脱甲河农业流域土壤沉积物氮素时空分布与N_2O释放

作     者：吴红宝 吕成文 李玉娥 秦晓波 廖育林 李勇 

作者机构：中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所农业部农业环境重点实验室北京100081 安徽师范大学国土资源与旅游学院芜湖241000 湖南省农业科学院土壤肥料研究所长沙410125 中国科学院亚热带农业生态研究所亚热带农业生态过程重点实验室长沙410125 

出 版 物：《环境科学学报》 (Acta Scientiae Circumstantiae)

年 卷 期：2017年第37卷第4期

页      面：1539-1546页

核心收录：

学科分类：12[管理学] 1204[管理学-公共管理] 082803[工学-农业生物环境与能源工程] 08[工学] 0828[工学-农业工程] 120405[管理学-土地资源管理] 

基　　金：国家自然科学基金面上项目(No.41475129) 国家重点基础研究发展计划(No.2012CB417106) 

主　　题：氧化亚氮 铵态氮 硝态氮 氮流失 农业小流域 

摘      要：为研究脱甲河农业小流域氮素输出特性,运用流动注射仪法和顶空平衡-气相色谱法于2015年4月—2016年1月对流域内4级河段(S1、S2、S3和S4)稻田-岸坡-河底沉积物土壤铵态氮(NH_4^+-N)、硝态氮(NO_3^--N)及水体溶存氧化亚氮(N_2O)浓度进行了连续10个月的监测,并利用双层扩散模型法对水系N_2O排放通量进行了估算.结果表明:脱甲河流域稻田-岸坡-河底沉积物NH_4^+-N含量逐渐升高,NO_3^--N含量逐渐降低,其中,岸坡及河底沉积物土壤中的氮主要以NH_4^+-N形式为主,均值分别为(7.38±0.62)mg·kg-1和(16.49±1.70)mg·kg^(-1);稻田土壤和脱甲河水体中的氮主要以NO_3^--N为主,均值分别为(7.40±0.81)mg·kg^(-1)和(1.55±0.03)mg·L^(-1).水体溶存N_2O浓度范围在0.005~7.37μmol·L^(-1)之间,均值为(0.54±0.05)μmol·L^(-1);扩散通量在-1.11~1811.29μg·m^(-2)·h^(-1)之间,均值为(130.10±12.04)μg·m^(-2)·h^(-1),每年向大气输出的N_2O量为11.40 kg·hm-2.其中,在早稻生长初期和早晚稻收割、栽种交替时段N_2O输出量达到高峰.空间上,N_2O扩散通量表现为S1S4S3S2,S1级河段显著低于其他3级河段(p0.01).相关分析表明,脱甲河表层水体N_2O扩散通量与NH_4^+-N(r=0.87,p0.01)、NO_3^--N(r=0.80,p0.01)和水温(r=0.57,p0.01)呈显著正相关,流域内稻田-岸坡-河底沉积物及水体NH_4^+-N和NO_3^--N浓度间相关性不显著.脱甲河农业小流域氮素流失主要包括稻田-岸坡-河底沉积物中铵态氮、硝态氮及水体中N_2O,在水稻栽种期间出现高峰,存在较大氮素流失风险,因此,开展农业小流域氮素流失研究对区域氮素周转及农业生产活动具有重要的指导意义.