生物炭对褐土旱地玉米季氮转化功能基因、丛枝菌根真菌及N2O释放的影响

以豫西旱地玉米农田为研究对象,设置不同生物炭施用量处理（T0：不施用生物炭;T1：施用生物炭20 t/hm²;T2：施用生物炭40 t/hm²）,采用密闭式静态箱法测定N₂O排放通量和荧光定量PCR法分析丛枝菌根（arbuscular mycorrhizal,AM）真菌、氨单加氧酶（amoA）、亚硝酸盐还原酶（nirS、nirK）以及氧化亚氮还原酶（nosZ）的基因丰度,同时测定土壤理化性状的变化。研究结果表明,随着生物炭施用量的增加,土壤pH和含水量呈增加趋势,土壤有机碳、全氮和铵态氮含量显著提高,土壤容重和硝态氮含量显著降低。T1和T2处理土壤有机碳含量分别较T0显著提高38.44%和71.01%;T1和T2处理土壤铵态氮含量分别较T0显著增加15.89%和30.46%;T2处理土壤全氮含量较T0处理显著提高14.87%;T1和T2处理土壤硝态氮含量分别较T0减少10.57%和21.40%。随着生物炭施用量的增加,AM真菌侵染率显著增加,T1和T2处理分别较T0处理提高71.88%和115.88%;AOA、AOB、nirK和nirS基因丰度显著降低;nosZ基因丰度增加。施加生物炭处理的N₂O排放通量和累积排放量均低于不施生物炭处理,具体表现为：T0 > T1 > T2。相关分析表明,生物炭施用量与AM真菌基因丰度呈显著正相关;与nosZ基因丰度呈正相关;与AOA、AOB、nirK、nirS基因丰度呈极显著负相关。N₂O排放通量与AOA、nirK、nirS基因丰度呈极显著正相关;与土壤含水量和土壤硝态氮含量呈显著正相关;与AM真菌、nosZ基因丰度、易提取球囊霉素含量、铵态氮含量呈极显著负相关。集成推进树（ABT）分析表明,AOA对N₂O排放的影响最大,其次是AM真菌和nirS。总之,生物炭处理改善土壤理化性质、提高土壤AM真菌侵染率、调节硝化、反硝化相关功能基因的丰度,减少N₂O气体排放,为旱地农田合理施用生物炭减少N₂O气体排放提供理论依据。     

城市化地区典型水体的N2O排放通量特征——以南京市为例

内陆淡水水体是大气中N₂O的重要排放源,然而目前对于内陆典型城市水体N₂O排放通量的监测数据依然匮乏,典型城市水体的N₂O排放特征及驱动因素尚不清楚。本研究选取了南京市江北新区的典型水体,包括湖库、河流、养殖池塘和景观池塘,在2020年5月-2021年4月利用漂浮箱法连续监测了不同水体类型的水-气界面N₂O排放特征,并通过测定水环境特征,探究驱动水体N₂O排放通量的关键因素。研究结果表明,典型城市水体整体均表现为N₂O排放源,河流和养殖池塘的日平均排放通量最大,分别为（503±1236）μg m^-2 d^-1和（508±797）μg m^-2 d^-1,其次为景观池塘（（179±989）μg m^-2 d^-1）,而湖库的N₂O排放通量最小,仅表现为微弱的N₂O排放源（（54±212）μg m^-2 d^-1）。水体的N₂O排放呈现季节性差异,河流和养殖池塘夏季的N₂O排放通量显著高于其他季节（P<0.01）。水体全年N₂O排放数据与水体温度和溶解氧含量（DO）呈显著相关。而在温度较高的5月份-9月份（>20℃）,氮输入成为影响N₂O排放通量的关键因素（P<0.01）,因此控制城市水体的氮输入尤其是在水温较高的夏季是减少N₂O排放的有利措施。此外,由于水文化学条件差异等因素,小型封闭水体包括养殖池塘和景观池塘的N₂O排放通量差异较大,未来应加强监测不同水体的水文化学特征和N₂O的时空排放特征,探讨影响小型封闭水体水-气界面N₂O排放通量的具体驱动因素。此研究为城市区域N₂O排放的精准核算提供了数据支撑,为N₂O排放模型的修正提供了科学依据。     

