臭氧升高缓解增温诱导的麦田N2O和NO排放：机制与全球变化模型启示

《Agriculture, Ecosystems & Environment》：Elevated ozone mitigates warming-induced N 2O and NO emissions in an intensified wheat field

本文通过三年田间实验，揭示了在气候变暖背景下，臭氧（O3）浓度升高可显著抑制麦田氧化亚氮（N2O）和一氧化氮（NO）的排放。研究阐明了土壤溶解性有机碳（DOC）、铵态氮（NH4+）和硝态氮（NO3-）等关键因子的调控作用，强调了将高浓度O3的抑制效应纳入全球变化模型对准确评估农田氮氧化物排放的重要性。

　　

Highlight

土壤 N₂O 和 NO 排放

在施肥后一周内，我们观察到了数个N₂O的排放峰值（图略）。对照（CK）、高臭氧（E-O₃）、增温（W）以及高臭氧与增温复合（E-O₃W）处理下，小麦生长季的平均N₂O通量分别为79.1、66.1、94.1和77.3微克/平方米/小时。除了2022年小麦生长后期，高臭氧和增温处理在施肥后以及小麦生长后期均显著影响了N₂O的排放（图略）。平均而言，E-O₃处理使N₂O通量显著降低了15.7%至17.2%，而W处理则使N₂O通量显著增加了12.4%至29.1%。

讨论

本研究显示，各处理下的土壤N₂O和NO排放遵循一致的变化模式，即在施肥后和小麦生长后期出现较高水平。施肥通过为土壤硝化作用和反硝化作用提供底物，驱动了农田氮氧化物的排放。同时，温度和土壤水分填充孔隙度（WFPS）是NO排放的主要环境驱动因子。

结论

我们的结果表明，高臭氧和增温处理在施肥后和小麦生长后期对土壤氮氧化物（N₂O和NO）排放有显著影响。高臭氧显著降低了氮氧化物排放，而增温则显著增加了排放。高臭氧和增温对土壤N₂O排放的影响主要与土壤溶解性有机碳（DOC）、铵态氮（NH₄⁺）和硝态氮（NO₃^-）有关。增温主要通过降低土壤水分和升高温度来刺激N₂O排放。