施用有机肥对珠三角典型稻田NH 3 挥发和N 2 O、CH 4 排放的影响研究
发布时间：2022-01-15 12:41
稻田是氨气（NH3）、氧化亚氮（N2O）和甲烷（CH4）的重要排放源,NH3会促进大气霾污染的形成,CH4和N2O是重要的温室气体。相比于化肥,有机肥不仅能满足作物养分需求,还能改良土壤、增加土壤保水保肥能力,但稻田施用有机肥对生态环境的影响尤其是对稻田NH3挥发和N2O、CH4排放的影响还不完全清楚。本论文以珠三角典型双季稻田为研究对象,设置6个等氮量施肥处理,包括条垛有机肥（SOF）、新鲜有机肥（FOF）、促腐有机肥（COF）、促腐有机无机肥（COIF）、化肥（CF）和无肥（CK）处理,研究施用有机肥对稻田NH3挥发和N2O、CH4排放的影响。主要研究结果如下:稻田NH3挥发主要集中在施肥后两个星期内,NH3挥发高峰出现在施肥后三天内;相比于不施肥对照,施用有机肥和化肥均增加稻田...
【文章来源】：南京信息工程大学江苏省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
NH3和PM2.5的关系[31]
第一章绪论7溶胶颗粒物的形成，会促进大气霾污染的形成。N2O产生的二次污染物通过干湿沉降进入土壤和水体，会引起土壤酸化和水体富营养化[52]。1.3.2稻田N2O排放和影响因素由于人类工业化进程加快，大气中N2O浓度已从工业革命早期的270nmolmol-1增长到21世纪初的316nmolmol-1，且以每年约0.3%的年增长率持续增长[53]。大气中的N2O主要来自土壤生态系统，大气每年增加的N2O有70%~90%来自土壤。农田土壤生态系统N2O排放量占土壤N2O排放总量的20%~40%，全世界因农田氮肥施用而排放的N2O达3~5Tg/a，中国约占其中五分之一。中国稻田N2O排放量约占农田N2O排放总量的10%，约0.06~0.1Tg/a[54-56]。稻田N2O排放主要来源于水稻土中的微生物，矿质氮（NH3、NH4+、NO3-、NO2-）经过土壤微生物的硝化作用、反硝化作用以及硝酸盐异化还原成铵作用（DNRA）可产生N2O[57]。稻田N2O主要由土壤硝化作用和反硝化作用产生，反硝化作用在严格厌氧条件下可将产生的N2O进一步还原为N2，导致稻田N2O排放量降低。硝化细菌是好氧细菌，反硝化细菌是厌氧或兼性细菌，故在土壤通气条件好、O2含量高的情况下，土壤硝化细菌活跃程度高，硝化反应强烈，N2O排放量增加。这可以解释稻田N2O排放主要集中在烤田期。影响稻田N2O排放的因素有很多，包括肥料种类和用量、灌溉方式、气象要素、土壤理化性质等。图1-2水稻田的氮素循环过程[58]Fig.1-2Nitrogencyclinginricepaddysoils
南京信息工程大学硕士学位论文10烷氧化菌分为Ⅰ型和Ⅱ型甲烷氧化菌两大类，包括甲基球菌属（Methylococcus）、甲基暖菌属（Methylocaldum）、甲基单胞菌属（Methylomonas）、甲基孢囊菌属（Methylocystis）和甲基弯曲菌属（Methylosinus）等。甲烷氧化菌氧化土壤CH4的机理可简单表述为在甲烷氧化菌产生的单加氧酶等一系列酶的作用下，CH4先被氧化为CH3OH，再被进一步氧化为CH3CHO，CH3CHO可用于合成生物有机质或继续氧化产生CO2[73]。图1-3稻田CH4排放示意图[62]Fig.1-3Sketchmapofmethaneemissionsfromricefields影响稻田CH4排放的因素有很多，包括肥料、水分、土壤温湿度、pH、Eh、土壤理化性质和气象因素等。