豆類作物生長對土壤氧化亞氮排放的影響機理探討

《豆類作物生長對土壤氧化亞氮排放的影響機理探討》是依託湖北大學，由楊蘭芳擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：豆類作物生長對土壤氧化亞氮排放的影響機理探討
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：楊蘭芳
• 依託單位：湖北大學

項目摘要

氧化亞氮不僅具有強烈溫室效應，而且還會破壞大氣臭氧層，農業生產是大氣氧化亞氮的重要源，研究植物生長對土壤氧化亞氮排放的影響機理對於控制和減少農業生產中的溫室氣體平排放十分重要，但是植物生長下尤其是豆類植物生長下土壤氧化亞氮排放機理的尚不清楚。本項目利用氣相色譜和同位素質譜等現代技術手段，通過對不同作物生長下土壤氧化亞氮排放、氮15同位素和根際硝化與反硝化活性的分析，研究豆類和非豆類作物生長下土壤氧化亞氮的排放特徵，共生固氮和肥料氮對土壤氧化亞氮排放的影響和作物生長對土壤硝化和反硝化作用的影響，分析共生固氮在土壤氧化亞氮排放中的作用，闡明豆類和非豆類作物生長下土壤氧化亞氮的排放機理，為合理控制和減輕農業生產中的土壤氧化亞氮排放提供科學支撐，對促進豆類植物生產及其共生固氮的利用和農業可持續發展具有重要的理論和實踐意義。

結題摘要

通過盆栽實驗、根際模擬實驗和室內培養實驗研究了豆類和非豆類作物生長土壤N2O的排放特徵和作物生長對土壤環境的影響，以解釋豆類作物生長對土壤N2O排放的影響機理。 盆栽實驗表明，種作物土壤的N2O排放數量低於裸土，而且不同時期排放量對排放總量的貢獻不同，而裸土在不同時期的貢獻相對均勻。大豆土壤苗期和成熟衰老期的土壤N2O速率高，旺盛生長期的土壤N2O排放速率低，而棉花土壤在前一半生長時間裡的土壤N2O排放速率高，後一半生長時間裡的排放速率低。裸土、大豆土和棉花土的N2O排放速率與氣溫各不相同。 大豆土壤的N2O排放總量和平均速率高於相同條件的玉米土壤，大豆土壤和玉米土壤N2O排放速率的季節變化的差異主要在衰老期，大豆衰老期的根系腐爛顯著促進了土壤N2O排放。氮肥用量增加，對裸土N2O的促進作用更強。 分析盆栽實驗後的土壤表明，作物生長降低了土壤硝態氮、無機氮和總有效氮的含量，增加了水解有機氮的含量，同時也降低硝態氮和無機氮占總有效氮比例，增加了銨態氮和水解有機氮占有效氮的比例。大豆比棉花、玉米和高粱等非豆類作物更能促進水解有機氮的比例，降低銨態氮的硝化率，提高銨態氮肥的轉化率和利用率。 根際模擬實驗表明，作物根際土壤的理化性質不同於非根際土壤，種作物土壤的理化性質也不同於裸土。大豆根際土壤與非根際土壤在有效氮構成、pH、腐殖質含量與構成、過氧化氫酶活性、脲酶活性、硝酸還原酶和亞硝酸還原酶活性等方面均與棉花、玉米、高粱等非豆類作物不同。 後茬土培養實驗表明，在不添加氮素的情況下，大豆後茬土的N2O排放高於裸土，而玉米土的排放低於裸土。在添加氮肥的情況下，大豆和玉米後茬土促進了土壤N2O排放，添加硝態氮的情況下大豆後茬土的促進作用更強。四種肥料在玉米後茬土的排放模式與裸土相同，表明玉米後茬土不改變肥料的N2O排放模式，大豆後茬土不僅改變肥料在土壤中N2O排放數量，也改變其排放模式。