基于同位素特征的华北平原菜地N_2 O排放监测中取样时间的探讨

文献类型： 中文期刊

第一作者： 房福力

作者： 房福力;李玉中

作者机构：

关键词： N_2O通量;δ~(15)N - N_2O;δ~(18)O - N_2O;SP;日变化

期刊名称： 植物营养与肥料学报

ISSN： 1008-505X

年卷期： 2016 年 22 卷 4 期

页码： 978-987

收录情况： CSCD

摘要： 【目的】为了长期监测土壤释放N_2O的通量和同位素变化规律,了解产生N_2O的微生物过程,提高对N_2O排放量和排放系数估计的准确性,需要对N_2O的日变化规律做深入研究,以便获得具有代表性的取样时间点及密闭时间。【方法】采用田间原位试验对华北平原的莴苣菜地进行了N_2O排放监测,选取N_2O排放高峰期即施肥灌溉后5 6 d为监测时间段,采用静态气体箱收集土壤释放的N_2O气体,结合气相色谱和质谱技术测定N_2O的含量及其同位素值(δ~(15)N - N_2O,δ~(18)O - N_2O和SP)。试验设2种取样间隔,即2 h和10 min,分别对N_2O日变化规律和密闭时间进行研究。【结果】1)在莴苣菜地N_2O排放高峰期内,N_2O通量日变化范围为34.65 131.45 μg /(m~2?h),最大和最小的通量分别发生在13:00和次日5:00,9:00的N_2O通量为83.66 μg /(m~2?h),与日通量平均值82.81 μg /(m~2?h)相接近。N_2O通量产生日变化的原因与土壤温度有关,相关分析表明,N_2O通量与地下5 cm处土壤温度呈显著正相关(R2 = 0.82,P < 0.01),而与土壤充水孔隙度(WFPS)无显著相关性。2)24 h内, δ~(15)Nbulk - N_2O和δ~(18)O - N_2O随着时间呈现先降低后增加的变化趋势,变化范围分别为- 31.22‰ - 11.09‰和 - 7.45‰ - 0.68‰; SP值随时间呈现先增加后降低的变化趋势,变化范围为16.13‰ 26.41‰。N_2O各个同位素值随时间的变化表明产生N_2O的微生物过程随之变化,但SP值在9:00 17:00较稳定,变化范围为23.26‰ 26.21‰,极显著高于其他时刻(P < 0.01),表明硝化作用在这一时间段内对N_2O的产生起主导作用。3)扣箱40 min后,N_2O含量、δ~(15)N - N_2O和SP值都达到稳定状态,因此选取40 min作为单次观测N_2O含量和同位素变化的密闭时间。4)24 h内N_2O通量加权SP值为22.54‰。根据前人总结的规律,本研究中N_2O主要由细菌硝化作用产生,且估计60.92%的N_2O来自于细菌硝化作用,39.08%的N_2O来自于反硝化作用。【结论】华北平原莴苣菜地的N_2O通量和同位素值具有较大的日变化,综合N_2O通量和同位素值,建议选取9:00作为观测莴苣菜地N_2O排放通量和同位素特征值变化规律的时刻,建议静态气体箱密闭时间为40 min。

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