陸 星,巨曉棠*,張福鎖,Volker R?mheld

(1中國農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境學院植物營養(yǎng)系,農(nóng)業(yè)部植物營養(yǎng)學重點實驗室,北京100193;2霍恩海姆大學植物營養(yǎng)所(330),斯圖加特,德國 70593)

土壤微生物通過硝化作用、反硝化作用以及硝化菌的反硝化作用產(chǎn)生N2O[1]。N2O氣體經(jīng)對流擴散直接釋放到大氣中,或者溶解滯留在土壤溶液及土壤空隙中,或者被微生物進一步還原成氮氣,或者隨著下滲徑流進入地下水層[2]。

箱法(Chamber)技術(shù)發(fā)展歷史悠久,簡便易行,是國內(nèi)外通用的監(jiān)測土壤N2O排放通量的采樣方法[3-5]。通過采樣箱收集并測量的N2O通量實質(zhì)是綜合了N2O在土壤中各種過程后的表觀凈通量,無法提供N2O在土壤中的周轉(zhuǎn)信息。另外,箱法采樣本身受到雨雪天氣的限制,無法進行全天候連續(xù)監(jiān)測。分析N2O的同位素異構(gòu)體組成(Analysis of N2O isotopomers)為區(qū)分土壤中N2O的來源并研究其土壤過程開辟了新窗口[6-13]。為了使同位素分析結(jié)果精確可靠,收集氣樣中N2O的濃度和體積必須達到1000 nL/L和100 mL以上[10]。通常可通過延長采樣箱的關(guān)閉時間來增加氣樣N2O濃度,但此方法有兩個弊端:一是收集的N2O氣樣是土壤生成的N2O和大氣背景N2O的混合氣樣;二是關(guān)箱時間長短取決于當時的土壤N2O排放強度大小,無法統(tǒng)一操作,費時且容易造成系統(tǒng)誤差。

除了箱法,國內(nèi)外研究者[14-16]還通過埋入氣體采集管(Gas probe)直接采集土壤產(chǎn)生的N2O氣體、研究N2O的產(chǎn)生位置、周轉(zhuǎn)動態(tài)并計算N2O排放通量。這類采集管通過前端的開口結(jié)構(gòu)連接土壤基質(zhì)和采樣管道,因其有一定體積,土壤空氣和采集管開口空間能進行氣體交換,平衡之后即可抽氣采樣。由于土壤孔隙比箱體空間更易累積N2O,此方法采集的氣樣N2O濃度一般能滿足同位素分析要求。但是這類氣體采集管受自身開口結(jié)構(gòu)的限制,無法在土壤淹水狀態(tài)下采樣;采樣體積取決于開口空間大小,無法大量采樣;此外還會因開口空隙被土壤顆粒堵塞而失效。

硅膠管特有的孔隙結(jié)構(gòu)使它具有透氣不透水的特性。利用這一特性,國外研究者直接把硅膠管做成土壤氣體采集管,并研究了管壁、濃度、溫度等因素對氣體擴散平衡時間的影響[17-18]。但是硅膠管能否用于采集高濃度的土壤N2O以滿足同位素分析的需要;硅膠管田間動態(tài)監(jiān)測土壤N2O濃度的實際效果如何以及基于硅膠管的濃度梯度法和箱法測定的土壤N2O排放通量相關(guān)性等問題尚未解決。據(jù)此,本研究擬通過室內(nèi)模擬試驗和田間試驗,以期回答上述問題。

1 材料與方法

1.1 硅膠管對N2O的通透性

本試驗擬通過室內(nèi)模擬,測試應(yīng)用硅膠管采集土壤N2O的理論可行性,并獲取相應(yīng)的參數(shù)用于指導(dǎo)田間的氣體采樣頻率。試驗裝置由一個帶橡皮塞的廣口瓶(容積2 L,模擬土壤孔隙)和硅膠管組成(圖1)。硅膠管管壁3 mm,內(nèi)徑12 mm,長1.5 m,盤旋裝入廣口瓶中,其兩端通過用硅膠塞密封,靠近瓶塞的一端連入Teflon小管,小管另一端穿過橡皮塞并和三通閥相連接。橡皮塞上另插著一根Teflon小管,小管的一頭也連有三通閥。所有連接均用玻璃硅膠密封以保證裝置的氣密性。通過控制橡皮塞上的兩個三通閥門,實現(xiàn)硅膠管內(nèi)空間和瓶外空間,以及廣口瓶內(nèi)空間和瓶外空間的連通。硅膠管內(nèi)和廣口瓶內(nèi)的氣體交換只能通過硅膠管壁擴散實現(xiàn)。