若尔盖高原沼泽湿地CO2排放时空变化特征

为了更好理解若尔盖高原不同微生境下沼泽湿地生态系统CO₂排放通量的变化特征,以若尔盖高原湿地自然保护区为研究对象,2013和2014年生长季期间,采用了静态箱和快速温室气体法原位观测了3种湿地5种微生境下沼泽湿地CO₂排放通量时空变化规律。结果表明：长期淹水微地貌草丘区湿地（PHK）和洼地区湿地（PHW） CO₂排放通量变化范围分别为38.99-1731.74 mg m^-2 h^-1和46.69-335.22 mg m^-2 h^-1,季节性淹水区微地貌草丘区湿地（SHK）和洼地区湿地（SHW） CO₂排放通量变化范围分别为193.90-2575.60 mg m^-2 h^-1和49.93-1467.45 mg m^-2 h^-1,而两者过渡区的无淹水区沼泽湿地（Lawn） CO₂排放通量变化范围194.20-898.75 mg m^-2 h^-1。相关性分析表明5种微地貌区沼泽湿地CO₂排放通量季节性变化与不同深度土壤温度均存在显著正相关,与水位存在显著负相关（PHW、SHW、SHK、Lawn）或不相关（PHK）,并且水位和温度（5 cm）共同解释了CO₂排放通量季节性变化的87%。3种湿地5种微生境下沼泽湿地CO₂排放通量存在空间变化规律,主要受水位影响,但植物也影响沼泽湿地CO₂排放通量空间变化规律,并且表明沼泽湿地CO₂排放通量与水位平均值存在显著负相关。     

黄河上游灌区稻田N2O排放特征

黄河上游灌区稻田高产区过量施肥现象十分突出,氮肥过量施用引起土壤氮素盈余,导致N₂O排放量增大,由此引起的温室效应引起广泛关注。采用静态箱-气相色谱法研究黄河上游灌区稻田不同施肥处理下N₂O排放特征。试验设置5个施肥处理,包括常规氮肥300 kg/hm²下单施尿素和有机肥配施2个处理,分别用N300和N300-OM代表;优化氮肥240 kg/hm²下单施尿素和有机肥配施2个处理,分别用N240和N240-OM代表;对照不施氮肥用N0代表。试验结果得出,灌区水稻生长季稻田土壤N₂O排放主要集中在水稻分蘖前及水稻生长的中后期,稻田氮肥施用、灌水及土壤温度的变化对N₂O排放通量影响较大,不同处理水稻各生育阶段N₂O累积排放量与稻田土壤耕层NO^-₃-N含量动态变化显著相关。稻田N₂O排放不是黄河上游灌区稻田氮素损失的主要途径,但灌区稻田N₂O排放的增温潜势较大;稻田氮肥过量施用会显著增加N₂O排放量,在相同氮素水平下,有机肥配施会显著增加稻田土壤N₂O的排放量(P＜0.01)。优化施氮能有效减少灌区稻田水稻生长季N₂O排放量。稻田不同处理的水稻整个生长季土壤N₂O排放总量为2.69-3.87 kg/hm²,肥料氮通过N₂O排放损失的百分率仅为0.43%-0.64%。在灌区习惯灌水和高氮肥300 kg/hm²时,N300-OM处理的稻田N₂O排放量达3.87 kg/hm²,在100 a时间尺度上的全球增温潜势(GWPs)为20.76×10⁷ kg CO₂/hm²;优化施氮240 kg/hm²水平下,N240和N240-OM处理的N₂O累计排放量较N300-OM处理,分别降低了1.18 kg/hm²和0.57 kg/hm²,在100 a尺度上每年由稻田N₂O排放引起的GWPs分别降低了6.33×10⁷ kg CO₂/hm²和3.06×10⁷ kg CO₂/hm²。     

