大约比AOB 的amoA 基因高一个数量级(图4),表明AOA 是水体中主要的氨氧化菌.相比于对照,在5和25℃时AOA 的amoA 基因拷贝数随着氮的添加而降低,在15℃时添加铵盐促进了AOA 的生长.与氨氧化菌相比,低温对反硝化菌增殖的抑制作用更为显著.在5和15℃条件下,25d 时,未添加氨氮的对照组中nirS 的拷贝数仅较起始拷贝数增加了20%和30%.但在25℃条件下,添加氨氮的处理组中nirS 的拷贝数则迅速增加,表明此时反硝化菌具有较高的代谢活性.1期路俊玲等：温度和氨氮浓度对水体N 2O 释放的影响 333图4 amoA 基因(a 、b)及nirS (c)基因丰度变化 Fig.4 Variance of amoA and nirS gene abundance2.3 温度、氨氮浓度对氮转化过程及N 2O 释放的影响通过person 相关性分析发现,N 2O 的释放与温度、NO 2-和NO 3-浓度、PNR 以及AOA -amoA 、AOB -amoA 和nirS (表1)呈显著正相关.但氨氮和总氮浓度都与N 2O 的释放无显著相关.表1 生物和环境因子与N2O 释放的相关性分析Table 1 Correlation analysis of biotic and abiotic factor with N 2O emission因子 温度 NH 4+-N TN NO 3--N NO 2--N N 2O AOA AOB nirS PNR 温度 1NH 4+-N -0.1 1 TN -0.1 0.9** 1 NO 3--N 0.3 -0.1 0.2 1 NO 2--N 0.4* 0.1 0.3 0.7** 1N 2O 0.3*-0.1 0.2 0.9**0.6**1AOA 0.2 -0.2 0.1 0.7** 0.2 0.8** 1AOB 0.2 -0.2 0.0 0.5**0.1 0.6**0.8**1nirS0.4* -0.1 0.2 0.8** 0.4* 0.9** 0.8** 0.7** 1PNR 0 -0.2 0.0 0.6** 0.3 0.5** 0.7** 0.7** 0.5** 1图5 影响N 2O 产生因子的SEM 分析 Fig.5 SEM analysis of N 2O production图中所标均具有显著性作用,实线代表正向促进作用,虚线代表抑制作用.线的粗细代表作用强度的大小进一步通过SEM 分析了温度和氨氮浓度对氮转化过程、N 2O 释放的直接和间接影响,所构建的结构方程模型能够解释90%的N 2O 释放的影响(r 2=0.90).SEM 结果表明NO 3-(λ=0.767, P <0.001)和温度(λ=0.136, P <0.05)显著提高N 2O 的释放,但NH 4+对N 2O 的释放没有直接作用(图5).NH 4+显著促进nirS (λ=0.251, P <0.05)和NO 2-(λ=0.277, P <0.01)的量,而nirS (λ=0.493, P <0.001)和NO 2-(λ=0.433, P <0.001)与NO 3-呈显著正相关.此外,AOA 对nirS (λ=0.651, P <0.001)和PNR(λ=0.748, P <0.001)有强烈的促进作用.3 讨论氮的生物可利用性及温度是影响氮转化的两334 中国环境科学 39卷大重要因素.结构方程模型分析的结果表明,温度的升高能直接促进N2O的释放,而高氨氮主要是通过加快硝化速率,缩短硝化反应时间,从而加速N2O的释放.高氨氮体系中,N2O的释放在体系中很快开始,并且即使在以硝化作用为主的体系中,N2O依然能够大量产生,这表明在水体中硝化作用可以是产生N2O的主要途径.在未添加氨氮的处理组中也检测到了N2O的释放,说明有机氮经矿化作用后所产生的NH4+也能通过硝化作用增加N2O的释放.在25℃和高氨氮情况下,20d以后体系中的氮以硝态氮形式存在,并且氮转化过程以反硝化作用为主,表明反硝化作用也在N2O的产生中发挥重要作用.温度影响着氮转化细菌的生长以及酶的活性,同时也会影响N2O从水体中释放的传质阻力,这些因素造成了在低温(5℃)条件下N2O的产生量较低.在本研究的微宇宙试验中,反硝化过程并不占优势.在低温条件下,nirS的丰度也增长缓慢,表明低温抑制了反硝化细菌的活性和生长.但与前人报道[24]类似,5℃的低温并未对AOA和AOB的增长造成显著性抑制.N2O 的释放与NO2-和NO3-浓度呈现显著的正相关关系,这也表明在NO2-和NO3-生成的过程中伴随着N2O 的释放[16].但随着氨氧化的进行,体系中的DO逐渐被消耗造成缺氧或厌氧环境,这时反硝化作用的发生也将导致大量N2O的释放.沉积物中通过反硝化作用产生N2O已经引起了重视[2].相比于沉积物而言,湖泊、河流等水体中上覆水的体量更大,直接接受外源的氮输入,并且在N2O的释放过程中受到的传质阻力更小而更容易释放.本文的研究结果表明,除了反硝化作用,水体中的硝化作用也会产生N2O,并且随着温度和氨氮浓度的升高,N2O的释放量也随之增加.温度的升高可以直接促进N2O的释放.氨氮浓度的升高虽然并不直接作用于N2O的释放,但其一方面可以通过促进硝化作用的进行而增加N2O的释放;同时,硝化作用所产生的NO2-和NO3-又可以通过耦合反硝化过程间接促进N2O的产生.结构方程模型分析结果表明,温度和氨氮浓度的升高均能促进N2O的释放,并且进一步区分了硝化、反硝化在N2O释放过程中的贡献,这使得我们对温度及不同形态的氮素对N2O释放风险的影响有了更全面的认识.因此,富营养化水体治理过程中,不仅要控制以硝酸盐为主的反硝化过程,更要加强对氨氮等其它各种形式氮素的控制,这对于有效降低N2O的产生,减少温室气体的排放具有重要意义.4结论4.1水体中硝化、反硝化作用的增加均能促进N2O 的释放.4.2温度的升高可以直接促进水体中N2O的释放,而氨氮浓度的升高主要通过提高硝化反应速率,加速N2O的产生.参考文献：[1] Wang H, Yang L, Wang W, et al. 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不同水氮供应对富士苹果品质产量和果园氮排放的影响