圖1 N2O氣體通透性試驗裝置圖Fig.1 Equipment design for N2O diffusion experiment

試驗具體操作如下:先打開兩個三通,使大氣和廣口瓶以及硅膠管內(nèi)空間相通。5 min后,關(guān)閉與硅膠管相連的三通。通過帶三通閥的醫(yī)用注射器從廣口瓶中抽出50 mL空氣,然后再注回標定濃度為71.5 μ L/L的 50 mL N2O氣體,以保持內(nèi)外氣壓平衡。以此為0時刻,分別于 0、3.5、8、15、30、60、100、150、203 min后,用注射器通過三通吸取廣口瓶以及硅膠管中的氣體約3 mL,并立刻用氣相色譜進行N2O濃度分析。此試驗設(shè)3次重復(fù)。

通過計算硅膠管內(nèi)外空氣中N2O濃度的相對百分差異變化反映硅膠管內(nèi)外N2O氣體的擴散平衡過程。計算公式為:

相對濃度差異%=(硅膠管內(nèi)N2O濃度-廣口瓶內(nèi)N2O濃度)/廣口瓶內(nèi)N2O濃度×100。

1.2 硅膠氣體采集管的結(jié)構(gòu)

參照國外的設(shè)計[18],改進了兩種硅膠氣體采集管:適合采集較深土層氣樣的垂直采集管(圖2左)和適合淺層土壤采樣的平行采集管(圖2右)。兩種采集管結(jié)構(gòu)原理類似,都是由纏繞并固定成多個圈形的硅膠管,以及連接硅膠管和三通閥的Teflon小管組成。垂直采集管的圈形沿垂直方向纏繞固定,而平行采集管沿水平方向由內(nèi)向外纏繞固定。采集管所用硅膠管壁厚 3 mm,內(nèi)徑12 mm,長2.0 m,內(nèi)部集氣體積達226 mL,完全能滿足同位素采樣的體積要求。正式試驗前2周,按照試驗?zāi)康?提前把硅膠采集管埋入指定土層中,并按照原有的次序覆土壓實,Teflon小管以及三通露于地表,關(guān)閉三通,以便采氣。本研究中,垂直采集管埋入較深的10—20 cm土層中,目的在于收集反硝化生成的N2O;而平行采集管埋入較淺的5 cm土層處,目的在于收集硝化作用生成的N2O。

圖2 垂直硅膠管采集管(左)和平行硅膠管采集管(右)Fig.2 Overview of the vertical silicone tube probe(left)and the horizontal silicone tube probe(right)

1.3 田間試驗設(shè)計

試驗地位于中國農(nóng)業(yè)大學東北旺試驗站。該站屬華北平原北部山前沖積平原,土壤為該地區(qū)典型的石灰性粉砂壤質(zhì)潮土。試驗選擇在N2O排放強烈的夏玉米季進行[3]。所選田塊經(jīng)5年不施肥的冬小麥/夏玉米輪作,達到勻地并耗竭土壤中無機氮的效果。試驗前移走上季全部植物殘茬,以避免土壤本身無機氮以及有機質(zhì)礦化作用對試驗造成的影響。試驗設(shè)施銨態(tài)氮肥(NH+4)、硝態(tài)氮肥(NO-3)及硝態(tài)氮肥加葡萄糖(NO-3+C)3個處理。氮肥施用量均為N 250 kg/hm2,按100和150 kg分2次追肥撒施入土壤,同時均勻灌水15 mm或者100 mm(NO-3+C處理)。氮肥品種分別為銨態(tài)氮肥為(NH4)2SO4,硝態(tài)氮肥為Ca(NO3)2。每個處理設(shè)4次重復(fù),小區(qū)面積為3.7 m ×2.0 m,小區(qū)區(qū)組隨機排列,采樣箱和硅膠采集管安置于玉米行間。對于銨態(tài)氮肥處理,埋入淺層(5 cm)平行采集管;剩下的2個硝態(tài)氮處理,埋入深層(10—20 cm)垂直采集管。每個小區(qū)埋入2個硅膠管采集管,采氣時把2個采集管中的氣樣混勻成一個氣樣代表整個小區(qū)。