川西平原小流域不同水体N2O排放特征及驱动因素

氧化亚氮（N₂O）是一种潜在的、强大的温室气体,应该根据京都议定书规定开展监测和削减。河流、水库、鱼塘和沟渠等受人类影响的小流域水生生态系统是氮素生物地球化学循环的活跃区域,更是N₂O重要的源和汇。然而,同一流域不同水体N₂O的排放特征差异及其驱动因素尚不清楚。因此,选择川西平原西河流域作为研究区,于2016年6月到2017年5月连续监测不同水体水气界面的N₂O排放强度,并结合聚类分析解析N₂O排放特征的驱动因素。结果显示,不同水体的N₂O年排放通量差异显著,沟渠的N₂O年排放通量最高（（52.68±36.09）μg m^-2 h^-1）,城市段河流和鱼塘次之（（34.16±23.97）μg m^-2 h^-1和（29.03±31.41）μg m^-2 h^-1）,乡镇段和农区段河流再次（（8.32±28.60）μg m^-2 h^-1和（8.52±9.43）μg m^-2 h^-1）,水库最低（（-16.45±29.76）μg m^-2 h^-1）。除水库表现为N₂O的汇,其他水体均表现为N₂O的排放源。另外,不同水体N₂O排放的季节特征差异显著,农区段河流和农业沟渠表现为夏天最高,冬春最低（P<0.05）,而其他水体均表现为冬春显著高于夏秋（P<0.05）。根据N₂O排放季节特征及其驱动因素可将西河流域水体分为四类：第一类农业类水体的N₂O排放季节特征受气象因素和农业活动的联合驱动;第二类城乡类河流和第三类鱼塘分别受控于人类活动和养殖活动,与降雨温度等气象指标关系较弱;第四类水库主要受控于气象因素。并且,第一类农业类水体已成为大气N₂O排放的重要源,农业氮素管控是区域控制N₂O排放的重点。     

不同恢复方式下大兴安岭重度火烧迹地林地土壤温室气体通量

为研究大兴安岭重度火烧迹地在不同恢复方式下林地土壤CO₂、CH₄和N₂O排放特征及其影响因素,采用静态箱/气相色谱法,在2017年生长季（6月-9月）对3种恢复方式（人工更新、天然更新和人工促进天然更新）林地土壤温室气体CO₂、CH₄、N₂O通量进行了原位观测。研究结果表明：（1）3种恢复方式林地土壤在生长季均为大气CO₂、N₂O的源,CH₄的汇;生长季林地土壤CO₂排放通量大小关系为人工促进天然更新（（634.40±246.52）mg m^-2 h^-1） > 人工更新（（603.63±213.22）mg m^-2 h^-1） > 天然更新（（575.81±244.12）mg m^-2 h^-1）,3种恢复方式间无显著差异;人工更新林地土壤CH₄吸收通量显著高于人工促进天然更新;天然更新林地土壤N₂O排放通量显著高于其他两种恢复方式。（2）土壤温度是影响3种恢复方式林地土壤温室气体通量的关键因素;土壤水分仅对人工更新林地土壤N₂O通量有极显著影响（P < 0.01）;3种恢复方式林地土壤CO₂通量与大气湿度具有极显著的响应（P < 0.01）;土壤pH仅与天然更新林地土壤CO₂通量显著相关（P < 0.05）;土壤全氮含量仅与人工促进天然更新林地土壤CH₄通量显著相关（P < 0.05）。（3）基于100年尺度,由3种温室气体计算全球增温潜势得出,人工促进天然更新（1.83×10⁴ kg CO₂/hm²） > 人工更新（1.74×10⁴ kg CO₂/hm²） > 天然更新（1.67×10⁴ kg CO₂/hm²）。（4）阿木尔地区林地土壤年生长季CO₂和N₂O排放量为8.85×10⁶ t和1.88×10² t,CH₄吸收量为1.05×10³ t。     

