《添加碳對累積硝態氮的固持及減少損失的機制》是依託中國農業大學，由巨曉棠擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：添加碳對累積硝態氮的固持及減少損失的機制
- 依託單位：中國農業大學
- 項目負責人：巨曉棠
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
我們前期研究發現，華北平原土壤具有很強硝化與礦化能力、很弱固持和反硝化能力，導致土壤容易累積大量硝態氮，可能是因為碳投入低，微生物不能有效地將無機氮轉化到有機氮庫中。本項目擬採用15N示蹤、室內培養、Robot連續自動培養、田間長期定位試驗和室內分析相結合的方法研究：（1）碳源有效性及與無機氮比例對累積硝態氮向土壤有機氮庫轉化的數量和形態；（2）碳源有效性及添加比例對轉化過程中反硝化氣體損失量和產物組成（N2O, NO, N2）的影響；（3）田間條件下碳氮投入比例對培育土壤有機氮庫和減少淋洗與N2O排放的影響機理。在理論上闡明像華北平原這種典型農田土壤（高pH、高硝化潛勢、低NH4+-N濃度和低有效碳含量），通過添加碳源促使累積硝態氮轉化為土壤有機氮庫，同時避免產生大量溫室氣體（N2O）的機制。為降低累積硝態氮淋洗或反硝化損失，促進農田累積硝態氮固持和有機氮提升，減少其環境風險提供理論依據
結題摘要
我們前期研究發現，像華北平原典型農田土壤（高pH、低NH4+-N濃度和低有機碳含量），具有很強的硝化與礦化能力、很弱的固持和反硝化能力，導致土壤中容易累積大量的硝態氮。能否通過給土壤添加不同有效性碳源，使硝態氮固定在有機氮庫中，在作物生長期又通過礦化供氮，應該是減少硝態氮累積和淋洗的重要途徑。但該過程可能伴隨著反硝化損失增加的風險。這兩個有利和有弊相反過程的強度大小及控制條件是值得研究的科學問題。本項目套用15N標記培養實驗、Robot自動培養系統及田間長期定位試驗，主要研究：（1）碳源有效性對累積硝態氮向土壤有機氮庫轉化和N2O排放的影響；（2）碳與無機氮比例對累積硝態氮轉化和N2O排放的影響；（3）碳源有效性及添加比例對累積硝態氮轉化過程中氣體損失的影響及機理;（4）碳氮投入比例對培育土壤有機氮庫和減少淋洗與N2O排放的影響機制。 結果表明，碳源添加增加了微生物活性，提高了SMBN和SMBC含量；明顯促進了NO3-N向SON轉化，葡萄糖添加處理較玉米秸稈更能促進NO3-N向SON的固定(25.0 Vs 9.4 mg kg-1)，但葡萄糖添加處理也顯著促進了N2O的排放，隨碳源有效性的增加，N2O排放量增強。不同小麥秸稈添加量(C:NO3-N分別為10:1、25:1、50:1)的培養試驗表明，隨著碳源數量的增加，NO3-N轉化為SON的數量也顯著增加，N2O-N的總排放量也增加，但C:N為50:1的N2O-N排放量與25:1之間的差異不顯著。增加碳源數量降低了土壤中NO3-N含量和豐度，提高了NH4-N豐度。碳源添加量和有效性顯著影響累積硝態氮固持過程中反硝化氣體損失量和產物組成，加C會消耗O2，且加C越多，O2消耗越多；O2的消耗會促進NO3-的反硝化作用，導致N2O的大量產生，且在高C/NO3-比土壤中，反硝化作用使得NO3-最終大量生成能被環境所接受的N2；碳源添加比例越高，N2O轉化為N2的時間越早；加C同時會促進NO3-的DNRA過程，從而增加了累積硝態氮向銨態氮的轉化。因此，可通過向土壤添加難分解的碳源（如禾本科作物秸稈），能以最小的環境代價促進華北平原高累積NO3-N固定在有機氮庫中，在作物生長期又通過礦化作用為作物供氮，從而顯著降低硝態氮淋洗和N2O排放。研究結論能夠為土壤有機氮庫的培育及減少環境污染提供理論依據。
