开放式和密闭式土柱培养系统的差异性
——以NH3 和N2O 排放为例
2021-01-08米晓君李睿琦张新星高志岭
米晓君,李睿琦,王 丹,张新星,高志岭
(河北农业大学 资源与环境科学学院/河北省农田生态环境重点实验室,河北 保定 071000)
目前我国氮肥用量占全球氮肥用量的30%左右[1],但主要粮食作物的氮肥利用率却只有10.8%~40.5%[2]。氮肥除了被作物本身吸收和土壤剖面中残留,就是以氧化亚氮(N2O)、氨气(NH3)等气态形式排放到大气中,或者硝酸盐淋洗进入水体[3-5]。研究表明,氧化亚氮(N2O)和氨(NH3)是导致我国NHx沉降增加、大气PM2.5浓度上升、温室效应加剧的重要原因之一[6-8]。这不仅增加农业生产成本,还引起了严重的污染环境。因此无论从氮肥利用率上,还是环境影响上,减少氮素损失具有重要意义。
目前,深入研究农田NH3、N2O 排放与环境条件及管理措施的相关关系,客观评估农田土壤的气态氮损失,并提出切实可行的减排措施是本领域的研究热点。近年来,为了深入研究N2O 的生成与转化机制、硝化与反硝化过程中的氮损失途径与控制机制,Well[9]、Lewicka-Szczebak[10]等研发了一种新型的密闭式培养系统。与当前大多数研究采用的开放式培养系统相比,该培养系统可通过控制培养室气体组成,如调节O2、N2、He、乙炔等气体比例,以探究土壤硝化与反硝化过程中氮素气态损失贡献、途径与调控机理,并采用动态培养箱原理测定不同气体排放[11-12]。由于受培养气体昂贵、仪器检测限等多种因素影响,该密闭式自动培养系统的气流速度通常40 ~100 mL/min,这严重低于开放式培养系统中开放条件下土壤与大气的气流交换速率,因此初步推测,与开放式培养系统相比,该培养系统可能因改变土壤氮素气态损失速率而导致土壤氮素转化途径及其相对贡献发生偏离,而针对上述2 种培养系统的对比研究鲜有报道。……