1.4 密閉箱法測量N2O通量

采用密閉暗箱法采集田間氣樣。暗箱用PVC管制成,內(nèi)徑19.2 cm、高15.0 cm、容積3990 cm3。箱體頂端一側(cè)連1.5 m的平衡管,用以在采氣過程中保持箱子內(nèi)外大氣壓力的相對平衡。箱頂裝有三通用于取氣樣。試驗前一周把采樣箱底座打入土壤固定,以避免土壤擾動對N2O的影響。采樣頻率為:每次施肥灌水之后的3 d內(nèi),1 d采1次樣,接下來的4 d每2 d采1次樣,之后6 d每3 d采1次樣,之后每7 d采1次樣。采樣前1 min蓋上箱體,以此為t0時刻,在0～20 min內(nèi),用60 mL一次性醫(yī)用注射器連續(xù)采集3針20 mL的氣樣,采氣間隔10 min,用于分析計算N2O排放通量。同時記錄每個小區(qū)采樣始末的箱外溫度。氣樣12 h內(nèi)上氣相色譜(型號Varian 3600,Varian Instruments,Walnut Creek,CA)分析N2O濃度。

N2O通量計算公式為:

式中:F 為N2O 排放通量[N2O-N μ g/(m2·h)];T為箱內(nèi)溫度,28為每mol N2O分子中N的質(zhì)量數(shù),22.4為溫度為273K時的N2O摩爾體積(L/mol);H為采樣箱高度(cm);c為N2O氣體濃度(nL/L);t為關(guān)箱時間(min);dc/dt為采樣箱內(nèi)N2O氣體濃度的時間變化率[nL/(L·min)]。

1.5 硅膠采集管采集土壤N2O

硅膠管采氣和靜態(tài)箱法采氣同步進行。采氣時,打開采集管上的三通閥,用容積為60 mL的一次性醫(yī)用注射器分別從每個小區(qū)埋入的兩個硅膠管中各抽取60 mL氣樣,一并注入已抽成真空的容積為115 mL的氣樣瓶中混勻保存待用。氣樣中N2O濃度用GC-ECD測定。

1.6 濃度梯度法計算N2O排放通量

土壤表面的N2O排放通量通過濃度梯度法計算[19]。依據(jù)原理Fick第一定律(Fick’s first law),計算公式如下:

其中:q為氣體排放通量[ng/(cm2·s)];Ds為氣體在土壤中的擴散常數(shù)(cm2/s);C為氣體濃度(ng/cm3);Z為氣體擴散深度,即采集管埋藏深度(cm);Δ C/ Δ Z 為氣體濃度梯度[ng/(m3·m)]。為了與箱法測定的通量F保持單位一致,計算結(jié)果乘以單位轉(zhuǎn)化系數(shù) a[μ g·cm2·s/(ng·m2·h)],其數(shù)值為22909,公式變?yōu)?

氣體在土壤中的擴散常數(shù)Ds又可以通過如下公式求得:

這里D0是氣體在自由空氣中的擴散系數(shù)(cm2/s),對于N2O氣體為0.14 cm2/s[20],EA和Eτ分別是土壤通氣孔隙度(cm3/cm3)和土壤總孔隙度(cm3/cm3)。

Eτ=1-BD/2.65,BD為土壤容重(g/cm3);

EA=Eτ-WC,WC為土壤的體積含水量(mL/cm3)。

每次采集氣樣的同時,用土鉆隨機取小區(qū)0—20 cm土層土樣,烘箱105℃烘干法測定其重量含水量,再乘以土壤容重換算成土壤體積含水量。計算時所需的其他土壤物理性質(zhì)如表1。

表1 試驗地土壤物理性質(zhì)Table 1 Physical properties of the investigated soil

2 結(jié)果與討論

2.1 硅膠管對N2O的通透性

圖3看出,廣口瓶中高濃度N2O氣體迅速通過硅膠管壁擴散到硅膠管內(nèi)并達到動態(tài)平衡:60min內(nèi),廣口瓶內(nèi)的N2O濃度從初始的約2000 nL/L下降到約1800 nL/L;同時,硅膠管內(nèi)的N2O濃度從初始的200 nL/L迅速增加到900 nL/L,達到前者的一半。此后硅膠管內(nèi)的N2O濃度繼續(xù)上升,但增加速率降低;而廣口瓶內(nèi)N2O濃度保持恒定。