氮添加对樟子松人工林氮转化及相关功能基因丰度的影响

土壤氮(N)的有效性是影响土壤微生物群落结构以及土壤氮循环的重要因子。为探索N添加对樟子松人工林氮素转化及N功能基因(NFGs)表达的影响及其作用机制,该文以塞罕坝千层板林场的樟子松人工林为研究对象,进行了2年的氮添加处理,设置4个不同氮添加水平0、1、5、10 g N·m^-2·a^-1,分别记作N0、N1、N5、N10,采用功能基因微阵GeoChip 5.0系统及室内土壤培养法,探讨了土壤NFGs对氮添加的反应及其对氮转化过程的影响。结果表明:(1)与N0相比,中低N添加处理(N1、N5)促进了氨化(ureC、nirA、nrfA)、硝化(amoA)和反硝化(norB)相关基因的相对丰度,高N处理(N10)则抑制了所有NFGs的表达。(2)相关分析表明,N1、N5的促进作用与土壤有机碳(SOC)、硝态氮(NO₃^--N)和微生物生物量碳(MBC)显著相关,N10处理显著降低了所有氮转化过程NFGs的相对丰度,这种负面影响与溶解性有机碳(DOC)、MBC含量的减少有关。(3)与氮转化基因丰度规律趋势相似,N1和N5处理显著增加了净N硝化、净N矿化以及N₂O的排放速率,但N10促进作用不明显,表明氮添加对氮转化的促进作用存在阈值。(4)多元回归分析进一步表明,amoA-AOB和MBC是影响净N硝化的关键因素,ureC、nirK和MBC是影响净氮矿化的关键因素,narG、nirS是影响N₂O排放的关键因素。综上,N添加可提高促进樟子松人工林的氮转化及提高部分特定酶功能基因的相对丰度,但氮添加水平存在阈值,当施用10 g N·m^-2·a^-1时,氮转化受到抑制,添加5 g N·m^-2·a^-1是促进樟子松人工林土壤N转化的较佳水平。     

不同CO2浓度升高和氮肥水平对水稻叶绿素荧光特性的影响

为研究不同CO₂浓度升高和氮肥水平对水稻叶绿素荧光特性的影响,利用由开顶式气室（OTC）组成的CO₂浓度自动调控平台开展田间试验。以粳稻9108为试验材料,CO₂浓度设置CK（对照,环境大气CO₂浓度）、C₁（CO₂浓度比CK增加160 μmol/mol）和C₂（CO₂浓度比CK增加200 μmol/mol）3个水平;氮肥设置低氮（N₁：10 g/m²）、中氮（N₂：20 g/m²）和高氮（N₃：30 g/m²）3个水平。结果表明,在低氮条件下,与CK相比,C₁处理使拔节期的F_o上升4.8%（P=0.031）;C₂处理使拔节期的F_o上升6.3%（P=0.015）,F_v/F_m下降4.8%（P=0.003）,使孕穗期的F_o上升12.7%（P=0.039）,F_v/F_o下降18.2%（P=0.039）。在高氮条件下,与CK相比,C₂处理使灌浆期的F_m、F_v和F_v/F_m分别下降3.6%（P=0.039）、4.9%（P=0.013）和1.3%（P=0.039）。在中氮条件下,与CK相比,C₁和C₂处理的影响不明显。在整个生育期内,CO₂浓度升高与施氮处理交互作用对水稻叶绿素荧光特性的影响未到达显著水平。研究表明,大气CO₂浓度升高使水稻叶片光系统Ⅱ受损,抑制其电子传递能力、电子受体Q_A氧化还原情况、最大光化学效率和潜在活性,通过适量施氮可以有效地缓解其负面效应。     

