同位素质谱法测定N 2 浓度和丰度方法及其在水稻土反硝化研究中的应用
发布时间：2021-12-15 22:12
反硝化作用是氮素生物地球化学循环中活性氮转变为惰性氮（N2）的重要环节,对维持生态系统氮素平衡具有非常重要的意义。反硝化作用的中间产物氧化亚氮（N2O）是一种重要的温室气体,其代谢产物会破坏臭氧层,与全球变化有密切的关系。在水稻生长期间,土壤在相当长的时间内都处于有利于反硝化作用的淹水厌氧状态,反硝化作用引起的氮损失是稻田肥料氮损失的主要途径之一。因此,研究水稻土的反硝化能力及其气态产物的排放规律,阐明其影响因素,对于提高稻田氮肥利用率,减少活性氮排放具有非常重要的意义。但是由于大气中N2的浓度极高,严重影响反硝化终产物N2浓度的准确测定,急需建立准确测定N2浓度的方法,为深入认识水稻土反硝化作用及产物组成提供技术支撑。本研究基于稳定同位素比质谱仪,建立了同时测定样品中N2浓度和15N丰度的质谱分析方法;基于该方法,采用15N同位素标记方法,开展室内培养试验,研究了不同条件下水稻土反硝化速率和气态产物的排放规律及其影响因素。针对反硝化终产物N2浓度较难准确测定的问题,本研究建立了同时测定N2浓度和15N丰度的稳定同位素比值质谱仪（IRMS）分析方法。使用IRMS的测定结果,绘制了自然丰...
【文章来源】：南京师范大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：136 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１水稻土的氮循环过程（Ｓａｔｏｓｈｉｅ／ｏ／．，２０１１）??Ｆｉｇ．?１．１?Ｎｉｔｒｏｇｅｎ?ｃｙｃｌｉｎｇ?ｉｎ?ｒｉｃｅ?ｐａｄｄｙ?ｓｏｉｌｓ?（Ｓａｔｏｓｈｉ?ｅｔ?ａｌ．，?２０１１）??
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Ｄａｖｉｄ等（２００１）采用质量平衡法评估美国伊利诺伊州地区的氮素收支平衡，他??们将伊利诺伊州视为一个大流域，估算了包括反硝化作用在内的主要氮输入和输??出（图１．５）。氮输入包括肥料氮、大豆固氮以及其他Ｎ２固定和大气沉降，而输出??包括净粮食输出、动物产品输出、河流输出以及田间和溪流反硝化。假设十年期??间的土壤净矿化为零，表明土壤没有增加Ｎ也没有损失Ｎ其中，反硝化输出量等??于输入量减去粮食／动物输出以及河流损失。然而，Ｒｏｙｅｒ等（２００４）随后报道了伊??利诺伊州河流中反硝化作用的测量结果，结果表明质量平衡法可能过高地估计了??河流反硝化作用，Ｄａｖｉｄ的研究还不确定反硝化是否主要发生在田间或溪流／水库??中，并且对于该种尺度的质量平衡也并没有提供反硝化发生的地点以及时间动态??（Ｍｃｌｓａａｃ?ａｎｄ?Ｈｕ，?２００４）?〇??１９??
【参考文献】：
期刊论文
[1]土壤含水量对硝化和反硝化过程N2O排放及同位素特征值的影响[J]. 郑欠,丁军军,李玉中,林伟,徐春英,李巧珍,毛丽丽. 中国农业科学. 2017(24)
[2]森林土壤NO产生的主要途径及其影响因素[J]. 丘清燕,胡亚林. 生态学杂志. 2018(02)
[3]土壤pH影响氧化亚氮（N2O）排放的研究进展[J]. 潘亚男,王娅静,曹文超,郭景恒. 安徽农学通报. 2017(15)
[4]土壤增氧方式对其氮素转化和水稻氮素利用及产量的影响[J]. 胡继杰,朱练峰,胡志华,钟楚,林育炯,张均华,曹小闯,Allen Bohr James,禹盛苗,金千瑜. 农业工程学报. 2017(01)
[5]不同量碳源输入梯度下果园排水沟底泥氮素反硝化与N2O排放研究[J]. 高雪梅,佘冬立,颜晓元,夏永秋. 环境科学. 2016(07)
[6]水稻土和菜田添加碳氮后的气态产物排放动态[J]. 刘燕,王海飞,朱高荻,魏欢欢,何彦芳,高兵,苏芳,巨晓棠. 植物营养与肥料学报. 2016(02)
[7]稻麦轮作体系养殖肥水灌溉对产量、氨挥发和氧化亚氮排放的影响[J]. 孙海军,闵炬,施卫明,李卫正. 土壤. 2015(03)
[8]N2O产生法测定土壤无机态氮15N丰度[J]. 曹亚澄,钟明,龚华,陆国兴. 土壤学报. 2013(01)
[9]应用PLFA方法分析长期不同施肥处理对玉米地土壤微生物群落结构的影响[J]. 于树,汪景宽,李双异. 生态学报. 2008(09)
[10]大气浓度下N2O、CH4和CO2中氮、碳和氧稳定同位素比值的质谱测定[J]. 曹亚澄,孙国庆,韩勇,孙德玲,王曦. 土壤学报. 2008(02)
本文编号：3537233
【文章来源】：南京师范大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：136 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１水稻土的氮循环过程（Ｓａｔｏｓｈｉｅ／ｏ／．，２０１１）??Ｆｉｇ．?１．１?Ｎｉｔｒｏｇｅｎ?ｃｙｃｌｉｎｇ?ｉｎ?ｒｉｃｅ?ｐａｄｄｙ?ｓｏｉｌｓ?（Ｓａｔｏｓｈｉ?ｅｔ?ａｌ．，?２０１１）??
