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改性尿素对农田温室气体排放的影响

作　者: 荆瑞勇
导　师: 陈玉成；徐慧
学　校: 西南农业大学
专　业: 微生物学
关键词: 改性尿素氧化亚氮甲烷硝化抑制剂脲酶抑制剂
分类号: X16
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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内容摘要

目前,全球变暖越来越受到世界各国科学家们的关注。科学界公认全球变暖的主要原因是大气中温室气体（CO₂、CH₄、N₂O、CFC_s等）浓度的增加。CH₄和N₂O是仅次于CO₂的两种重要温室气体,他们对全球变暖的贡献分别占全部温室气体总贡献的20%和5%～7%。并且,CH₄和N₂O的单分子增温潜势远大于CO₂,分别约为CO₂的56倍和280倍。同时,它们也参与一些重要的大气光化学反应,如破坏平流层臭氧。因此,CH₄和N₂O大气浓度的日益增加引起了各国政府和科学家的关注。人口的不断增长,使粮食需求越来越大。施用无机肥料,尤其是施用氮肥是提高作物产量的主要手段之一,但也引起了环境污染问题,如NH₃挥发、N₂O排放和NO₃^-淋失。其中,农田施肥被认为是最重要的人为N₂O直接排放源,约占全球人为直接排放源总量的28%。与发达国家相比,我国的氮肥利用率水平较低。为提高氮素利用率,减少环境污染,研制新型改性氮肥是必然趋势。改性氮肥分为以下三种类型:物理型、化学型、生物化学型。物理型改性氮肥,是通过改变氮肥的物理性状,使其缓释、长效、高利用率;化学型氮肥即使氮肥与某种物质结合或聚合生成缓释长效氮肥。生物化学型氮肥是通过加入某种抑制剂来抑制土壤微生物和酶的活性,控制氮肥在土壤中的分解转化,达到缓释、长效、高利用率。本试验选用了一种物理型改性尿素Meister（日本chissco公司生产的树脂型包被尿素）和几种生物化学型改性尿素NI（大颗粒尿素+硝化抑制剂）、NUI（大颗粒尿素+脲酶抑制剂+硝化抑制剂）、UI-1（大颗粒尿素+脲酶抑制剂1）、UI-2（大颗粒尿素+脲酶抑制剂2）、FL（大颗粒尿素+1.0%DCD+0.3%HQ）作为供试尿素,先通过室内模拟培养实验,研究了几种尿素对旱地土壤和稻田土壤N₂O和CH₄排放的影响。在此基础上,再通过田间原位试验观测了几种改性尿素对旱地（玉米田）N₂O和稻田CH₄和N₂O的减排效果。本试验还通过室内模拟试验初步探讨了稻田施用改性尿素减少CH₄排放的微生物学机理。首先,通过室内模拟培养实验,考察了几种改性尿素在不同土壤含水量下对旱地和稻田CH₄和N₂O减排效果。结果表明,旱地土壤在75%和90%的田间持水量以下,Meister包被尿素在整个培养期间N₂O的产生量最大,与普通尿素相比,Meister增加了123.6%和97.8%,而NI、NUI、FL、SUDT、UI-1、UI-2分别减少53.7%和38.7%、32.8%和51.2、40.5%和53.7%、24.3%和56.8%、33.2%和37.8%、35.1和36.5%,UI-1、UI-2在培养前期N₂O释放量较大。稻田土壤淹水时,与普通尿素SU相比,Meister、NI、NUI、FL等处理N₂O减排效果较好,分别减少了62.1%、35.5%、37.5%、59%。在培养条件下,改性尿素对稻田土壤CH₄排放无影响。通过旱地（玉米田）N₂O通量的原位观测,研究了Meister、NI、NUI、FL等改性尿素对玉米地土壤N₂O的减排效果。结果发现,在玉米生长季中,与普通尿素相比,NI、NUI、FL处理N₂O排放量分别减少了63.8%、57.42%、66.87%。而Meister仅减少了0.71%。结果表明生物化学型改性尿素可以有效地减少旱地土壤N₂O排放,而包被尿素对玉米田土壤N₂O减排