黄土高原冬小麦地N2O排放

从2007年7月1日到2009年6月30日对黄土高原冬小麦地氧化亚氮(N₂O)排放采用静态箱气相色谱法进行了为期2a 的监测。设置2个处理,有小麦田(有小麦生长),无小麦田(出芽初期拔去麦苗)。研究结果表明有小麦田、无小麦田N₂O排放量年际变化不大。有小麦田年均的N₂O 排放量为2.05 kg · N₂O · hm^-2 · a^-1,无小麦田年均的N₂O 排放量为2.28 kg · N₂O · hm^-2 · a^-1 。在冻融交替期,施肥后、翻地后和降雨后无小麦田和有小麦田N₂O排放明显增加,N₂O的季节变化受到这些短期事件的显著影响;有小麦田N₂O排放与地温(P<0.01),气温(P<0.01)和WFPS(P<0.05)显著相关,而无小麦田N₂O排放与这些环境土壤因子都不相关;有小麦田和无小麦田两个处理土壤的WFPS通常都低于60%,可以推断在本地区,硝化反应是N₂O的重要生成源。     

城市小型景观水体溶存N2O浓度及排放通量特征

淡水生态系统是大气中N₂O的重要排放源,受到国内外广泛关注。城市小型景观水体作为区域淡水系统的重要组成,具有环境容量小,受人类活动干扰强烈,其N₂O排放特征及影响机制并不清楚。选择重庆大学城8个典型景观水体和2个城市外围的自然水体（对照）作为研究对象,利用顶空法和漂浮箱法对水体溶存N₂O浓度及排放通量进行季节性监测,并通过分析生境特征及水环境特征,探究城市小型景观水体N₂O排放特征及关键影响因素。结果表明：1）小型景观水体TN、NO₃^--N、NH₄⁺-N、NO₂^--N含量总体偏低但变异性极强（变化范围分别为0.31-1.47 mg/L、0.05-0.79 mg/L、0.03-0.14 mg/L、0.00-0.04 mg/L）,硝态氮是主要的氮形态;景观水体氮丰度远高于外围的自然水体;2）10个小型水体N₂O浓度范围为16.51-158.96 nmol/L,平均为（47.60±21.47） nmol/L,均处于过饱和状态;漂浮箱法实测8个景观水体N₂O排放通量均值为（0.13±0.05）mmol m^-2 d^-1,是对照水体的1.3-5.2倍,高于大部分已有研究结果,是大气N₂O的排放热源;3）景观水体N₂O排放通量与水体各形态氮含量呈显著的正相关关系,较高的N负荷和强烈的氮转化过程是导致景观水体成为N₂O排放热源的主要因子,水体N含量可以作为景观水体N₂O排放强度的有效指示因子;同时水生植物分布对水体N₂O排放影响显著,有植物分布的水域比开敞水域高1.4倍;4）漂浮箱法和边界层模型法对小型景观水体N₂O排放通量的监测结果呈较好的线性关系,但不同季节仍存在着一定差异,需要进一步优化模型估算方法;5）水体N₂O排放通量对温度的季节性变化较为敏感,呈夏季最高,春、秋季次之,冬季最低的季节模式。本研究强调,城市小型景观水体具有较高的N₂O排放速率,在区域氮循环及全球淡水系统温室气体排放清单中具有不可忽视的作用,在未来研究中应得到更多关注。     

