裂缝条件下稻田土壤中N_2c2_O的释放和氮溶质运移的机理研究

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1、中文摘要土壤中不同的水分状况对土壤中氨素运移和N20释放产生重要影响。水稻土逐渐变干和干湿交替条件下产生裂缝的现象，显著改变了土体中最基本的物理和化学性质，包括土壤三相比、土温变化、氧化还原状况、水分传导系数以及土壤微生物的特性等。本文模拟了淹水、逐渐变干、湿润状态、干湿交替等不同的水分状况下，加入不同量的硫酸铵肥料和硝化抑制抑制剂DCD的土柱和田间实验来探讨土壤中N20释放规律和渗漏液中氮素运移规律以及与氮有关的还原酶活性的变化，试图阐述稻田裂缝条件’FN20的释放规律和渗漏液中氮溶质运移。在此基础上。还利用DNDC模

2、型来模拟利比较了稻田释放N20的规律，以期得到适合南方稻田N20排放模拟的模型。取得了如下结果：(1)水稻田N20排放通量的较大值主要出现在三次烤田期。对田间N20排放影响虽大的因素分别是土壤含水量(x1)，土温(x2)}llEh(x3)，它们对N20排放拦(Y)的影响可以用公式Y=-1498．95+2895．48XI+50．63X2—96．99X1*X2+0．006X2*X3表示。烤田前稻田十壤中羟胺还原酶活性的强弱与N20的排放存在显并线性负相关关系。氮肥和磷肥对十壤中产生N20的贡献土要在水稻生K中后；}Jj，即从

3、第一次烤Itl起(移栽Ifi彳34d)，都表现为对N20排放的促进作用。而低氮水平对N】O排放的刺激作川没有高氮的刺激刑N20排放明显，JS[．N2处理(】80kgYha"1)、N1处理(90kgNha"’)和NO(没有施肥)之问的平均N20排放著异不显措。住水稻生氏中后期(第一次烤田后)，较高水平的氮肥加入即，N3处理(270kgNha"1)雨IN4处理(360kgNha"1)能强烈刺激N20排放。(2)土壤裂缝形成对若干土壤酶活性的影响差异很大。质地粘重的青紫泥和黄斑田土壤在自然干燥过程中会产生裂缝，但粉砂性的小粉土

4、在整个培养过程中没有出现裂缝。青紫泥和黄斑田在裂缝演变过程中，裂缝的单位面积总长度，晟大宽度以及最大深度都遵循着一定的规律。水稻土在自然干燥过程中，有无裂缝对于土壤中硝酸还原酶和羟胺还原酶活性变化影响显著，但是亚硝酸还原酶活性的演变与土壤产生裂缝没有明显关系。在水稻分蘖期的烤田过程中，随着稻田土壤的含水量的逐渐减少，土壤中硝酸还原酶活性急剧降低，羟胺还原酶活性呈波浪型变化，几乎检测不到亚硝酸还原酶活性。(3)裂缝的产生影响土体的氧化还原状态，改变土壤渗漏液中Eh值，进而影响土壤渗漏液中氮的形态分配比例。在自然干燥过程产生

5、的裂缝显著增加土壤渗漏液中硝态氮和亚硝态氮浓度，但是对铵态氮浓度的变化没有影响很小。裂缝的平均体积、平均面积、平均深度与土壤渗漏液中硝态氮浓度之间存在线性负相关关系。硝态氮浓度的变化影响着士壤渗漏液中皿硝态氮浓度。没有裂缝产生的小粉士土壤渗漏液中Eh值与硝态氮、孤硝态氢存在显著的负相关关系。有裂缝产生的青紫泥和黄斑田中土壤渗漏液中Eh值与硝态氮、亚硝态氮和总氮之间没有显著的相关关系。裂缝的出现影响着土壤渗漏液中氮溶质运移和土壤中N20气体的释放，另外还改变了土壤中N20的时变化规律。(4)不同的水分管理状态下，所有处理的

6、渗漏液中N如浓度都是超饱和的。不同的水分管理状态会对土柱渗漏液中溶质的运移产生不同的影响：不同的水分处理可以导致渗漏液中铵态氮浓度含量不一样，施肥逐渐变干处理(D)的渗漏液中铵态氮浓度展高，其次是淹水处理(E)，最小的是湿润处理(F)。E处理中渗漏液中硝态氮和亚硝态氮浓度明显高于D和F两种处理。D处理的土壤中释放的N20通量明显高于E和F处理，且呈波动变化。此外也对土壤释放N20产生不同的效果。(5)不同起始开裂强度和不同量的硫酸铵的实验表明，施肥量越多，渗漏液中铵态氮浓度越高。施氮肥量只对渗渊液中铵态氮有显著影响。不同

7、始起开裂天数只对渗漏液中N20浓度变化有显著影响。(6)硝化抑制剂DCD对裂缝条件F的氮素运移的影响实验表明，从不同量的硫酸铵加入与不同的开裂强度下的对照实验可得山渗泌液中铵态氮浓度与肥料的施入量呈正相关，但是与开裂强度的关系却没有肥料加入的处理明显，渗漏液中皿硝态氮和口H各处理之间的差异不明显，渗漏液中硝态氮和N：O含量与肥料和开裂强度的关系复杂，数据分析也表明，不同的肥料加入量导致影响土体释放N20的规律也不一样，这说明裂缝的存在影响着肥料释放N20的潜力：而淹水+硫酸铵+DCD逐渐变干处理实验与对照相比，DCD的加

8、入并没有在裂缝产生过程中起到抑制的效果，因而也导致了整个过程中土体释放的N20通量比对照高：但是在不同的裂缝强度下，再淹水加入相同量的硫酸铵和不同量的DCD实验却可得出DCD对土体中N20的释放具有不同抑制效果，DCD对于抑制开裂条件下先淹水再逐渐变干过程中土壤释放的N20的抑制是非常有效的。(7)DNDC模型能够较