圖3 硅膠管內(nèi)N2O和管外廣口瓶中N2O隨時間的擴散平衡Fig.3 Chronological equilibration of N2O between the inner silicone tube and the surrounding jar space

用SigmaPlot軟件(版本10.0)嘗試不同的方法回歸擬合相對濃度差異隨時間的變化,發(fā)現(xiàn)結(jié)果最符合指數(shù)衰減方程Dt=-36.0+129.1exp(-0.0067t),R2=1.00。經(jīng)計算,約2.9 h之后,硅膠管內(nèi)外的N2O濃度達到95%的平衡。

對比國外類似研究,Jachine和Dick[17]用2.4 mm厚的硅膠管,N2O擴散達到95%的平衡時間是4.4 h;Kammann等[18]用壁厚3.0 mm的硅膠管,達到同樣程度的平衡狀態(tài),僅需1.5 h。本試驗表明,硅膠管對N2O具有良好的通透性,較短的平衡時間(2.9 h達到95%的平衡)使該硅膠管用于田間采集土壤N2O完全可行?？紤]到N2O擴散通過硅膠管壁的速度不僅取決于硅膠管壁厚,還與溫度、硅膠管內(nèi)外N2O濃度梯度,甚至生產(chǎn)廠家有關(guān)。故建議用此硅膠管法田間采集土壤N2O的時間間隔不低于3 h。

2.2 土壤高濃度N2O氣樣采集和N2O濃度的時間變化規(guī)律

用硅膠采集管原位收集土壤生成的N2O氣體,操作簡便,大多氣樣濃度都能達到同位素分析要求。NH4+、NO3-和NO3-+C處理小區(qū)N2O濃度超過1000 nL/L的氣樣比率分別達到43%、43%和90%,施肥灌水后3 d內(nèi)的氣樣濃度全部能達到分析要求。若換用箱法采集氣樣,在空氣背景N2O濃度為330 nL/L、箱高15 cm、關(guān)箱時間 20 min的前提下,達到此濃度要求土壤N2O排放通量達到N2O-N 337 μ g/(m2·h);而 NH4+、NO3-和 NO3-+C 處理中達到此通量強度的比率僅分別為14%、4.5%和44%,顯著低于硅膠管采氣的達標率。若把關(guān)箱時間增至40 min,則 3個處理相應(yīng)的達標比率僅略增加到23%、4.5%和47%。但是,隨著關(guān)箱時間的增長,箱體中和土壤孔隙之間的N2O濃度梯度減少,箱內(nèi)N2O將逐漸達到飽和甚至被土壤重新吸收或還原[2],因此箱中實際N2O濃度將低于理論計算值。由此可見土壤N2O排放通量較低時通過延長關(guān)箱時間獲取高濃度N2O氣樣并不可行。土壤孔隙和土壤溶液中常常超飽和累積N2O,在土壤強烈產(chǎn)生N2O,而其運輸又受到限制的條件下,其最高濃度能分別比周圍空氣和大氣中的N2O濃度高30000倍和25000倍[21]。本研究中,硅膠管采集器直接埋入指定土層,土壤孔隙和土壤溶液中累積的N2O通過擴散作用快速進入硅膠管內(nèi),所以相比箱法更容易采集到高濃度的N2O氣樣。