施用生物炭和秸秆还田对华北农田CO2、N2O排放的影响

以华北农田冬小麦-夏玉米轮作体系连续6a施用生物炭和秸秆还田的土壤为研究对象,于2013年10月—2014年9月,采用静态暗箱-气相色谱法,对CO_2、N_2O通量进行了整个轮作周期的连续观测,探究施用生物炭与秸秆还田对其排放通量的影响。试验共设4个处理:CK(对照)、C1(低量生物炭4.5 t hm~(-2)a~(-1))、C2(高量生物炭9.0 t hm~(-2)a~(-1))和SR(秸秆还田straw return)。结果表明:在整个轮作周期内,各处理CO_2、N_2O通量随时间的变化趋势基本一致。随着生物炭施用量的增加,CO_2排放通量分别增加了0.3%—90.3%(C1)、1.0%—334.2%(C2)和0.4%—156.3%(SR)。其中,C2处理对CO_2累积排放量影响最大,增幅为42.9%。对N_2O而言,C2处理显著降低了N_2O累积排放量,但增加了CO_2和N_2O排放的综合增温潜势,C1和SR处理对N_2O累积排放量及综合增温潜势均没有显著影响。相关分析表明,土壤温度和土壤含水量是影响CO_2通量最主要的因素,两者之间呈极显著的正相关关系;N_2O通量与土壤温度、土壤含水量、NO_3~--N和NH_4~+-N均表现出极显著的正相关关系,而与土壤p H值表现出极显著的负相关关系。由此可见,添加生物炭对于减少氮素的气体损失具有较大的潜力。     

土壤磷含量与有效性对N2O排放量的影响元分析

土壤氧化亚氮(N₂O)主要产生于土壤微生物参与的氮循环过程,其排放量受磷含量及有效性影响。添加磷肥有助于缓解陆地生态系统磷限制,提升土壤有效磷含量,进一步影响土壤微生物对氮的利用,同时控制N₂O排放。然而不同独立实验中N₂O对外源磷添加的响应差异较大。研究从发表的中、英文文献中收集了54份关于施用磷肥与N₂O排放量的观测结果,采用元分析方法确定添加外源磷后N₂O排放量的响应差异及潜在影响因素。结果表明：(1)外源磷添加对土壤N₂O排放量影响不显著;但在磷肥施用量> 50 kg P/hm²的室外实验中土壤N₂O排放量显著降低了32.5%;施用NaH₂PO₄的室内实验中N₂O排放量显著降低了18.4%。(2)土壤N₂O对外源磷添加响应的高变异性是磷肥施用量和土壤含水量、土壤pH、土地利用类型、磷肥种类、纬度和实验时间多种影响...     

真菌反硝化过程及其驱动的N2O产生机制研究进展

真菌反硝化过程的发现打破了反硝化过程只发生在原核生物中的传统认识,是对全球微生物氮循环过程的重要补充。真菌参与的反硝化过程由于缺乏N_2O还原酶,其终产物为具有强辐射效应的温室气体N_2O。真菌在环境中分布广泛,生物量巨大,故真菌反硝化作用对全球N_2O释放通量的贡献是不容忽视的。近年来许多研究表明,真菌反硝化过程是自然环境中N_2O产生的重要途径。本文对反硝化真菌的发现、多样性及分布、产生N_2O的机制和活性测定方法等几个方面进行综述,并对未来的研究提出展望。     

小兴安岭典型苔草和灌木沼泽N2O排放及影响因子

为了研究小兴安岭林区典型苔草和灌木沼泽N2O排放通量的季节动态、年际动态及其与环境因子的关系,并估算排放总量,2007和2008年在植物生长季采用静态箱-气相色谱法,对小兴安岭林区典型修氏苔草（Carex schmidtii）沼泽和油桦-修氏苔草（Betula ovalifolia-Carex schmidtii）灌木沼泽N2O排放进行了监测。结果表明,苔草和灌木沼泽2007年生长季N2O排放总量分别为0.14和0.29 kg/hm2;2008年分别为0.68和-0.10 kg/hm2。苔草和灌木沼泽N2O排放通量除灌木沼泽2008年变化规律性不明显外,均具有比较显著的季节变化,最大排放出现在夏季或夏、秋季节,其中2007年N2O排放平均通量为0.0037和0.0082 mg?m-2?h-1;2008年为0.016和-0.0025 mg?m-2?h-1。分析表明,苔草沼泽N2O排放年际差异不显著,灌木沼泽N2O排放年际差异显著;不同类型沼泽间N2O排放差异不显著;仅苔草沼泽2007年N2O排放通量与水位具有显著的负相关性（r=-0.52,P < 0.05,n=15）。     