过量施用化肥是我国稻田的主要施肥模式，国内外关于化肥对稻田CH4排放的研究结果差异较大[17]。一方面，化肥的施用促进了水稻的生长，水稻根系分泌物和水稻叶片残体等土壤有机质增加，土壤有机质含量增加使得土壤产CH4前体增加，促进稻田CH4排放；化肥施用促进土壤产甲烷菌的生长活动，加速土壤有机质的发酵产CH4过程，CH4排放增加；化肥促进水稻生长，使水稻根系更发达，分蘖数增多，茎叶繁茂，土壤CH4通过水稻植株吸收再排放至大气的过程加强，稻田CH4排放增加；化肥的添加使得土壤C/N比降低，促进土壤有机质的分解转化，CH4排放增加。另一方面，化肥促进水稻生长，水稻植株对土壤N、P等营养元素争夺能力加强，限制土壤微生物对有机质的分解利用，稻田CH4排放降低；化肥使水稻生长旺盛、根系发达，对土壤有机质的固持作用加强，微生物利用有机质效率降低，CH4排放降低；化肥促进水稻生长，能够通过根茎叶运输更多O2进入土壤，促进CH4氧化，稻田CH4排放降低；化肥
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国畜禽粪便污染现状及处理与资源化利用分析[J]. 吴浩玮,孙小淇,梁博文,陈家斌,周雪飞. 农业环境科学学报. 2020(06)
[2]洱海流域典型农区不同施肥处理下稻田氨挥发变化特征[J]. 吴凡,张克强,谢坤,王风,王瑞琦,尹高飞,沈仕洲. 农业环境科学学报. 2019(08)
[3]沼液与有机肥配施条件下氮损失风险的研究[J]. 周炜,孙国峰,王鑫,童红玉,盛婧. 农业环境科学学报. 2019(08)
[4]农田氨排放影响因素研究进展[J]. 卢丽丽,吴根义. 中国农业大学学报. 2019(01)
[5]紫云英与化学氮肥配施对双季稻田CH4与N2O排放的影响[J]. 聂江文,王幼娟,田媛,彭传华,王欢,刘章勇,朱波. 植物营养与肥料学报. 2018(03)
[6]不同有机肥对稻田温室气体排放及产量的影响[J]. 吴家梅,纪雄辉,彭华,谢运河,官迪,田发祥,朱坚,霍莲杰. 农业工程学报. 2018(04)
[7]不同灌溉模式和施氮处理下稻田N2O排放与反硝化酶活性的关系[J]. 方泽涛,李伏生,刘靖雯,王楷,董艳芳,黄忠华,罗维钢. 应用与环境生物学报. 2017(06)
[8]关于减少农业氨排放以缓解灰霾危害的建议[J]. 巨晓棠,谷保静,蔡祖聪. 科技导报. 2017(13)
[9]中国主要农作物化肥用量估算[J]. 侯萌瑶,张丽,王知文,杨殿林,王丽丽,修伟明,赵建宁. 农业资源与环境学报. 2017(04)
[10]不同灌溉模式和施氮处理下稻田CH4和N2O排放[J]. 董艳芳,黄景,李伏生,王楷,方泽涛,刘靖雯,黄忠华,罗维钢. 植物营养与肥料学报. 2017(03)
博士论文
[1]有机物料对稻田土壤硝化活性及N2O排放的影响[D]. 刘亥扬.浙江大学 2019
硕士论文
[1]秸秆炭化还田对稻田土壤氨挥发的影响及其机理研究[D]. 钟婷.浙江大学 2017
[2]不同氮肥类型和耕作方式对稻田温室气体排放及土壤碳库的影响[D]. 陈建.华中农业大学 2016
[3]不同施氮量对稻田氨挥发的影响及氮肥投入生态阈值探究[D]. 唐良梁.南京农业大学 2015
[4]太湖流域稻麦轮作氨排放特征研究[D]. 房效凤.华东理工大学 2015
[5]有机肥配施化学氮肥对土壤中氮素转化及双季稻氮素利用率的影响[D]. 茹美.浙江大学 2015
[6]生物质炭对稻田土壤氨氧化微生物的影响研究[D]. 潘逸凡.浙江大学 2014
[7]不同水稻品种对施氮水平的响应及减少氨排放效应研究[D]. 陈莹.南京林业大学 2013
