基于氮素回用-生物炭负载氮对植烟土壤NH3挥发和N2O排放的影响及机制

基本信息
批准号:31901195
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:24.00
负责人:郑学博
学科分类:
依托单位:中国农业科学院烟草研究所
批准年份:2019
结题年份:2022
起止时间:2020-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:
关键词:
硝化温室气体氨挥发生物炭负载氮反硝化
结项摘要

Reusing the nitrogen from non-point polluted water to the field has great practical significance. The biochar has been demonstrated to be a safe and effective carrier for returning nitrogen from non-point polluted water to the field. However, few studies were concentrated on the influence of biochar loading nitrogen on the ammonia (NH3) volatilization and nitrous oxide (N2O) emission and their related mechanisms. In this project, therefore, soil column experiments are constructed to study the dynamics and accumulation of NH3 volatilization and N2O emission under the application of biochar loading nitrogen with various ratios of adsorbed-nitrogen in biochar to fertilizer-nitrogen. Besides, the correlations between NH3 volatilization/N2O emission and soil physicochemical properties, microbial biomass, urease activity, key functional genes of nitrogen transformation and tobacco growth will also be investigated. This study will be beneficial to provide the theoretical basis and dates support to generalize the application of returning biochar loading nitrogen to the field. Meanwhile, it is also of great theoretical and practical significance to promote the health and sustainable development of agriculture and the zero growth of chemical fertilizer of China.

面源污染水体氮素农田回用具有重大现实意义。生物炭已被证明可以作为载体实现面源污染水体氮素由水体到农田的安全有效迁移,但生物炭负载氮还田,特别是负载氮和肥料氮不同配施比例,对土壤气态氮素(NH3和N2O)损失的影响规律及其内在机制却鲜有报道。基于此,本项目通过土柱试验,设定不同生物炭负载氮和肥料氮配施比例,探讨生物炭负载氮施加条件下,土壤NH3挥发和N2O排放的规律及其与土壤理化性质、微生物生物量、脲酶活性、氮转化关键功能基因和烤烟生长之间的相互关系,研究结果有助于为基于氮素回用的生物炭负载氮还田提供理论基础和数据支撑。同时,对于推动农业健康可持续发展和国家化肥零增长具有重要的理论意义和现实意义。

项目摘要

面源污染水体氮素回用具有重大现实意义。利用生物炭吸附面源污染水体中的NH4+-N并将其进行还田可实现此氮资源由水体到农田的安全有效迁移,而探索生物炭负载NH4+-N对土壤气态氮素排放、土壤质量、烤烟农艺性状和烤烟氮素利用效率的影响对面源污染防控、国家化肥零增长战略实现和现代农业可持续发展具有重要的理论和现实意义。基于此,项目组通过土柱试验,设定不同生物炭负载氮和化肥氮配施比例,研究了生物炭负载氮添加对土壤NH3挥发/N2O排放规律、植烟土壤理化性质、烤烟农艺性状和烤烟氮素利用效率的影响。研究结果表明,(1)沼渣生物炭中的C-C和含氧官能团参与了NH4+-N的吸附,NH4+-N吸附后主要进入了生物炭内部,导致了生物炭比表面积、孔隙体积和平均孔径的降低;此外,生物炭负载氮显著降低了土壤NH3挥发和N2O排放,其减排效果显著优于生物炭化肥配施,其中60%的生物炭负载氮替代比例对土壤气态氮素的减排效果最好,具体机制(N2O减排)是:土壤pH降低,nosZ基因丰度增加,nosZ基因群落结构改变,N2O还原酶活性增强,导致N2O还原为N2强度增加,最终引起N2O排放量降低;(2)60%的生物炭负载氮替代比例最有利于土壤质量提高、烤烟农艺性状改善和烤烟氮素利用效率提高。综上,本研究从土壤温室气体减排、土壤质量提高和作物生长等方面联合发现了基于养分回用-氮肥替代的沼液NH4+-N吸附净化-回收还田技术的可行性和优越性,实现了面源污染水体NH4+-N由水体到农田的安全有效迁移。因此,本研究推荐60%生物炭负载氮替代比例应成为未来化学氮肥的有效替代方式。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-0221
发表时间:2022
2

宁南山区植被恢复模式对土壤主要酶活性、微生物多样性及土壤养分的影响

宁南山区植被恢复模式对土壤主要酶活性、微生物多样性及土壤养分的影响

DOI:10.7606/j.issn.1000-7601.2022.03.25
发表时间:2022
3

针灸治疗胃食管反流病的研究进展

针灸治疗胃食管反流病的研究进展

DOI:
发表时间:2022
4

疏勒河源高寒草甸土壤微生物生物量碳氮变化特征

疏勒河源高寒草甸土壤微生物生物量碳氮变化特征

DOI:10.5846/stxb201912262800
发表时间:2020
5

水氮耦合及种植密度对绿洲灌区玉米光合作用和干物质积累特征的调控效应

水氮耦合及种植密度对绿洲灌区玉米光合作用和干物质积累特征的调控效应

DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.03.004
发表时间:2019

郑学博的其他基金

相似国自然基金

1

改性生物炭施用双减稻田NH3挥发与N2O排放效果及机制研究

批准号:31601832
批准年份:2016
负责人:孙海军
学科分类:C1513
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
2

植物炭化回用强化湿地脱氮和调控N2O排放机理研究

批准号:51408493
批准年份:2014
负责人:黄磊
学科分类:E1002
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
3

连续多年施用生物炭对华北农田土壤N2O排放的影响及机制研究

批准号:31300375
批准年份:2013
负责人:刘杏认
学科分类:C0306
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
4

生物炭影响红壤菜地N2O排放的土壤微结构和反硝化微生物耦合机制

批准号:41601224
批准年份:2016
负责人:王思源
学科分类:D0709
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目