不同量碳源输入梯度下果园排水沟底泥氮素反硝化与N2O排放研究

果园是太湖地区重要的经济作物,但是氮肥投入量大,氮素损失严重,使得排水沟道的活化氮浓度高,碳氮比下降,碳源可能是影响沟道底泥硝化与反硝化作用的限制因子.因此,采集了果园排水沟道沉积物,在实验室条件下,设计了C_0、C_1、C_2、C_3、C_4这5种有机碳源(葡萄糖)浓度水平,分别为0、5、25、50和100 mg·L~(-1),同时分别输入了5 mg·L-1的硝酸钾溶液.采用乙炔抑制法来研究果园排水沟道土壤的反硝化损失和不加乙炔研究N_2O的排放量.结果表明,加入碳源使土壤的反硝化速率(DN)和N_2O排放速率均有一定的增加,碳氮比对N_2O排放速率和DN的影响均极为显著(P0.05);碳氮比为10∶1时,累积反硝化损失总量和N_2O累积排放总量均较大(分别为319.26μg·kg~(-1)和6.20μg·kg~(-1)),占净氮的输入量比例均较高(分别为1.28%和0.02%),说明该处理情况下虽然对于沟道反硝化非常有利,利于去除土壤底泥中富集的氮素,但同时也增加了温室气体N_2O的排放.     

外源氮输入对不同土地利用排水沟底泥反硝化和N2O排放影响

农田排水沟通过底泥硝化-反硝过程可消纳部分农业面源氮.水稻、蔬菜和水果是太湖地区种植业的主要土地利用类型,各种植区排水河沟密布,且不同种植区沟道接受外源氮差异明显,直接影响沟道消纳氮能力.分别采集太湖地区果园、稻田和菜地种植区排水沟道沉积物,设计上覆水N0、N1、N2、N3和N4这5个外源NO-3-N输入梯度,净氮输入量分别为0、0.5、1.0、5.0和10 mg·L~(-1),开展室内培养试验,研究外源氮输入对不同土地利用区排水沟道底泥反硝化和N2O排放的影响.结果表明,外源氮输入激发了排水沟底泥反硝化作用,3条沟道底泥反硝化速率均随上覆水NO-3-N输入浓度增大显著增大(P0.05),底泥累积反硝化量与输入NO-3-N浓度呈显著线性正相关关系(R20.75);除菜地外,沟道底泥N2O排放速率和累积排放量随外源NO-3-N输入浓度增大均无显著增大趋势(P0.05).在无外源氮或低外源氮输入时(N0和N1),果园、菜地和稻田种植区3种沟道之间底泥反硝化和N2O排放累积损失氮量的差异不显著(P0.05).随NO-3-N输入浓度增大,特别是高外源氮输入(N3和N4)条件下,果园和稻田排水沟道底泥反硝化消纳氮量显著高于菜地沟道底泥反硝化损失氮量(P0.05),而菜地排水沟底泥N2O排放损失氮量显著高于其它2条沟道底泥的N2O排放损失氮量(P0.05).排水沟底泥有机碳矿化速率与反硝化损失速率成正相关关系(n=15),微生物矿化(CO2-C)作用促进了沟道底泥硝化反硝过程.