土壤性质 石灰性始成土,有粉砂壤土的结构。
2、田间处理
种植 周期
二熟制轮种制度
对比实验
施肥和未施肥 随机的选择三个地块
类型 方式
灌溉 处理
一次和四次
其他 处理
玉米秸秆切碎
冬小麦 10月上旬次年6月中 旬 夏玉米 （6月下旬9月下旬）
小麦
玉米
类 型
小 麦
玉 米
基肥 /kg
162N 115N+ +105 110P+ P+60 110K K 108 115
硝化作用和反硝化作用
硝化作用
3、氮氧化物的来源
一般认为约 70％的排放 是自然产生
海洋、热带及温 带土壤、森林、 草地、地下水
源
30％由 人类活 动引起 6.7x10-6 t/y
化石燃料燃烧 生物质燃烧 工业生产过程
农田生态系统中 70％源于土壤排放
主要由于氮肥的使用
4、氧化亚氮排放现状
全球排放
基于累计排放量，各个土壤样品在增施氮肥后增加的N2O或 NO排放量与氮肥增施率之比。 公式： EFd= 100（EF - E0）/RF 其中，EF代表年度或季度来自于施肥土样的N2O或NO排放量， EO代表年度或季度来自于未施肥土样的N2O或NO排放量。 RF代表氮肥的增施率。
直接排放系数的标准误差（SEEFd
均值0.7%（全球施肥地）
0.24-0.54%（同土壤不同作物） 1.75-3.5%（非石灰土）
结论：我们建议，在有机碳含量介乎于4.5 到15.6克每千克的
高地石灰性土壤中施氮肥后的N2O和NO的年直接排 放系数被分别推荐为0.54±0.09％和为0.45±0.03％。
The
End

总施 250 60 水量 mm mm 次数 4次 1次
小麦地收割 残株和麦草
玉米地
追肥 /kg
三
小麦地
数据监测
小麦地 小麦秸秆还田
检测 设备 检测 时间
静态采样箱 电子捕获色相色谱仪 活性炭过滤器 特氟隆管 数字温度计等。 降水、灌溉后立即 翻耕后的3-14天内 残株遗田每2-3天
试验田 通量检测
NO-3的浓度 均值：8.4 ±0.4 （0.4mg N kg-1 SDW） 最值：0.6-20.9 DOC （mg C kg-1 SDW） 均值：35.4±1.2 最值：15.2-71.2
土壤湿度
高湿度（WFPS>70%） 表2 a-b图
施尿素后产生的较低铵含量和硝 酸盐含量，并以此导致了较低水 平N2O和NO排放。 第一，在这段时期内土壤的温度 只有10℃，对尿素分解而 言太低条件不佳。 第二，尿素分解时的矿质氮释放体 迅速被强烈的小麦生长占据。 第三，一部分由尿素衍生的氨可能 通过挥发已从石灰性土壤中流失
Ding et al. (2007) and Meng et al
丁和孟在华北平 原南部的田间试 验、刘等在华北 平原西部的小麦 和玉米轮作试验 实验都获得了相 似的研究结果。
结论：相比较轮作时施肥-灌溉结合产生的N2O，单 纯施肥所产生的N2O量小且持续的时间更短。
讨论3：有机氮和土壤湿度对N2O和NO排放的影响
结论：在其他条件不变前提下，有机氮含量与N2O和NO排放成
正相关。 干燥条件有利于土壤释放NO，潮湿的条件有利于土壤释放N2O
讨论4、碳源物能否成为限制反硝化作用和N2O的排放一个重要
因素
结论：通过实验对比，添加葡萄糖和硝酸钠基质后促进
了大量N2O和CO2排放。 因此，在碳源物充足的情况下，反硝化作用强烈，会 产生大量N2O 排放。
0.44±0.04%
未施肥 （EF） 施肥 （Eo） EFd
5、实验室实验测得的N2O和CO2通量
添加基质总是显著的刺激 了N2O累计排放量。培育 期的第11天， 随着N2O的排放，约0.03% 的NI和3.20%的GLNI以 NO3-形式和0.26%的AM以 NH+4形式流失。 添加基质与未添加基质对比，添加基质后的N2O和CO2排放增率
5、华北平原氮氧化物排放
种 植 特 征
种植面积大：3000000平方米 种植制度 ：冬小麦和夏玉米
施肥 量大 但利 用率 低
灌
田间管理方式——
漫
硝化 作用 和反 硝化 作用 加剧
N2O 和NO 排放 量增 加
A 、调查研究同一地区N2O和NO排放年排放量及其 直接排放系数。 C 、在田地里施氮肥之后漫灌能否促进高 强度的N2O和NO排放量。 D 、碳物质能否成为限制反硝化作用和 N2O的排放一个重要因素。
七月和八月中旬， N2O和NO排放量小
施 肥
3、N2O和NO排放与土壤矿质氮和湿度之间的关系
土壤无机氮浓度变化能够对35%N2O和NO通量总和变异解释
施肥20天内NO向N2O转化的比率为56%，但土壤水分对全年NO向 N2O转化的比率只有15％