[8]有机肥对水稻根系生长和养分吸收及稻田温室气体排放的影响[D]. 马义虎.扬州大学 2013
[9]不同碳源模式下水稻土中脱氢酶活性与微生物铁还原的关系[D]. 贾蓉.西北农林科技大学 2012
[10]施氮量及时期对稻田氮素挥发、淋失和水稻利用的影响[D]. 顾海燕.扬州大学 2012
本文编号：3590634
【文章来源】：南京信息工程大学江苏省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
NH3和PM2.5的关系[31]
第一章绪论7溶胶颗粒物的形成，会促进大气霾污染的形成。N2O产生的二次污染物通过干湿沉降进入土壤和水体，会引起土壤酸化和水体富营养化[52]。1.3.2稻田N2O排放和影响因素由于人类工业化进程加快，大气中N2O浓度已从工业革命早期的270nmolmol-1增长到21世纪初的316nmolmol-1，且以每年约0.3%的年增长率持续增长[53]。大气中的N2O主要来自土壤生态系统，大气每年增加的N2O有70%~90%来自土壤。农田土壤生态系统N2O排放量占土壤N2O排放总量的20%~40%，全世界因农田氮肥施用而排放的N2O达3~5Tg/a，中国约占其中五分之一。中国稻田N2O排放量约占农田N2O排放总量的10%，约0.06~0.1Tg/a[54-56]。稻田N2O排放主要来源于水稻土中的微生物，矿质氮（NH3、NH4+、NO3-、NO2-）经过土壤微生物的硝化作用、反硝化作用以及硝酸盐异化还原成铵作用（DNRA）可产生N2O[57]。稻田N2O主要由土壤硝化作用和反硝化作用产生，反硝化作用在严格厌氧条件下可将产生的N2O进一步还原为N2，导致稻田N2O排放量降低。硝化细菌是好氧细菌，反硝化细菌是厌氧或兼性细菌，故在土壤通气条件好、O2含量高的情况下，土壤硝化细菌活跃程度高，硝化反应强烈，N2O排放量增加。这可以解释稻田N2O排放主要集中在烤田期。影响稻田N2O排放的因素有很多，包括肥料种类和用量、灌溉方式、气象要素、土壤理化性质等。图1-2水稻田的氮素循环过程[58]Fig.1-2Nitrogencyclinginricepaddysoils
南京信息工程大学硕士学位论文10烷氧化菌分为Ⅰ型和Ⅱ型甲烷氧化菌两大类，包括甲基球菌属（Methylococcus）、甲基暖菌属（Methylocaldum）、甲基单胞菌属（Methylomonas）、甲基孢囊菌属（Methylocystis）和甲基弯曲菌属（Methylosinus）等。甲烷氧化菌氧化土壤CH4的机理可简单表述为在甲烷氧化菌产生的单加氧酶等一系列酶的作用下，CH4先被氧化为CH3OH，再被进一步氧化为CH3CHO，CH3CHO可用于合成生物有机质或继续氧化产生CO2[73]。图1-3稻田CH4排放示意图[62]Fig.1-3Sketchmapofmethaneemissionsfromricefields影响稻田CH4排放的因素有很多，包括肥料、水分、土壤温湿度、pH、Eh、土壤理化性质和气象因素等。过量施用化肥是我国稻田的主要施肥模式，国内外关于化肥对稻田CH4排放的研究结果差异较大[17]。一方面，化肥的施用促进了水稻的生长，水稻根系分泌物和水稻叶片残体等土壤有机质增加，土壤有机质含量增加使得土壤产CH4前体增加，促进稻田CH4排放；化肥施用促进土壤产甲烷菌的生长活动，加速土壤有机质的发酵产CH4过程，CH4排放增加；化肥促进水稻生长，使水稻根系更发达，分蘖数增多，茎叶繁茂，土壤CH4通过水稻植株吸收再排放至大气的过程加强，稻田CH4排放增加；化肥的添加使得土壤C/N比降低，促进土壤有机质的分解转化，CH4排放增加。另一方面，化肥促进水稻生长，水稻植株对土壤N、P等营养元素争夺能力加强，限制土壤微生物对有机质的分解利用，稻田CH4排放降低；化肥使水稻生长旺盛、根系发达，对土壤有机质的固持作用加强，微生物利用有机质效率降低，CH4排放降低；化肥促进水稻生长，能够通过根茎叶运输更多O2进入土壤，促进CH4氧化，稻田CH4排放降低；化肥
