粪肥的施用方式与土壤湿度及硝酸盐的有效性相互作用，共同影响土壤中氮氧化物的排放量

《Biology and Fertility of Soils》：Manure distribution interacts with soil moisture and nitrate availability in controlling soil N2O emissions

农业中牛粪施用方式（混合施用或分层施用）对氮氧化物排放的影响，通过28天培养实验研究发现，混合施用比分层施用的N?O排放量高4-13倍，且排放源在基质势不同时存在显著差异，反硝化作用在湿润土壤（-30 hPa）中贡献率达81%，而硝化作用在干燥土壤中占主导。

　　

摘要

田间施用的粪肥是农业中氮氧化物（N₂O）排放的主要来源，但粪肥分布对排放的影响尚不明确。通过为期28天的培养实验，我们研究了牛粪（施用量为100公斤总氮/公顷）的分布方式如何在三种不同的基质势（\(\:\psi_m\)，即-30、-50或-100 hPa）下影响矿物氮的动态变化及氮氧化物（N₂O）的排放及其来源。这三种基质势分别对应67%、59%和51%的孔隙空间含水量。在每种基质势下，粪肥要么与土壤均匀混合，要么作为层状物质置于两个土壤相之间，或者不添加任何粪肥。为了研究氮氧化物（N₂O）的来源，我们对土壤中的硝酸根离子（NO₃^?）进行了¹⁵N标记。实验监测了矿物氮的动态变化、二氧化碳（CO₂）和氮氧化物（N₂O）的通量，以及土壤中硝酸根离子和氮氧化物中¹⁵N的富集情况。结果表明，粪肥的分布方式对氮氧化物排放有显著影响：混合施用的粪肥产生的氮氧化物排放量是分散施用的4至13倍，分别占施用氮量的0.47%至4.8%和0.09%至0.36%。在-30 hPa的条件下，混合施用粪肥时氮氧化物排放量和硝酸根离子的去除主要发生在第一周，其中反硝化作用占氮氧化物排放量的81%。相比之下，分散施用粪肥时氮氧化物排放量在第三天开始下降，且硝酸根离子的消耗量也显著减少。在-50 hPa和-100 hPa的条件下，硝化作用是氮氧化物排放的主要来源。硝酸盐的可利用性可能是混合施用粪肥导致氮氧化物排放量较高的原因。这种分布方式对那些假设土壤中可降解碳和硝酸根离子（NO₃^?）均匀分布的模型具有重要的启示意义。

田间施用的粪肥是农业中氮氧化物（N₂O）排放的主要来源，但粪肥分布对排放的影响仍不甚清楚。通过为期28天的培养实验，我们研究了牛粪（施用量为100公斤总氮/公顷）的分布方式如何在三种不同的基质势（\(\:\psi_m\)，即-30、-50或-100 hPa）下影响矿物氮的动态变化及氮氧化物（N₂O）的排放及其来源。这三种基质势分别对应67%、59%和51%的孔隙空间含水量。在每种基质势下，粪肥要么与土壤均匀混合，要么作为层状物质置于两个土壤相之间，或者不添加任何粪肥。为了研究氮氧化物（N₂O）的来源，我们对土壤中的硝酸根离子（NO₃^?）进行了¹⁵N标记。实验监测了矿物氮的动态变化、二氧化碳（CO₂）和氮氧化物（N₂O）的通量，以及土壤中硝酸根离子和氮氧化物中¹⁵N的富集情况。结果表明，粪肥的分布方式对氮氧化物排放有显著影响：混合施用的粪肥产生的氮氧化物排放量是分散施用的4至13倍，分别占施用氮量的0.47%至4.8%和0.09%至0.36%。在-30 hPa的条件下，混合施用粪肥时氮氧化物排放量和硝酸根离子的去除主要发生在第一周，其中反硝化作用占氮氧化物排放量的81%。相比之下，分散施用粪肥时氮氧化物排放量在第三天开始下降，且硝酸根离子的消耗量也显著减少。在-50 hPa和-100 hPa的条件下，硝化作用是氮氧化物排放的主要来源。硝酸盐的可利用性可能是混合施用粪肥导致氮氧化物排放量较高的原因。这种分布方式对那些假设土壤中可降解碳和硝酸根离子（NO₃^?）均匀分布的模型具有重要的启示意义。