不同水氮供应对富士苹果品质产量和果园氮排放的影响作者：梁洁张馨予于国康赵先飞赵紫嫣刘宇吕中一张林森来源：《果树资源学报》2024年第03期摘要：【目的】针对黄土高原旱地苹果园灌水施肥利用率低、氮排放污染严重等现状，探讨不同水氮供应对富士苹果品质、产量的影响，以及果园土壤氨挥发和氧化亚氮排放上的差异，为农业合理施加氮肥和用水量提供一定的参考。
【方法】于2022年以短枝富士苹果树为材料，以灌水和施氮量为变量，设置5个不同灌水处理：（W5）100%～-90%θ田、（W4）90%～-80%θ田、（W3）80%～-70%θ田、（W2）70%～-60%θ田、（W1）60%～-50%θ田，施氮量设置5个处理：N1（150 kg/ha）、N2（300 kg/ha）、N3（450 kg/ha）、N4（600kg/ha）、N5（750 kg/ha），分析不同处理苹果生理指标、产量性状及土壤氮素排放的变化。
【结果】不同施肥灌水处理下苹果新梢生长长度随灌水量和施氮量的增加而增加；施肥后发生了明显的气态氮排放，在施肥后1周内出现挥发速率峰值。
氮素添加明显增加了NH3挥发累积量，而灌水量的增加则呈现降低趋势。
NH3挥发最大量为W1N5，其整个生育观测收集阶段挥发总量达到了187.07 kg·hm-2；N2O 排放通量的峰值在施氮后立即出现，会在第3～4 d达到排放速率高峰，氮肥施入量越多，N2O 排放损失量越高，施氮量相同的水平下，灌水越少N2O 排放越高。
W1N5的N2O排放速率达到最高，整个生育观测收集阶段排放总量达到了578.92 g·hm-2 ；不同水氮供应的果实横纵径、单果质量、大果率、可溶性固形物质量分数与酸度、产量之间均呈显著（P<0.05）和极显著（P<0.01）正相关关系。
氮素利用率与横径、大果率、可溶性固形物质量分数、产量之间存在显著正相关关系。
因此，水氮利用率与果实品质和产量之间关系密切。
生物有机物,功能微生物
生物有机物,功能微生物在自然界的各类环境中，都有微生物的存在，它们在各自的“岗位”上都发挥着或大或小、或多或少的作用。
有一些具有特殊功能的微生物，由于其作用的重要性或特殊性而受到人们的广泛关注，这些具有特殊功能的微生物叫做功能微生物，功能微生物常常参与特定的地球化学循环，常见的有碳循环、氮循环、甲烷循环、硫循环等。
常见的功能微生物有氨氧化细菌、氨氧化古菌、硝化细菌、固氮微生物、产甲烷菌、硫酸盐还原菌等。
支配这些功能微生物发挥重要功能的基因被称为功能基因，如amoA、dsrB、nxrA、nirK、mcrA、pmoA。
目前微基生物已经完成了几十种功能基因的检测，具有成熟的检测技术和分析经验。
氮循环氮是核酸和蛋白质的基本成分。
氮素生物地球化学循环是土壤物质循环的重要组成部分，不仅影响土壤质量、农田和其他环境系统的生产力和可持续性，而且影响全球环境变化。
氮循环是指自然界中氮、无机氮化合物和有机氮化合物相互转化过程的总称，包括氨化、硝化、反硝化和固氮。
在不同的过程中，不同的功能基因发挥不同的作用。
氮循环的常见功能基因如下表所示:碳循环结果展示碳是生命物质的主要元素之一，是有机质的重要组成部分。
碳元素在大气、陆地、海洋等各大碳库之间不断循环变化。
在大气中，碳主要以CO2和CH4等气体形式存在，在水中主要为碳酸根离子，在岩石圈中是碳酸盐岩石和沉积物的主要成分，在陆地中则以各种有机物或无机物形式存在于植被和土壤中。
碳循环中的主要功能基因如下表所示：硫循环硫是自然界中最丰富的元素之一，它以不同形式存在，这些不同形式的硫在微生物作用下，可以相互转化，构成了硫的地球化学循环。
微生物在硫循环过程中的作用途径主要有3条，1）是含硫有机物的脱硫作用，2）还原性无机硫的氧化作用力，3）硫酸盐的还原作用。
其中硫酸盐还原菌（SRB）和硫氧化菌（SOB）是推动硫循环的重用微生物。
常见的硫循环相关的功能基因有：土壤硫循环中主要功能基因列表其他功能基因微生物功能积极参与自然界的地球化学循环。
氮气的英语作文初一
氮气的英语作文初一Title: The Marvels of Nitrogen。