??Ｎ，??■卜层??：??氧化层??ＪＥｈ＞３〇〇ｍＶ??图１．１水稻土的氮循环过程（Ｓａｔｏｓｈｉｅ／ｏ／．，２０１１）??Ｆｉｇ．?１．１?Ｎｉｔｒｏｇｅｎ?ｃｙｃｌｉｎｇ?ｉｎ?ｒｉｃｅ?ｐａｄｄｙ?ｓｏｉｌｓ?（Ｓａｔｏｓｈｉ?ｅｔ?ａｌ．，?２０１１）??反硝化作用是完成氮循环的最后一个过程，也是产生ＮＯ和Ｎ２０的过程土壤中发生反硝化会增加大气中Ｎ２０和ＮＯ的浓度。由于人类活动的日益增加，??尤其是氮肥的生产和使用以及化石燃料的燃烧，使得大气中的惰性氮（Ｎ２；？己经越??来越多地转变为活性氮（Ｇａｌｌｏｗａｙ衫〇／．，?２００４），导致环境中的活性氮在全球范围??内都具有大规模的累积。氮循环的改变以及环境中过量活性氮的输入产生了非常??大的负面影响，如水体的污染、氨的挥发、全球变暖（Ｃｈｅｎ故〇／．，?２０１４）、空气质??量的恶化、森林生态系统被干ｔｆｒ、湖泊和河流的富营养化和酸化（Ｄｒｉｓｃｏｌｌ?ｅ／?＜？／．，??２００１）等。而对于农田生态系统来说
Ｄａｖｉｄ等（２００１）采用质量平衡法评估美国伊利诺伊州地区的氮素收支平衡，他??们将伊利诺伊州视为一个大流域，估算了包括反硝化作用在内的主要氮输入和输??出（图１．５）。氮输入包括肥料氮、大豆固氮以及其他Ｎ２固定和大气沉降，而输出??包括净粮食输出、动物产品输出、河流输出以及田间和溪流反硝化。假设十年期??间的土壤净矿化为零，表明土壤没有增加Ｎ也没有损失Ｎ其中，反硝化输出量等??于输入量减去粮食／动物输出以及河流损失。然而，Ｒｏｙｅｒ等（２００４）随后报道了伊??利诺伊州河流中反硝化作用的测量结果，结果表明质量平衡法可能过高地估计了??河流反硝化作用，Ｄａｖｉｄ的研究还不确定反硝化是否主要发生在田间或溪流／水库??中，并且对于该种尺度的质量平衡也并没有提供反硝化发生的地点以及时间动态??（Ｍｃｌｓａａｃ?ａｎｄ?Ｈｕ，?２００４）?〇??１９??
【参考文献】：
期刊论文
[1]土壤含水量对硝化和反硝化过程N2O排放及同位素特征值的影响[J]. 郑欠,丁军军,李玉中,林伟,徐春英,李巧珍,毛丽丽. 中国农业科学. 2017(24)
[2]森林土壤NO产生的主要途径及其影响因素[J]. 丘清燕,胡亚林. 生态学杂志. 2018(02)
[3]土壤pH影响氧化亚氮（N2O）排放的研究进展[J]. 潘亚男,王娅静,曹文超,郭景恒. 安徽农学通报. 2017(15)
[4]土壤增氧方式对其氮素转化和水稻氮素利用及产量的影响[J]. 胡继杰,朱练峰,胡志华,钟楚,林育炯,张均华,曹小闯,Allen Bohr James,禹盛苗,金千瑜. 农业工程学报. 2017(01)
[5]不同量碳源输入梯度下果园排水沟底泥氮素反硝化与N2O排放研究[J]. 高雪梅,佘冬立,颜晓元,夏永秋. 环境科学. 2016(07)
[6]水稻土和菜田添加碳氮后的气态产物排放动态[J]. 刘燕,王海飞,朱高荻,魏欢欢,何彦芳,高兵,苏芳,巨晓棠. 植物营养与肥料学报. 2016(02)
[7]稻麦轮作体系养殖肥水灌溉对产量、氨挥发和氧化亚氮排放的影响[J]. 孙海军,闵炬,施卫明,李卫正. 土壤. 2015(03)
[8]N2O产生法测定土壤无机态氮15N丰度[J]. 曹亚澄,钟明,龚华,陆国兴. 土壤学报. 2013(01)
[9]应用PLFA方法分析长期不同施肥处理对玉米地土壤微生物群落结构的影响[J]. 于树,汪景宽,李双异. 生态学报. 2008(09)
[10]大气浓度下N2O、CH4和CO2中氮、碳和氧稳定同位素比值的质谱测定[J]. 曹亚澄,孙国庆,韩勇,孙德玲,王曦. 土壤学报. 2008(02)
本文编号：3537233
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