4、年度和季节的N2O和NO直接排放系数
气体 作物 处理 N2O（kg N ha-1） 小麦 0.3±0.05 2.4±0.3
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气体 处理 CK NI GL GLNI AM N2O 1 14 500 1170 53 CO2 第4位 第5位 第1位 第2位 第3位
五
讨论与结论
讨论1: 灌溉或降水对N2O和NO排放的影响
本实验
一致研究结果
Crill et al 2000年研究
由灌溉或降水引起 的氮流量的变化导 致了N2O和NO排放 的剧烈变动。 灌溉和降水控制 73%N2O和88% NO年排放量。
华北平原小麦与玉米轮作体系下 石灰性粉砂土N2O和NO年排放量
报告人：李彬波 2014年4月3日
Contents
一 二 三 四 五
引 言 实验材料和方法 数据检测 研究结果 讨论与结论
一
引
言
1、为什么要研究氧化亚氮气体？ 因为氧化亚氮是最重要的温室气体之一，有重大危害 产生温室效应 氧化亚 氮温室 气体的 危害 破坏臭氧层 形成酸性降水 光化学反应
室内对比实验 目的：
研究氮和碳的可用性对N2O排放的影响
处理方式：
样品
培 养 七 天
处理
不加任何肥料 300kg C ha-1硝酸钠 5348kg C ha-1葡萄糖 300kg N ha-1葡萄糖和硝酸钠
CK NI GL GLNI
AM
180kg N ha-1硫酸氨
数据分析与统计方法
直接排放系数（ EFds ）：
由灌溉或暴雨后覆盖在地表 的秸秆等作物残渣分解加速 造成的。可以刺激高强度的 反硝化作用及N2O的排放。
2、试验田的N2O和NO通量
气体 作物 处理
N2O（μ g N m-2 h-1） NO（μ g N m-2 h-1）
小麦
玉米
最值
-6.9-99.9
小麦
玉米 始终很低 微弱上升
未施肥 施肥
102.3±44.7 90.8±40.5 1800±500 300±60
讨论5、施肥田块的N2O和NO的年直接排放系数
内容
（Efd）
本实验 （大小）
属于
0.59±0.04% < >
前人实验
0.22-1.53%（全球施肥地）
0.61-0.95（华北平原小麦-玉米-棉花轮作） 0.10-0.48%(juetal和meng等同土壤作物)
N 2O
NO
（EFd）
<
0.44±0.04% 属于 <
对象 内容 比较 NH+4+NO3斜率 1.11 截距 0.18 斜率 (-2.81 — -1.39) （-6.14— -0.93）
WFPS
截距 （0.44-1.48） （0.64-3.82）
本次实验
前人实验 <1.11 (-0.02-1.08) 回归方程：y=ax +b
R^2 与 P
两者关系参数值的变化可能是由土壤性质、气候条件、生态系统类型或实验 方法的差异引起的。这意味着，以土壤矿质氮含量和湿度作为独立变量的简 单实验模型不适用于在不同地点估算氮痕量气体通量
人类活动使大气中 N2O浓度由工业化前 270ppbv增加到目前 321ppbv。农业耕种 土壤作为大气氮氧化 物的主要来源，贡献 约1.7-4.8 T g N yr-1到 大气 层中，占总量 的12%-34%。 中国排放
我国是农业大国， 由农 业产生的N2O量约占全 球总排放量的1.0％～1.5 ％ ，这其中约72％来自 农田排放。由于耕地减 少，人口对粮食的需求 使得越来越多的肥料被 施入农田以提高粮食产 量，导致我国N2O的年 排放总量呈增加趋势。
0.76±0.10％
NO（kg N ha-1） 小麦 0.2±0.02 1.1±0.1
0.33±0.05%
玉米 0.2±0.04 1.6 ±0.04
0.44±0.02%
轮作总和 0.5±0.02 4.0±0.2
0.59±0.04%
玉米 0.2±0.1 1.9±0.2
0.52±0.05%
轮作总和 0.4±0.05 3.0±0.2
温室效应
2、土壤中氮氧化物产生机制
生物过程
硝化作用
指土壤中硝化微 生物在通气良 好条件下，将 铵氧化为亚硝 酸或硝酸的过 程，主要产物 为NO3-，其中 释放部分N20 反硝化作用 是在缺乏氧气的 嫌气条件下， 由反硝化细菌 将硝酸盐和亚 硝酸盐异化还 原为气态氮的 微生物过程。
化学过程
化学反硝化 是NO3-或NO2被化学还原剂 还原成为N2或 N20的氧化物 的过程。
采样 时间
当地时间上午9：:0-11:00
5个N2O样，用60ml注射器每8分钟取一个 2个NO样，在最开始和最后取。