耕作和施肥对水稻土厌氧氨氧化和反硝化速率的影响

发布时间：2018-05-02 11:54

本文选题：厌氧氨氧化 + 反硝化　；参考：《西南大学》2017年硕士论文

【摘要】：水稻土的氮肥利用率通常只有旱地的一半,我国水稻土的氮肥利用率仅为28.3%,且呈下降趋势。水稻土中N循环过程复杂,除氨挥发、反硝化作用造成大量N素损失外,仍有大量N素以未知形式损失。厌氧氨氧化作用的发现是N循环领域的重大突破,被认为是是另一重要的氮素损失途径。厌氧氨氧化作用对稻田土壤N_2损失的贡献仍不明确。本文旨在探究不同耕作及不同施肥模式下水稻土反硝化潜力,以及紫色水稻土中厌氧氨氧化作用是否存在及其对N_2损失的贡献。供试土壤采集于重庆市北碚区西南大学紫色土长期定位试验基地,选择3种不同耕作和5种不同施肥模式下的中性紫色水稻土。通过乙炔抑制法测定3种耕作模式水稻土的反硝化势及N_2O排放速率。利用~(15)N同位素示踪技术室内培养法测定不同水稻土的反硝化速率及厌氧氨氧化速率。主要结果如下:(1)不同耕作模式对水稻土的反硝化势及N_2O排放速率的影响外源添加50/100 mg N kg~(-1)干土的NO_3-后,均是垄作免耕水稻土中NO_3-含量下降最快,显著高于冬水平作和常规平作(p0.01)。加乙炔抑制的培养瓶中,垄作免耕水稻土中N_20含量上升最快,显著高于冬水平作和常规平作(p0.05)。选择底物充足的12h至24h期间各水稻土N_2O产量表征反硝化势和N_2O排放速率,三种耕作模式下的水稻土的反硝化势依次是:垄作免耕(4.93±0.55 mg N kg~(-1)h-1)冬水平作(4.10±0.07 mg N kg~(-1) h-1)常规平作(2.40±0.14 mg N kg~(-1) h-1),三种施肥模式水稻土之间差异均达到显著水平(p0.05)。垄作免耕和冬水平作模式下的水稻土,其N_2O排放速率显著高于常规平作(p0.05),垄作免耕和冬水平作之间差异不显著。(2)不同耕作及施肥模式对水稻土反硝化速率的影响不同耕作模式下水稻土反硝化速率介于2.85~4.20 nmol N g-1h-1,冬水平作和垄作免耕水稻土的反硝化速率显著高于常规平作(p0.05)。不同施肥模式条件下水稻土的反硝化速率介于1.58~4.00 nmol N g-1h-1,其中不施肥水稻土的反硝化速率显著低于施肥土壤,有机无机配施和无机肥增量施用条件下水稻土反硝化速率最高。反硝化速率与土壤有机碳、全氮和C/N间呈显著相关关系(r=0.762)。(3)不同耕作及施肥模式对水稻土厌氧氨氧化速率的影响不同耕作和施肥模式下水稻土中均发生厌氧氨氧化作用。冬水平作和垄作免耕水稻土厌氧氨氧化速率分别为1.09±0.18 nmol N g-1 h-1和0.82±0.33 nmol N g-1h-1,显著高于常规平作水稻土0.42±0.10 nmol N g-1h-1(p0.05)。不同施肥模式下水稻土厌氧氨氧化速率变化范围在0.22-0.53 nmol N g-1 h-1之间,大致随着施肥量的增强而增加。厌氧氨氧化速率与土壤C/N和土壤有机碳之间呈极显著显著相关关系(p0.01),与土壤全氮呈显著相关关系(p0.05)。不同紫色水稻土中厌氧氨氧化作用对N_2产量的贡献率在8.56~20.62%。就水稻土利用方式而言,不同耕作模式下的水稻土中厌氧氨氧化作用对N_2产量的贡献率高于不同施肥模式的水稻土。不同施肥模式之间随着施肥强度的增强,厌氧氨氧化对N_2产量的贡献率也就越高。本文通过室内培养法探究了不同耕作和施肥模式下水稻土中厌氧氨氧化活性,以及三种耕作模式水稻土的反硝化势以及N_2O排放速率。主要可得到如下结论:(1)紫色水稻土中明显发生厌氧氨氧化和反硝化作用。Anammox对N_2产量的贡献率为8.56~20.62%,反硝化为79.38~91.44%;(2)垄作免耕和冬水平作水稻土的反硝化速率和厌氧氨氧化速率均显著高于常规平作水稻土;(3)有机无机配施条件下水稻土的反硝化速率和厌氧氨氧化速率均显著高于其他施肥条件水稻土,不施肥处理最低。稻田生态系统中的氮素循环过程及N_2平衡需要被重新评估。
[Abstract]:The results were as follows : ( 1 ) The N _ 2O production rate of paddy soils in paddy soils was significantly higher than that in winter . The results were as follows : ( 1 ) The N _ 2O production rate of paddy soils was significantly higher than that in winter . ( 3 ) The ratio of anaerobic ammonia oxidation to N _ 2 production was significantly higher than that of conventional paddy soils ( P < 0.01 ) . The rate of anaerobic ammonia oxidation in paddy soils varied from 8.56 % to 20.62 % , and the rate of denitrification was 79.38 ~ 91.44 % . The rate of denitrification and anaerobic ammonia oxidation in paddy soils varied significantly from 0 . 22 - 0 . 53 nmol / N g - 1 h - 1 .

【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S153

【参考文献】