試驗小區(qū)土壤N2O濃度受到施肥、灌水以及降水的影響,表現(xiàn)出明顯的時間變化(圖4)。玉米三葉期(7月10日)第1次施肥灌水前,大氣空氣中N2O的背景濃度為322 nL/L。NH4+、NO3-以及NO3-+C處理小區(qū)土壤空氣中平均N2O濃度分別為573、647和1334 nL/L,均極顯著高于大氣背景濃度(配對t檢驗,P＜0.01)。而NO3-+C處理的N2O濃度顯著高于其他兩個處理(配對t檢驗,P＜0.05),NH4+和NO3-處理之間沒有顯著差異。說明施肥灌水之前,土壤中的微生物已經(jīng)開始活躍,生成的N2O氣體累積在土壤孔隙中。因土壤空氣和地表大氣中的N2O濃度存在濃度梯度(通常為正梯度),使得土壤孔隙N2O氣體能夠通過擴散作用順濃度梯度擴散到大氣中,從而形成地表凈排放通量。NO3-+C處理小區(qū)的土壤經(jīng)過壓實處理,容重由1.34增加到1.46 g/cm3(表1),而土壤總孔隙度則由0.494減少到0.449,這一方面有利于反硝化菌等嫌氣微生物還原土壤中的硝酸鹽產(chǎn)生N2O,另一方面阻滯了N2O的擴散,使得更多的N2O累積在土壤孔隙中[2]。

圖4 土壤空氣中N2O濃度的時間變化Fig.4 Temporal variation of soil gas N2O concentration at depths of 5 cm(NH+4treatment)or 15-20 cm(NO-3and+C treatment)in soil

第1次施肥灌水后,3個處理的N2O濃度均顯著增加,3 d后達到最高峰,其中NH+4和NO-3處理最高濃度分別為1323和1434 nL/L,對比施肥前分別增加了1.3和1.2倍,兩者無顯著性差異。而此時NO-3+C處理小區(qū)土壤中的N2O濃度迅速增加到10619783 nL/L,同比施肥前增加了7962倍;1周以后,各個處理小區(qū)中的N2O濃度都回落到施肥前水平。說明施肥和灌水顯著刺激了土壤微生物的活動,產(chǎn)生大量N2O,這與大多數(shù)研究[3-4,15]的結(jié)果相吻合。

玉米十葉期(8月9日)第2次施肥灌水后,各處理N2O產(chǎn)生規(guī)律和第1次類似,但是由于這次施肥量由N 100增加到150 kg/hm2,小區(qū)土壤N2O濃度也相應(yīng)增大;NH4+、NO3-以及NO3-+C處理小區(qū)土壤N2O的濃度峰值分別為 16733、14637和9619619 nL/L。此外,受降水影響,此階段土壤含水量相對第1次施肥后要高。高含水量一方面有利于微生物產(chǎn)生N2O,另一方面阻滯了N2O通過土壤非含水孔隙向四周擴散,這是此階段N2O濃度更高的另一個可能原因[2,19]。

對于NO3-+C處理,每次氮肥是分兩段施入,所以小區(qū)土壤中對應(yīng)有四個N2O濃度高峰。受降雨影響,7月19日NH4+和NO3-處理小區(qū)土壤中均檢測到一個N2O濃度高峰,其平均濃度值分別為11722和7018 nL/L。

2.3 土壤濃度梯度法和箱法N2O排放通量的比較

3個試驗處理中,硅膠采集管測定的土壤N2O濃度隨時間變化趨勢(圖5上)和傳統(tǒng)箱法測定的N2O排放通量(以下簡稱箱法通量)變化趨勢(圖5下)相吻合,這說明土壤產(chǎn)生的N2O能迅速擴散到硅膠管中并達到動態(tài)平衡。在不同的N2O產(chǎn)生強度下(3個處理,以及各個處理的不同時期),硅膠管采樣方法均響應(yīng)靈敏、準確可靠。在此基礎(chǔ)上,用濃度梯度法計算的N2O凈通量(以下簡稱濃度梯度通量)和箱法通量之時間變化趨勢一致,但是濃度梯度通量極顯著低于箱法通量(配對 t檢驗:|t|=4.05,P＜0.001,n=293)。

回歸分析結(jié)果表明,濃度梯度通量與箱法通量呈顯著正相關(guān)(圖6),但是都顯著低于后者測量值。其中NH+4處理小區(qū)的濃度通量與箱法通量的數(shù)值最接近,其數(shù)值大約為后者的80%;而NO-3和NO-3+C處理小區(qū)的N2O濃度梯度通量值較低,分別僅相當與箱法通量的30%和17%。對數(shù)化處理后的NO-3+C小區(qū),其濃度梯度通量值和箱法通量值相當接近,兩者擬合的關(guān)系式為lgy=0.97lgx-0.67,R2=0.87。