Nitrogen, an element abundantly present in our atmosphere, plays a crucial role in the world around us. From sustaining life to enabling various industrial processes, the significance of nitrogen cannot be overstated.Firstly, let us delve into the role of nitrogen in sustaining life. Nitrogen is a fundamental component of amino acids, which are the building blocks of proteins. Proteins are essential for the growth, repair, and functioning of living organisms. Plants, for instance, require nitrogen to synthesize chlorophyll, the pigment responsible for photosynthesis. This process enables plants to convert sunlight into energy, thereby facilitating their growth and development. Moreover, nitrogen is a vital nutrient for soil fertility. Nitrogen-fixing bacteria in the soil convert atmospheric nitrogen into forms thatplants can absorb and utilize, ensuring the health and productivity of agricultural ecosystems.Furthermore, nitrogen finds extensive use in various industrial processes. One of the most notable applications of nitrogen is in the production of ammonia. Ammonia, a compound composed of nitrogen and hydrogen, is a key component in the manufacture of fertilizers. These fertilizers are indispensable for enhancing crop yields and ensuring food security worldwide. Additionally, nitrogen is utilized in the production of explosives, where it serves as a crucial ingredient in compounds such as nitroglycerin and ammonium nitrate. Moreover, nitrogen is employed in cryogenic applications, where its low temperature properties are harnessed for freezing and preserving biological samples, as well as in the production of semiconductor materials.In addition to its terrestrial significance, nitrogen also plays a vital role in the Earth's atmosphere. The atmosphere consists predominantly of nitrogen gas (N2), comprising approximately 78% of the air we breathe. Thisabundance of nitrogen helps maintain atmospheric pressure, which is essential for supporting life on Earth. Furthermore, nitrogen compounds such as nitrous oxide (N2O) and nitrogen dioxide (NO2) contribute to the Earth's greenhouse effect, influencing global climate patterns. However, excessive emissions of nitrogen compounds,primarily from human activities such as agriculture and industrial processes, can lead to air pollution and environmental degradation.Moreover, nitrogen is integral to the functioning of ecosystems, particularly in the nitrogen cycle. Thenitrogen cycle is a biogeochemical process that involvesthe cycling of nitrogen between the atmosphere, soil, water, and living organisms. Various biological processes, such as nitrogen fixation, nitrification, denitrification, and