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国畜禽粪便污染现状及处理与资源化利用分析[J]. 吴浩玮,孙小淇,梁博文,陈家斌,周雪飞. 农业环境科学学报. 2020(06)
[2]洱海流域典型农区不同施肥处理下稻田氨挥发变化特征[J]. 吴凡,张克强,谢坤,王风,王瑞琦,尹高飞,沈仕洲. 农业环境科学学报. 2019(08)
[3]沼液与有机肥配施条件下氮损失风险的研究[J]. 周炜,孙国峰,王鑫,童红玉,盛婧. 农业环境科学学报. 2019(08)
[4]农田氨排放影响因素研究进展[J]. 卢丽丽,吴根义. 中国农业大学学报. 2019(01)
[5]紫云英与化学氮肥配施对双季稻田CH4与N2O排放的影响[J]. 聂江文,王幼娟,田媛,彭传华,王欢,刘章勇,朱波. 植物营养与肥料学报. 2018(03)
[6]不同有机肥对稻田温室气体排放及产量的影响[J]. 吴家梅,纪雄辉,彭华,谢运河,官迪,田发祥,朱坚,霍莲杰. 农业工程学报. 2018(04)
[7]不同灌溉模式和施氮处理下稻田N2O排放与反硝化酶活性的关系[J]. 方泽涛,李伏生,刘靖雯,王楷,董艳芳,黄忠华,罗维钢. 应用与环境生物学报. 2017(06)
[8]关于减少农业氨排放以缓解灰霾危害的建议[J]. 巨晓棠,谷保静,蔡祖聪. 科技导报. 2017(13)
[9]中国主要农作物化肥用量估算[J]. 侯萌瑶,张丽,王知文,杨殿林,王丽丽,修伟明,赵建宁. 农业资源与环境学报. 2017(04)
[10]不同灌溉模式和施氮处理下稻田CH4和N2O排放[J]. 董艳芳,黄景,李伏生,王楷,方泽涛,刘靖雯,黄忠华,罗维钢. 植物营养与肥料学报. 2017(03)
博士论文
[1]有机物料对稻田土壤硝化活性及N2O排放的影响[D]. 刘亥扬.浙江大学 2019
硕士论文
[1]秸秆炭化还田对稻田土壤氨挥发的影响及其机理研究[D]. 钟婷.浙江大学 2017
[2]不同氮肥类型和耕作方式对稻田温室气体排放及土壤碳库的影响[D]. 陈建.华中农业大学 2016
[3]不同施氮量对稻田氨挥发的影响及氮肥投入生态阈值探究[D]. 唐良梁.南京农业大学 2015
[4]太湖流域稻麦轮作氨排放特征研究[D]. 房效凤.华东理工大学 2015
[5]有机肥配施化学氮肥对土壤中氮素转化及双季稻氮素利用率的影响[D]. 茹美.浙江大学 2015
[6]生物质炭对稻田土壤氨氧化微生物的影响研究[D]. 潘逸凡.浙江大学 2014
[7]不同水稻品种对施氮水平的响应及减少氨排放效应研究[D]. 陈莹.南京林业大学 2013
[8]有机肥对水稻根系生长和养分吸收及稻田温室气体排放的影响[D]. 马义虎.扬州大学 2013
[9]不同碳源模式下水稻土中脱氢酶活性与微生物铁还原的关系[D]. 贾蓉.西北农林科技大学 2012
[10]施氮量及时期对稻田氮素挥发、淋失和水稻利用的影响[D]. 顾海燕.扬州大学 2012
本文编号：3590634
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