水分对氧化亚氮在土壤中的扩散与还原过程的影响

发布时间：2018-05-11 13:54

本文选题：氧化亚氮 + 扩散　；参考：《山西师范大学》2017年硕士论文

【摘要】：大气中的氧化亚氮(N_2O)是重要的温室气体之一,农田土壤是大气N_2O主要的排放源。定量分析土壤剖面中N_2O的还原量及扩散量,强化土壤中N_2O向N_2的还原过程并削弱N_2O在土壤剖面中的扩散是减少农田N_2O排放的重要途径。近年来,国内外学者对于农田生态系统中土壤N_2O排放的研究屡见不鲜,然而对于土壤N_2O还原量测定的研究还是较少。本文设计了测定土壤中N_2O扩散与还原过程的实验装置,并定量分析了在不同水分条件下N_2O在土壤表层的扩散与还原过程研究。其中实验一设定四种水分梯度W_1(WFPS30%)、W_2(WFPS50%)、W_3(WFPS60%)、W_4(WFPS80%)。结果表明:在室内温湿度恒定条件下,不同水分设计与N_2O处理之间,N_2O排放通量均呈多峰的日变化趋势且具有随机性;在不加入N_2O处理中,随着水分的增加,N_2O排放通量加大。其中,在设计水分含量较高(WFPS 80%)条件下,N_2O日排放通量最高;在较低(WFPS 30%)水分条件下,土壤的通气状况较好,扩散通量最大;在水分适中(WFPS60%与WFPS 50%)条件下的日排放通量与日扩散通量变化差异不明显。N_2O累积通量结果表明:WFPS 80%N_2O累积排放通量最高,当加入N_2O后,其累积扩散通量最低,这表明在高含水量环境下,土壤通气性是影响N_2O扩散的重要因素;WFPS 60%的N_2O累积排放通量及累积扩散通量均高于WFPS50%和WFPS30%。这表明:水分含量在WFPS 60%时,N_2O在土壤剖面中更易发生扩散与还原过程,且N_2O的累积通量及扩散通量最大。总体而言,N_2O的还原量与土壤水分含量呈线性关系,随水分增加,N_2O还原量增大;其中WFPS 80%水分条件下的还原率达60.79%,WFPS 30%水分条件下的N_2O还原率为44.03%。从化学动力学角度而言,WFPS60%的表观速率最高,进一步说明最适宜排放N_2O的水分条件为WFPS60%。为了进一步研究不同水分条件下土壤氮素对表层N_2O的扩散与还原过程的影响,在实验一基础上重新设计三组差异明显的水分梯度WFPS30%、WFPS75%和WFPS100%,结果为:土壤微生物生物量测定结果表明不同水分处理条件下,微生物碳氮含量不同,随着水分的增加微生物含碳量大体呈上升趋势;在不同N_2O处理条件下,相同水分之间土壤微生物碳含量大体相近,在WFPS100%水分设计中,土壤中微生碳含量几乎是最高的,然而微生物氮含量在不同处理之间的变化相对较小;土壤中NH4+-N和NO3--N的测定结果表明:在三种水分处理中WFPS100%水分含量最高,虽在0-10天土壤中硝态氮含量高,反硝化细菌可利用底物进行反硝化作用产生中间产物N_2O,但由于水分缘故,产生的N_2O不易通过土壤孔隙到达土壤表面;培养过程中,氧化还原电位电极和氧电极测定结果表明:WFPS100%环境阻碍了氧气进入土壤及土壤中的扩散,同时土壤呼吸作用消耗大量的氧气使得土壤环境处于低氧环境,低氧环境严重影响土壤硝化细菌的代谢活动,从而影响硝化作用,相对于干旱及湿润环境(WFPS30%WFPS75%)土壤透气性较差,土壤氮源以铵态氮为主。而相较于WFPS100%的淹水环境,WFPS30%和WFPS75%的硝态氮在同化过程中消耗的能量要比铵态氮多;土壤中pH测定结果表明:随着水分的增加,pH值相对增加,并且还可以看出,不加N_2O处理比加入N_2O处理的pH值要高,可能由于加入氧化亚氮后改变了土壤原有的pH条件;土壤中矿质氮含量测定结果表明:不同水分处理条件及不同N_2O处理之间下土壤氮净硝化趋势不同。因而,了解N_2O在土壤中的转化机理及产生过程,从源头上遏制土壤剖面中N_2O产生是减少农田N_2O排放的重要过程。
[Abstract]:The N _ 2O emission flux of N _ 2O is the highest in the soil profile . The results show that the N _ 2O emission flux is the highest under the condition of high moisture content ( WFPS 80 % ) . The results show that the N _ 2O emission flux is the highest under the condition of high moisture content ( WFPS 80 % ) . The results show that the N _ 2O emission flux is the most important factor affecting N _ 2O diffusion . The results showed that the soil microbial biomass of WFPS 100 % was the highest when the water content was higher than that of WFPS 100 % .

【学位授予单位】：山西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S153

【参考文献】