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摘要
集约化农田土壤剖面累积的过量硝态氮(NO3-)会导致地下水污染及氧化亚氮(N2O)的间接排放，但对土壤剖面NO3-的去除过程——反硝化氮气(N2)损失的定量存在很大难度。以往的研究大多基于无氧条件下的测定，而剖面不同深度土壤氧气(O2)浓度状况如何影响各层土壤N2的产生仍不清楚。本研究依托集约化管理的冬小麦-夏玉米轮作田间长期定位试验（始于2006年），采集传统施肥处理0～2.5 m剖面的原状土柱，并基于在玉米生长季田间原位观测的不同深度土壤O2浓度和温度状况，设置不同O2浓度水平（15%、12%、2.5%和0%）和培养温度（26 °C和20 °C），采用氦培养-直接测定N2法测定三个不同深度（0～0.2、0.5～0.7 m和2.0～2.2 m）土壤N2O和N2产生速率。结果显示：无论是有氧还是无氧条件，土壤剖面N2和N2O的产生表现为表层高于深层；有氧条件下(2.5%～15% O2)土壤N2产生速率为5.3～7.1（0.2 m）和0.5～2.3（0.5 m和2 m）μg·h-1·kg-1（以N计），显著低于无氧下速率的11～26倍。同样地，有氧下N2O产生速率为1.1（0.2 m）和＜0.22（0.5 m和2 m）μg·h-1·kg-1，显著低于无氧下的6～257倍。因原位观测的土壤O2浓度＞2.5%（0.2 m和0.5 m）和＞14%（2 m），这表明在无氧条件下的观测会高估土壤真实条件下的N2和N2O产生速率。而且，无氧显著增加深层土壤的N2O/(N2O+N2)值，这可能是由于深层土壤的碳更加缺乏，不利于N2O被进一步还原。进一步基于有氧条件下观测的N2和N2O产生速率，估算了玉米生长季（按120天计）剖面0～2 m土体的反硝化N2+N2O损失量可达219 kg·hm-2，表明土壤对其剖面累积的硝态氮具有很强的脱氮能力，极大的减少了包气带累积硝态氮进一步向地下水迁移的风险。
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