土壤中羟胺和亚硝态氮非生物过程对N2O排放的贡献马兰1,2李晓波3,1李博伦1,2颜晓元1†〔1土壤与农业可持续发展国家重点实验室〔中国科学院XX土壤研究所,XX210008〔2中国科学院大学,北京100049>〔3中国科学院华南植物园,退化生态系统植被恢复与管理重点实验室,XX510650摘要羟胺〔NH2OH和亚硝态氮〔NO2--N均可以通过非生物过程产生N2O,但是同一土壤中其对N2O排放的相对贡献尚不明确。本文采用高压灭菌和室内培养方法,测定了采自6个不同地点的农业利用土壤在灭菌和非灭菌条件下添加NH2OH或NO2--N后N2O的排放量,以研究土壤中NH2OH和NO2--N非生物过程对N2O排放的相对贡献及其关键因子。结果表明,供试土壤中,NH2OH非生物过程产生的N2O贡献介于6%~73%,NO2--N非生物过程产生N2O占的比例为3%~236%；在pH<7的XX茶园、XX旱地、常熟菜地和海伦旱地土壤中,添加NO2--N后非生物过程产生N2O比例大于添加NH2OH的处理,但是在pH>7的常熟果园和封丘旱地土壤中则相反；pH是影响NH2OH和NO2--N非生物过程产生N2O的关键因子,添加NH2OH处理中非生物过程产生N2O占N2O总排放量的比例与土壤pH呈正相关〔p<0.05,而在添加NO2--N处理中呈负相关〔p<0.01。上述结果说明,NO2--N在偏酸性土壤中可能主要通过非生物过程产生N2O,而在偏碱性土壤中主要通过生物过程；NH2OH则与之相反。关键词氧化亚氮〔N2O；羟胺〔NH2OH；亚硝态氮〔NO2--N；非生物-生物过程中图分类号S154.1文献标识码AN2O是一种重要的温室气体,不仅能导致全球变暖,而且会破坏平流层中的臭氧层[1-3]。在100年的时间尺度内,N2O的相对增温潜势是CO2的300多倍[4]。20XX大气中N2O浓度已由工业革命前的270ppb增至324ppb[5],并且以每年0.25%的速度递增[6]。农业生产是N2O的主要来源之一,约占人为排放源的60%[7]。深入了解土壤N2O排放机制,对于提出合理的农田N2O减排措施具有十分重要的意义。硝化和反硝化作用在自然和耕作土壤中产生的N2O约占全球N2O排放量的70%[1],但是其他产生途径〔如化学反硝化对N2O排放的贡献还尚不明确[8-9]。NH2OH和NO2--N作为硝化作用的中间产物,其中后者也是反硝化过程的中间产物,均可以通过化学途径产生N2O[8]。Venterea[10]研究发现NO2--N通过非生物过程产生的N2O占总排放量的31%~75%。但我们前期的研究结果发现[11]：潮土中以NO2--N为底物的化学过程对N2O排放的贡献不到1.1%,这可能与所选用的土壤理化性质不同有关。NO2--N在土壤中的稳定性与土壤pH密切相关。在pH<5.5的土壤中容易自发分解产生NO和N2O国家自然科学基金项目〔41425005,41401279和土壤与农业可持续发展国家重点实验室〔中国科学院XX土壤研究所开放基金〔Y412201422资助SupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina<No.41425005,41401279>andtheResearchFundoftheStateKeyLaboratoryofSoilandSustainableAgriculture,NanjingInstituteofSoilScience,ChineseAcademyofScience<No.Y412201422>†通讯作者Correspondingauthor,E-mail：yanxyissas.ac作者简介：马兰〔1988-,女,XXXX人,博士研究生,主要研究碳氮循环与全球变化。E-mail：malanissas.ac收稿日期：年-月-日；收到修改稿日期：1/9等气态化合物[12],然而在pH较高的碱性土壤中NO2--N能够大量累积[13]。早在1980年Bremner等[14]发现NH2OH可以通过化学分解产生大量N2O。最近研究表明在灭菌农田土壤中添加的NH2OH约有49%转化为N2O,而且NH2OH产生的N2O量与土壤pH呈正相关[15]。根据上述研究结果,可以看出土壤pH对NH2OH和NO2--N非生物过程产生N2O均有影响,但是这两个过程在同一土壤中对N2O排放的相对贡献及其影响因子研究相对较少。在前人的研究基础上,本文拟探讨以下科学问题：1同一土壤中NH2OH或NO2--N非生物过程产生N2O的贡献；2不同土壤中NH2OH和NO2--N非生物过程对N2O排放的相对贡献；3NH2OH和NO2--N非生物过程产生N2O的影响因子。为此,本文选用我国6种非淹水的代表性农业利用土壤作为研究对象,采用高压灭菌和室内培养方法,研究不同土壤中以NH2OH和NO2--N为底物的非生物过程对N2O排放的相对贡献及其主控因子,从而为进一步研究土壤N2O排放规律及寻求有效的农田温室气体减排措施提供科学依据。1材料与方...