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土壤是大气N2O、NOx和NH3的一个重要来源，尤其是耕作强度高、氮肥施用量大的农田土壤。本研究以长江三角洲大蒜地和华北平原玉米-小麦田为研究对象，系统地研究了这些地区农田土壤N2O、NOx和NH3的交换通量及其影响因素，并对华北平原玉米-小麦田NO和N2O的产生机理进行了深入研究，获得了以下主要研究成果:
(1)对国产GC-ECD仪器进行了改进，仪器测定N2O的精度由原来的＞1％提高到0.31％，克服了CO2浓度对N2O测定的干扰，并且ECD的响应与N2O浓度间呈很好的线性相关性(R2=0.9996)，确保了单点校正方法的可靠性。
(2)发现华北平原玉米-小麦田约80％的N2O排放集中在现有化肥(复合肥和尿素)使用后的10天内;玉米季N2O排放量约占全年总排放的57％-86％;长期使用秸秆还田会大大促进农田N2O的排放;N2O排放存在显著性年际差异。认识到农田土壤温度是导致N2O显著季节性差异的主要影响因素，而土壤湿度是造成N2O年际差异及秸秆还田高排放的主要影响因子。
(3)发现华北农田现有化肥的施用在玉米季可极大地促进NO和NH3的排放，而秸秆还田可以抑制NO和NH3的排放。华北农田季节性NO和NH3的高排放可能对区域光氧化剂O3和细粒子形成具有重要贡献。
(4)基于NO和N2O排放的摩尔比值(NO/N2O)，推测华北农田NO和N2O排放主要来源于施肥后短期内土壤的硝化作用，并被硝态肥与铵态肥的对比实验以及硝化抑制剂(双氰胺)的添加实验所证实。在玉米-小麦全年耕作期内，采用硝态肥替代现用铵态肥可分别减少54％和100％的N2O和NO排放。
(5)华北农田模拟实验发现NO2-与NO3-耦合机制可极大促进N2O排放，土样培养实验发现NO2-对N2O还原酶具有显著抑制作用。因此，我们推测华北农田铵态肥施用后可快速通过硝化过程产生大量NO2-和NO3-，而NO2-对N2O还原酶的抑制作用导致了土壤施肥后N2O的高排放。