圖5 濃度梯度法(上圖)和箱法(下圖)測定的全采樣期N2O排放通量比較Fig.5 Comparison of N2O fluxes between the gradient method(upper)and the chamber method(down)during the whole sampling period

氣體采集管取樣位置和N2O產(chǎn)生位置的匹配程度直接影響濃度梯度法和箱法分別測量的N2O排放通量值的匹配程度。氣體采集管主要采集其埋藏位置附近土層產(chǎn)生的N2O,如果位于其上方的土壤是產(chǎn)生N2O的活躍區(qū)域,則濃度梯度通量就會有負偏差[22]。Yoh等[15]研究了施肥土壤N2O排放通量和N2O在不同土層的生成速率,發(fā)現(xiàn)濃度梯度法(10 cm)測定的N2O通量值和箱法測定值顯著相關(guān)。但是前者數(shù)值大約為后者的一半,而表土層(10 cm)產(chǎn)生的N2O顯著高于25 cm和40 cm土層的N2O產(chǎn)生速率。Maljanen等[16]同時用箱法和濃度梯度法測量有機土壤的N2O排放,發(fā)現(xiàn)在濕潤年份,濃度梯度通量值要小于箱法通量值,但用淺層土壤(5 cm)N2O濃度計算的通量值比用深層土壤(20 cm)N2O濃度計算的通量值更接近箱法通量值;在較干旱年份則箱法通量小于濃度通量。作者把差異的原因歸結(jié)為不同土壤濕度條件下N2O產(chǎn)生的位置不同,濕潤年份N2O主要產(chǎn)生在表層,而干旱年份則主要產(chǎn)生在較深土層。本研究中,NH+4處理小區(qū)N2O主要產(chǎn)生于表層土壤的硝化作用,硅膠管埋在5 cm土層處,更接近N2O的主要產(chǎn)生位置,所以濃度梯度通量值較NO-3和NO-3+C處理(硅膠管埋于15—20 cm土層)更接近對應(yīng)的箱法通量值;葡萄糖的添加為微生物反硝化提供了碳源,有利于土壤表層形成厭氧孔隙,其結(jié)果是NO-3+C處理小區(qū)表層土壤亦能進行強烈反硝化產(chǎn)生大量N2O。而NO-3處理小區(qū)的N2O生成位置則更靠近15—20 cm的采樣管,推測這是NO-3處理小區(qū)濃度梯度法測定的N2O通量較NO-3+C處理小區(qū)更接近對應(yīng)的箱法通量的可能原因。

圖6 濃度梯度法與箱法測定的N2O排放通量的相關(guān)性Fig.6 Correlations of N2O fluxes between the chamber method and the gradient method within each treatment and all treatments

3 結(jié)論

硅膠管法簡便易行,能同時用于原位采集高濃的土壤N2O氣體、長期監(jiān)測不同土壤剖面N2O濃度變化,計算土壤N2O排放通量?；诠枘z管采樣法計算的N2O通量值與傳統(tǒng)箱法通量值相關(guān)性好,但是測量值偏低,偏低的程度取決于采樣位置和土壤中N2O產(chǎn)生位置的匹配程度。建議采用埋于土壤表層的硅膠管計算地面N2O排放通量,或在不同土層埋入硅膠管研究土壤剖面N2O行為的時空變異。

[1]Bremmer J M.Sources of nitrous oxides in soils[J].Nutr.Cycl.A-groecosys.,1997,49:7-16.

[2]Clough T J,Sherlock R R,Roslston D E.A review of the movement and fate of N2O in the subsoil[J].Nutr.Cycl.Agroecosys.,2005,72:3-11.

[3]高志嶺,陳新平,張福鎖,等.農(nóng)田土壤N2O排放的連續(xù)自動測定方法[J].植物營養(yǎng)與肥料學報,2005,11(1):64-70.Gao Z L,Chen X P,Zhang F S et al.Continuous-automatic method formeasuring N2O emission from agricultural soil[J].Plant Nutr.Fert.Sci.,2005,11(1):64-70.

[4]王秀斌,梁國慶,周衛(wèi),等.優(yōu)化施肥下華北冬小麥/夏玉米輪作體系農(nóng)田反硝化損失與N2O排放特征[J].植物營養(yǎng)與肥料學報,2009,15(1):48-54.Wang X B,Liang G Q,Zhou W et al.Effect of optimized nitrogen application on denitrification losses and N2O emissions from soil in winter wheat/summer corn rotation system in North China[J].Plant Nutr.Fert.Sci.,2009,15(1):48-54.

