不同水分条件下土壤N2O排放的动力学方程模拟

作者：唐坤; 郑艺欣; 赵成政; 段淑方; 高明霞; 冯浩; 孙本华^*

来源：水土保持通报, 2023, 43(06): 106-114.

DOI：10.13961/j.cnki.stbctb.2023.06.014

• N2O排放
• 土壤水分
• 动力学方程
• 硝化作用
• 反硝化作用

[目的]水分对土壤N2O排放有重要影响。运用混合动力学方程模拟不同水分条件下土壤N2O累积排放的过程，分析土壤水分对N2O产生途径的影响及其变化规律，为通过改善土壤管理降低N2O气体排放提供理论和实践指导。[方法]通过室内培养试验，研究了不同水分条件[40%WHC,60%WHC,80%WHC,100%WHC和淹水处理，WHC(田间持水量)]下土壤N2O排放特征、硝铵态氮含量和氧气消耗动态变化。[结果](1)N2O排放速率24 h时达到最大，淹水处理[3.46μg/(kg·h)]是其他处理的54.5～178.9倍。(2)土壤N2O累积排放量均随着培养时间的延长而增加，淹水处理的快速上升阶段为前48 h,而其他处理为前96 h。培养结束时的土壤N2O累积排放量，淹水处理(44.6μg/kg)分别是40%WHC,60%WHC,80%WHC和100%WHC的67.1,29.2,20.8,10.4倍。(3)除淹水条件下，伪二级动力学方程的决定系数(R2)为0.878以外，其余均在0.92以上。培养初期24 h时，反硝化过程的N2O排放所占比例9.3%～13.2%,硝化过程为86.8%～90.7%;培养结束480 h时，反硝化过程的N2O排放所占比例为37.8%～47.5%,硝化过程为52.5%～62.2%。[结论]土壤水分含量越高N2O的排放量越大，并且在24 h出现排放速率脉冲。淹水条件下N2O主要由反硝化过程产生，而40%WHC～100%WHC条件下主要由硝化过程产生。混合动力学方程可以很好地模拟培养过程中土壤N2O的累积排放过程，并且可以用来区分反硝化和硝化过程的N2O排放量和所占比例。这为研究土壤N2O产生和排放途径提供了一种新的思路和方法，结果还有待通过田间试验以及同位素示踪方法等进一步验证。

• 单位
  西北农林科技大学; 建筑工程学院