開放式和密閉式土柱培養系統的差異性
——以NH3 和N2O 排放為例

米曉君，李睿琦，王 丹，張新星，高志嶺

（河北農業大學 資源與環境科學學院/河北省農田生態環境重點實驗室，河北 保定 071000）

目前我國氮肥用量占全球氮肥用量的30%左右［1］，但主要糧食作物的氮肥利用率卻只有10.8%～40.5%［2］。氮肥除了被作物本身吸收和土壤剖面中殘留，就是以氧化亞氮（N2O）、氨氣（NH3）等氣態形式排放到大氣中，或者硝酸鹽淋洗進入水體［3-5］。研究表明，氧化亞氮(N2O)和氨（NH3）是導致我國NHx沉降增加、大氣PM2.5濃度上升、溫室效應加劇的重要原因之一［6-8］。這不僅增加農業生產成本，還引起了嚴重的污染環境。因此無論從氮肥利用率上，還是環境影響上，減少氮素損失具有重要意義。

目前，深入研究農田NH3、N2O 排放與環境條件及管理措施的相關關系，客觀評估農田土壤的氣態氮損失，并提出切實可行的減排措施是本領域的研究熱點。近年來，為了深入研究N2O 的生成與轉化機制、硝化與反硝化過程中的氮損失途徑與控制機制，Well［9］、Lewicka-Szczebak［10］等研發了一種新型的密閉式培養系統。與當前大多數研究采用的開放式培養系統相比，該培養系統可通過控制培養室氣體組成，如調節O2、N2、He、乙炔等氣體比例，以探究土壤硝化與反硝化過程中氮素氣態損失貢獻、途徑與調控機理，并采用動態培養箱原理測定不同氣體排放［11-12］。由于受培養氣體昂貴、儀器檢測限等多種因素影響，該密閉式自動培養系統的氣流速度通常40 ～100 mL/min，這嚴重低于開放式培養系統中開放條件下土壤與大氣的氣流交換速率，因此初步推測，與開放式培養系統相比，該培養系統可能因改變土壤氮素氣態損失速率而導致土壤氮素轉化途徑及其相對貢獻發生偏離，而針對上述2 種培養系統的對比研究鮮有報道。……