Gross nitrous oxide production drives net nitrous oxide fluxes across a salt marsh landscape

Sea level rise will change inundation regimes in salt marshes, altering redox dynamics that control nitrification – a potential source of the potent greenhouse gas, nitrous oxide (N₂O) – and denitrification, a major nitrogen (N) loss pathway in coastal ecosystems and both a source and sink of N₂O. Measurements of net N₂O fluxes alone yield little insight into the different effects of redox conditions on N₂O production and consumption. We used in situ measurements of gross N₂O fluxes across a salt marsh elevation gradient to determine how soil N₂O emissions in coastal ecosystems may respond to future sea level rise. Soil redox declined as marsh elevation decreased, with lower soil nitrate and higher ferrous iron in the low marsh compared to the mid and high marshes (P < 0.001 for both). In addition, soil oxygen concentrations were lower in the low and mid‐marshes relative to the high marsh (P < 0.001). Net N₂O fluxes differed significantly among marsh zones (P = 0.009), averaging 9.8 ± 5.4 μg N m^?2 h^?1, ?2.2 ± 0.9 μg N m^?2 h^?1, and 0.67 ± 0.57 μg N m^?2 h^?1 in the low, mid, and high marshes, respectively. Both net N₂O release and uptake were observed in the low and high marshes, but the mid‐marsh was consistently a net N₂O sink. Gross N₂O production was highest in the low marsh and lowest in the mid‐marsh (P = 0.02), whereas gross N₂O consumption did not differ among marsh zones. Thus, variability in gross N₂O production rates drove the differences in net N₂O flux among marsh zones. Our results suggest that future studies should focus on elucidating controls on the processes producing, rather than consuming, N₂O in salt marshes to improve our predictions of changes in net N₂O fluxes caused by future sea level rise.     

Predicting in situ soil N2O emission using NOE algorithm and soil database

This paper presents a new algorithm, Nitrous Oxide Emission (NOE) for simulating the emission of the greenhouse gas N₂O from agricultural soils. N₂O fluxes are calculated as the result of production through denitrification and nitrification and reduction through the last step of denitrification. Actual denitrification and nitrification rates are calculated from biological parameters and soil water‐filled pore space, temperature and mineral nitrogen contents. New suggestions in NOE consisted in introducing (1) biological site‐specific parameters of soil N₂O reduction and (2) reduction of the N₂O produced through nitrification to N₂ through denitrification. This paper includes a database of 64 N₂O fluxes measured on the field scale with corresponding environmental parameters collected from five agricultural situations in France. This database was used to test the validity of this algorithm. Site per site comparison of simulated N₂O fluxes against observed data leads to mixed results. For 80% of the tested points, measured and simulated fluxes are in accordance whereas the others resulted in an important discrepancy. The origin of this discrepancy is discussed. On the other hand, mean annual fluxes measured on each site were strongly correlated to mean simulated annual fluxes. The biological site‐specific parameter of soil N₂O reduction introduced into NOE appeared particularly useful to discriminate the general level of N₂O emissions from site to site. Furthermore, the relevance of NOE was confirmed by comparing measured and simulated N₂O fluxes using some data from the US TRAGNET database. We suggest the use of NOE on a regional scale in order to predict mean annual N₂O emissions.     