全文目录

摘要  6-8
Abstract  8-11
第1章文献综述  11-22
  1.1 N_2O排放机理  11-12
  1.2 稻田CH_4排放机理  12-13
  1.3 农田N_2O和CH_4排放的影响因素  13-16
    1.3.1 水分管理  14
    1.3.2 土壤温度  14-15
    1.3.3 土壤质地类型  15
    1.3.4 土壤有机质  15
    1.3.5 植物  15-16
    1.3.6 其它农田措施  16
  1.4 氮肥对稻田甲烷排放的影响  16-17
    1.4.1 氮肥对甲烷产生的影响  16-17
    1.4.2 氮肥对甲烷氧化的影响  17
  1.5 改性氮肥及其对温室气体排放的研究进展  17-22
    1.5.1 大颗粒尿素及包被尿素  18
    1.5.2 脲酶抑制剂  18-19
    1.5.3 硝化抑制剂的作用机理  19-20
    1.5.4 硝化抑制剂的应用效果  20-22
第2章引言  22-24
  2.1 研究目的和意义  22
  2.2 研究内容  22-23
  2.3 技术路线  23-24
第3章材料与方法  24-29
  3.1 研究区域概况  24
  3.2 供试材料  24-25
    3.2.1 供试尿素  24
    3.2.2 供试作物  24
    3.2.3 田间静态箱  24-25
    3.2.4 其它器材与设备  25
  3.3 试验设计与方法  25-27
    3.3.1 基于温室气体排放的改性尿素优选试验  25-26
    3.3.2 改性尿素对旱地(玉米田)土壤N_2O的原位减排试验  26
    3.3.3 改性尿素对稻田CH_4和N_2O的原位减排试验  26-27
    3.3.4 改性尿素影响稻田土壤甲烷氧化活性的机理探讨试验  27
  3.4 测试分析方法  27-28
    3.4.1 气体样品的收集  27
    3.4.2 CH_4、N_2O浓度的测定  27-28
    3.4.3 土壤中速效氮含量的测定  28
    3.4.4 土壤中甲烷氧化菌数量的测定  28
  3.5 数据分析方法  28-29
    3.5.1 田间试验中CH_4和N_2O通量的计算  28
    3.5.2 室内模拟培养试验CH_4和N_2O通量的计算  28
    3.5.3 数据处理方法  28-29
第4章结果与分析  29-55
  4.1 基于温室气体排放的改性尿素优选试验  29-34
    4.1.1 改性尿素对75％WHC旱地土壤N_2O排放通量的影响  29-30
    4.1.2 改性尿素对90％WHC早地土壤N_2O排放通量的影响  30-31
    4.1.3 改性尿素对淹水稻田土壤N_2O排放的影响  31-32
    4.1.4 改性尿素对淹水稻田土壤CH_4排放的影响  32-33
    4.1.5.小结  33-34
  4.2 改性尿素对玉米地土壤N_2O排放的影响  34-41
    4.2.1.改性尿素对玉米田土壤N_2O排放通量的影响  34-37
    4.2.2 玉米生长季中土壤温度、土壤含水量与N_2O排放通量的关系  37-38
    4.2.3 玉米地N_2O通量的日变化  38-40
    4.2.4 小结  40-41
  4.3 改性尿素对稻田CH_4和N_2O排放的影响  41-48
    4.3.1 改性尿素对稻田CH_4和N_2O排放的影响  41-44
    4.3.2 水稻品种对稻田CH_4和N_2O排放的影响  44-45
    4.3.3 灌溉方式对稻田CH_4和N_2O排放的影响  45
    4.3.4 水稻生长季中土壤温度与稻田CH_4排放通量的关系  45-46
    4.3.5 稻田CH_4通量的日变化  46-47
    4.3.6 小结  47-48
  4.4 改性尿素对稻田土壤CH_4氧化活性的影响  48-55
    4.4.1 低施用量改性尿素对稻田土壤甲烷氧化活性影响  48-50
    4.4.2 高施用量改性尿素对稻田土壤甲烷氧化活性的影响  50-54
    4.4.3 小结  54-55
第5章结论与展望  55-57
  5.1 结论  55-56
  5.2 建议  56
  5.3 展望  56-57
参考文献  57-63
致谢  63-64
在学期间所发表的文章  64

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