[5]Philippe R,Eriksen-Hamel N S.Chambermeasurements of soil nitrous oxide flux:are absolute values reliable?[J]Soil Sci.Soc.Am.J.,2008,72:331-342.

[6]Yoshida N,Toyoda S.Constraining the atmospheric N2O budget from intermolecular site preference in N2O isotopomers[J].Science,2000,405:330-334.

[7]Bol R,Toyoda S,Yamulki S et al.Dual isotope and isotopomer ratios of N2O emitted from a temperate grassland soil after fertilizer application[J].Rapid Commun.Mass Spec.,2003,17:2550-2556.

[8]Toyoda S,Mutobe H,Yamagishi H et al.Fractionation of N2O isotopomers during production by denitrifier[J].Soil Biol.Biochem.,2005,37:1535-1545.

[9]Sutka R L,Ostrom N E,Ostrom P H et al.Distinguishing nitrous oxide production from nitrification and denitrification on the basis of isotopomer abundances[J].Appl.Environ.Microbiol.,2006,72:638-644.

[10]Well R,Kurganovab I,de Gerenyub V L,Flessa H.Isotopmer signatures of soil-emitted N2O under different moisture conditions-A microcosm study with arable loess soil[J].Soil Biol.Biochem.,2006,38:2923-2933.

[11]Well R,Flessa H,Lu X et al.Isotopologue ratios of N2O emitted from microcosms with NH4+fertilized arable soils under conditions favoring nitrification[J].Soil Biol.Biochem.2008,40:2416-2426.

[12]Jinuntuya-Nortman M,Sutka R L,Ostromc P H et al.Isotopologue fractionation during microbial reduction of N2O within soil mesocosms as a function of water-filled pore space[J].Soil Biol.Biochem.,2008,40(9):2273-2280.

[13]Baggs EM.A review of stable isotope techniques for N2O source partitioning in soils:recent progress,remaining challenges and future considerations[J].RapidCommun.Mass Spec.,2008,22:1664-1672.

[14]梁東麗,同延安,Ove Emteryd,等.土土壤剖面中N2O濃度的時間和空間變異[J].生態(tài)學報,2003,23(4):731-737.Liang D L,Tong Y A,Emteryd O et al.Spatial and temporal variation of nitrous oxide concentrations in soil profiles of Manural Loessial Soil[J].Acta Ecol.Sin.,2003,23(4):731-737.

[15]Yoh M,Toda H,Kanda K I et al.Diffusion analysis of N2O cycling in a fertilized soil[J].Nutr.Cycl.Agroecosys.,1997,49:29-33.

[16]Malijanen M,Liikanen A,Silvola J et al.Measuring N2O emissions from organic soils by closed chamber or soil/snow N2O gradient methods[J].Eur.J.Soil Sci.,2003,54:625-631.

[17]Jacinthe P A,Dick W A.Use of silicone tubing to sample nitrous oxide in the soil atmosphere[J].Soil Biol.Biochem.,1996,28(6):721-726.

[18]Kammann C,Gr ü nhage L,J?ger H J.A new sampling technique to monitor concentrations of CH4,N2O and CO2in air at well-defined depths in soils with varied water potential[J].Eur.J.Soil Sci.,2001,52:297-303.

[19]Clough T J,Kelliher F M,Wang Y P et al.Diffusion of15N-labelled N2O into soil columns:A promising method to examine the fate of N2O in subsoils[J].Soil Bio.Biochem.,2006,38:1462-1468.

[20]Barr R F,Watts H.Diffusion of some organic and inorganic compounds in air[J].J.Chem.Eng.Data,1972,17:45-46.

[21]Heincke M,Kaupenjohann M.Effects of soil solution on the dynamics of N2O emissions:a review[J].Nutr.Cycl.Agroecosys.,1999,55:133-157.

[22]Kusa K,Sawamoto T,Hu R et al.Comparisonof the closed-chamber and gas concentration gradient methods for measurement of CO2and N2O fluxes in two upland field soils[J].Soil Sci.Plant Nutr.,2008,54:777-785.