Influence of O2 availability on NO and N2O release by nitrification and denitrification in soils

The availability of O₂ is believed to be one of the main factors regulating nitrification and denitrification and the release of NO and N₂O. The availability of O₂ in soil is controlled by the O₂ partial pressure in the gas phase and by the moisture content in the soil. Therefore, we investigated the influence of O₂ partial pressures and soil moisture contents on the NO and N₂O release in a sandy and a loamy silt and differentiated between nitrification and denitrification by selective inhibition of nitrification with 10 Pa acetylene. At 60% whc (maximum water holding capacity) NO and N₂O release by denitrification increased with decreasing O₂ partial pressure and reached a maximum under anoxic conditions. Under anoxic conditions NO and N₂O were only released by denitrification. NO and N₂O release by nitrification also increased with decreasing O₂ partial pressure, but reached a maximum at 0.1–0.5% O₂ and then decreased again. Nitrification was the main source of NO and N₂O at O₂ partial pressures higher than 0.1–0.5% O₂. At lower O₂ partial pressures denitrification was the main source of NO and N₂O. With decreasing O₂ partial pressure N₂O release increased more than NO release, indicating that the N₂O release was more sensitive against O₂ than the NO release. At ambient O₂ partial pressure (20.5% O₂) NO and N₂O release by denitrification increased with increasing soil moisture content. The maximum NO and N₂O release was observed at soil moisture contents of 65–80% whc and 100% whc, respectively. NO and N₂O release by nitrification also increased with increasing soil moisture content with a maximum at 45–55% whc and 90% whc, respectively. Nitrification was the main source of NO and N₂O at soil moisture contents lower than 90% whc and 80% whc, respectively. Higher soil moisture contents favoured NO and N₂O release by denitrification. Soil texture had also an effect on the release of NO and N₂O. The coarse-textured sandy silt released more NO than N₂O compared with the fine-textured loamy silt. At high soil moisture contents (80–100% whc) the fine-textured soil showed a higher N₂O release by denitrification than the coarse-textured soil. We assume that the fine-textured soil became anoxic at a lower soil moisture content than the coarse-textured soil. In conclusion, the effects of O₂ partial pressure, soil moisture and soil texture were consistent with the theory that denitrification increasingly contributes to the release of NO and in particular N₂O when conditions for soil microorganisms become increasingly anoxic.     

三江平原典型小叶章湿地土壤硝化反硝化作用与氧化亚氮排放

应用C₂H₂抑制原状土柱培育法研究了三江平原典型小叶章湿地土壤N₂O排放速率及反硝化速率的变化,分析了它们与环境因子的关系,并估算了N₂O排放量及反硝化损失量.结果表明：草甸沼泽土和腐殖质沼泽土N₂O排放速率的变化基本一致,其范围分别为0.020～0.089 kg N·hm^-2·d^-1和0.012～0.033 kg N·hm^-2·d^-1,前者的N₂O排放速率均明显高于后者(平均为1.79±1.07倍),且其差异达到显著水平(P＜0.05);二者反硝化速率的变化并不一致,其范围分别为0.024～0.127 kg N·hm^-2·d^-1和0.021～0.043 kg N·hm^-2·d^-1,前者的反硝化速率一般也要高于后者(平均为1.67±1.56倍),但其差异并未达到显著水平(P＞0.05);硝化作用在前者N₂O排放和氮素损失过程中发挥了重要作用,而反硝化作用则是导致后者N₂O排放和氮素损失的重要过程;氮素物质基础不是影响二者硝化-反硝化作用的重要因素;温度对前者硝化 反硝化作用的影响比后者更为明显,其反硝化速率与5、10和15 cm地温均呈显著正相关(P＜0.05);二者所处湿地水分条件的差异是导致其N₂O排放速率及反硝化速率差异的重要原因.生长季内,前者的N₂O排放量和反硝化损失量分别为5.216 kg N·hm^-2和6.166 kg N·hm^-2,而后者分别为3.196 kg N·hm^-2和4.407 kg N·hm^-2;在二者的反硝化产物中,N₂O/N₂的比率最高,分别为5.49和3.76,表明N₂在后者反硝化产物中所占的比例明显高于前者,说明季节积水条件会导致N₂O/N₂比例降低.