论文部分内容阅读
紫色土是亚热带地区的一种非地带性土壤,也是我国南方重要的旱作土壤之一。四川地区的紫色土硝化作用强烈,保氮能力弱,硝态氮淋失和径流损失是其重要的氮损失途径和污染来源。高氮肥施用量、低氮素利用率以及施肥带来的环境污染问题亟需解决。为探讨硝化抑制剂对紫色土氮转化过程及N2O排放的影响,本研究通过室内培养试验,首先探讨四种硝化抑制剂(双氰胺(DCD)、3,4-甲基吡唑磷酸盐(DMPP)、2-氯-6-三氯甲基吡啶(Nitrapyrin)、对羟基苯丙酸甲酯(MHPP))对四川地区石灰性紫色土无机氮含量、净硝化速率及N2O产生速率变化特征的影响,并以酸性紫色土作对比。其次,再结合15N同位素稀释法,分析上述四种硝化抑制剂对石灰性紫色土初级硝化和矿化速率,以及N2O产生途径及其占硝化产物的比重的影响。最后,通过15N示踪厌氧培养试验,研究硝化抑制剂(DMPP、Nitrapyrin、MHPP)和葡萄糖(Glucose)对石灰性紫色土反硝化潜力及其产物组成的影响。研究得到以下结论:(1)与对照处理相比,四种硝化抑制剂均能抑制两种土壤中NH4+-N向NO3--N的转化,同时降低N2O的排放,但是抑制效果存在差异。其中,对石灰性紫色土硝化速率的抑制效果为MHPP(93%193%)>Nitrapyrin(91%191%)>DMPP(9%58%)>DCD(6%14%),对酸性紫色土硝化速率的抑制效果为MHPP(76%116%)>Nitrapyrin(62%109%)>DCD(59%75%)>DMPP(26%43%)。硝化抑制剂对石灰性紫色土和酸性紫色土N2O产生总量的抑制效果分别为46%76%和32%54%。(2)四种硝化抑制剂的加入均能显著降低石灰性紫色土的初级硝化速率,但对初级矿化速率没有显著影响。整个培养期内,各硝化抑制剂对石灰性紫色土平均初级硝化速率的抑制率为Nitrapyrin(97%)>MHPP(85%)>DCD(35%)>DMPP(32%)。DCD、DMPP和Nitrapyrin处理分别抑制了73%、77%和65%的土壤N2O产生总量,而MHPP处理土壤的N2O产生总量是CK处理的3.5倍。各处理土壤中,硝化过程对N2O产生的贡献比例为71%89%,其中MHPP显著降低了该比例。各硝化抑制剂的加入都能显著降低N2O在硝化产物中的比重。(3)各硝化抑制剂和葡萄糖的加入对石灰性紫色土的反硝化潜力的影响均无显著影响,分别为CK:0.44 mg N kg-1·h-1、DMPP:0.44 mg N kg-1·h-1、Nitrapyrin:0.44mg N kg-1·h-1、MHPP:0.46 mg N kg-1·h-1、Glucose:0.42 mg N kg-1·h-1。各处理土壤的N2O产生量占N2和N2O产生量总和的0.50%0.55%,因此本研究中N2是反硝化作用的主要产物。Glucose和DMPP对石灰性紫色土N2O和N2的产生总量的抑制效果分别为3.37%和0.24%,Nitrapyrin和MHPP则分别促进了0.52%和5.92%的产生总量。综上所述,各硝化抑制剂均能有效抑制硝化过程的进行,对反硝化作用的直接影响不显著。DCD、DMPP和Nitrapyrin对供试土N2O产生量均表现出较强的抑制效果,MHPP对N2O排放的作用效果因氮肥种类和剂量的不同差异较大。研究结果可为田间条件下进一步制定针对紫色土的农业管理措施,合理施用氮肥和硝化抑制剂并降低施氮引起的环境风险提供科学依据。