ammonification, regulate the flow of nitrogen within ecosystems. This cycle facilitates the availability of nitrogen to plants and other organisms, thereby sustaining ecological balance and productivity.In conclusion, nitrogen is a versatile andindispensable element that profoundly influences the natural world and human civilization. From its role in sustaining life and supporting agricultural productivity to its diverse applications in industry and technology, nitrogen continues to shape our planet in myriad ways. However, it is imperative that we strive to utilize nitrogen resources sustainably and mitigate the adverse environmental impacts associated with its excessive use. Through responsible stewardship and innovative practices, we can harness the marvels of nitrogen while safeguarding the health of our planet for future generations.。
氧气对非平衡等离子体脱除NO的影响
氧气对非平衡等离子体脱除NO的影响曹春梅;丁庆伟【摘要】在非平衡等离子体脱除模拟气体系统NO-N2中NO的物理化学模型基础上,加入O2,通过对不同O2初始浓度下NO的脱除过程进行数值模拟,跟踪主要成分粒子NO、NO2浓度随时间的变化,得到了O2初始浓度对系统中主要粒子浓度和NO脱除的影响规律.计算结果表明:O2的存在对非平衡等离子体脱除NO有负面影响,O2的加入导致NO的脱除率降低,O2浓度越高,NO的脱除率降低越多;O2的加入使产物中NO2的生成量增加,体系内所生成的NO2是非平衡等离子体和O2共存的产物;O2存在情况下,电子平均能量越高,导致的NO脱除率降低得越多.【期刊名称】《中国电力》【年(卷),期】2014(047)007【总页数】4页(P134-136,149)【关键词】非平衡等离子体;O2;自由基反应;NO脱除;数值模拟【作者】曹春梅;丁庆伟【作者单位】华北电力大学数理系,河北保定071003;华北电力大学数理系,河北保定071003【正文语种】中文【中图分类】O643.10 引言近年来，氮氧化物（NOx）排放造成的大气污染日益严重，对NOx 排放的控制是大气污染控制的重要工作之一。
非平衡等离子体脱除废气中NOx是近年来新兴的物理与化学相结合的废气处理技术，具有开发费用低、处理彻底、无二次污染等优点。
目前，国内外对不同条件下非平衡等离子体脱除废气中的NOx 开展了大量研究[1-7]，手段包括小型试验研究和数学模型计算。
在数学模型计算方法中，主要以NO 和N2 混合气体为模拟系统初始气体成分[5-7]，对NO 的还原脱除进行了较为详细的探讨和深入的分析，但是对初始气体成分中含有O2 时的相关研究成果较少。
由于实际烟气中，含有一定量的O2，本文基于之前已建立的NO脱除反应模型[5]，增加加氧系统，对不同初始氧量下气体系统中主要粒子随时间的演化进行数值模拟，探索O2 的存在及其初始浓度对非平衡等离子体脱除NO的影响规律，考察非平衡等离子体是否可以在烟气脱硝中得到实际应用。
不同施氮量对两种茶园土壤硝化作用和pH值的影响1
中图分类号：S143.1；S153
文献标识码：A
文章编号：1000-369X（2015）01-082-09
Effects of Different Nitrogen Application Rates on Nitrification and pH of Two Tea Garden Soil
WANG Feng1, CHEN Yuzhen1, YOU Zhiming1*, WU Zhidan1, JIANG Fuying1, ZHANG Wenjin1, WENG Boqi2
茶园土壤 pH 值下降，较对照分别下降了 0.16~0.52 和 0.11~0.25，施氮量越大，pH 值下降越多。以上结果表
明，研究中两种茶园土壤硝化作用较强，均存在硝化作用延滞期（11~16 d），有利于茶树对铵态氮的吸收利
用；施氮导致土壤 pH 值降低，加速土壤酸化。
关键词：茶园土壤；氮肥水平；硝化作用；pH
壤。试验地茶园的基本情况见表 1。两种茶园 土壤的植茶年限、茶树生长状况、海拔等条 件基本一致，但两种土壤类型的理化性质差 别很大（表 2）。
土壤类型
Soil type 黄壤 Yellow soil 红壤 Red soil
树龄/a Bush ages 10 8
表 1 试验地茶园的基本情况 Table 1 The basic properties of tested tea gardens