农药对土壤氮转化与温室气体排放的影响

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-福建农林大学专业硕士学位论文农药对土壤氮转化与温室气体排放的影响农药对土壤氮转化与温室气体排放的影响中文摘要在实验室培养条件下，运用乙炔抑制法、气相色谱法、靓酚蓝比色法和紫外分光光度法[1]等方法，研究了我国常用的除草剂草品种甘膦和丁草胺，杀虫剂品种吡虫啉和毒死蜱对尿素氮在菜地土壤中转化过程以及对土壤中温室气体N2O、CO2、CH4排放的影响。主要的实验结果如下：1、农药对土壤中尿素氨化作用的影响除草剂处理实验结果表明，培养第2天尿素+草甘膦和尿素+丁草胺处理的土壤铵态氮质量分数明显地比尿素处理要高，第4天尿素处理的铵态氮质量分数反而高于添加除草剂处理。这说明2种除草剂促进土壤中尿素氨化。第6天后尿素很大一部分转化成铵态氮经硝化作用快速地转化成硝态氮。杀虫剂实验中，吡虫啉不同浓度处理之间没有显著差异。培养的第1天，吡虫啉处理与尿素处理没有明显的差异，但是到第3天，它们都促进了土壤的氨化作用，毒死蜱处理中，培养的第1天，只有50mg/kg土的尿素+毒死蜱处理比尿素的铵态氮质量分数低，之后的培养时间里，50mg/kg土的尿素+毒死蜱的处理却促进了土壤氨化作用，在第5天强度最大，浓度越高的毒死蜱处理，促进作用越显著。整体来看，毒死蜱的促进作用大于吡虫啉的。2、农药对土壤氮素硝化作用的影响除草剂实验中土壤硝化速率较快，土壤培养培养到第6天的时候，土壤里铵态氮基本被转化成硝态氮。从不同处理可以看出，培养的前2天，添加除草剂的处理中土壤硝化作用被显著抑制作，不同处理的硝化率有明显差异，尿素、尿素+草甘膦和尿素+丁草胺处理的硝化率分别为40.65%、26.07%和32.98%，添加草甘膦土壤处理的硝化作用大于添加丁草胺的；但在第4天，2种除草剂处理都表现出显著促进硝化作用进行。表现出先抑制后促进的规律。杀虫剂实验的前5天，各个处理之间没有显著的不同。第5-8天，高浓度50mg/kg土的尿素+毒死蜱处理和50mg/kg土的尿素+吡虫啉处理抑制了土壤的硝化活性，其余尿素+杀虫剂促进了土壤硝化作用。培养的第12天，5mg/kg土的尿素+毒死蜱处理，吡虫啉10和50mg/kg--- -1--- -福建农林大学专业硕士学位论文农药对土壤氮转化与温室气体排放的影响土处理，促进了土壤硝化过程的进行。12天以后，只有50mg/kg土的吡虫啉+尿素处理在第16天促进了土壤的硝化作用，其余的尿素+杀虫剂处理都抑制了土壤的硝化，且杀虫剂的添加浓度越大，抑制作用越大，毒死蜱50mg/kg土的处理的抑制强度最大，毒死蜱的抑制效果比吡虫啉的显著。3、农药对土壤氮素反硝化作用的影响除草剂实验中土壤培养前2天，处理之间无明显差异，第4天，添加除草剂处理的N2O排放量显著低于尿素处理，看出这个时间段除草剂明显的抑制反硝化。但是第6天后，2种除草剂有不同的作用效果，丁草胺明显促进反硝化，而草甘膦的抑制作用在减弱。反硝化作用在不同处理间有明显的差异(P<0.05)，丁草胺+尿素>尿素>草甘膦+尿素>对照。前3个处理的反硝化损失量各自占施氮量的16.90%、6.34%和3.66%，丁草胺很显著增加了反硝损失，但是添加草甘膦的土壤中反硝化损失量被明显抑制。杀虫剂试验中在培养的前5天，两种杀虫剂处理抑制了反硝化作用。第8天时，10mg/kg土的毒死蜱处理和5mg/kg土吡虫啉处理促进了反硝化，而高浓度毒死蜱与吡虫啉的处理则显著抑制了反硝化。16天以后尿素+毒死蜱处理的促进作用减弱，到培养的第20天，只有5mg/kg土的毒死蜱处理对土壤反硝化有促进作用。24天以后，杀虫剂+尿素处理，与尿素处理和对照无明显差别。总的结果是，吡虫啉处理显著抑制土壤中的反硝化作用，且随浓度的增加抑制效果更明显；而毒死蜱处理在5mg/kg土和10mg/kg土浓度时对反硝化无明显影响，但在50mg/kg土处理时显著抑制反硝化作用。4、农药对土壤中N2O排放动态变化的影响除草剂实验室内培养期间，3个加氮的处理的N2O排放动态是出现一个排放高峰，然后降低。4个处理之间存在明显的不同，尿素处理的峰值最大，在培养初期，土壤中有很多的N2O排放，添加除草剂后，虽然前期抑制了N2O排放，但在培养后期，这种影响减弱。杀虫剂实验整个培养期间，对照处理的N2O排放量处于很低的排放水平，但是施氮肥后，土壤中N2O排放量在第5天以后显著增加，尿素处理的N2O排放量在第12天达到峰值，但在16天以后显著下降，到20天以后与对照无明显差别。培养的第1-5天里，10mg/kg土和50mg/kg土的吡虫啉+尿素处理略促进了温室气体N2O的排放，但是其他杀虫剂处理与尿素对照无异。第8天，杀虫剂抑制了温室气体N2O的排放，且杀虫剂的浓度越高，这种抑制效应就越显著。第12天，低浓度5mg/kg土的吡虫啉+尿素处理同尿素处理相比，显2--- -福建农林大学专业硕士学位论文农药对土壤氮转化与温室气体排放的影响著促进了N2O的排放，高浓度的吡虫啉的却抑制了N2O的排放，浓度越高，抑制效应越显著。在12-30天，毒死蜱各处理均促进了N2O的排放，浓度越高，促进作用越显著，持续的时间越长，在第16天N2O的排放量达到峰值。20天后只有高浓度50mg/kg土的毒死蜱+尿素处理增加N2O的排放，其余尿素+杀虫剂处理与尿素处理差别不大。高浓度吡虫啉显著抑制N2O排放，低浓度时则促进排放；而毒死蜱在不同浓度处理下均表现出促进N2O排放。5、农药对土壤CO2排放动态变化的影响除草剂实验中，在培养初期，四个处理均有排放高峰值出现，但是随后除尿素处理外的其他处理下降趋势明显。培养的前14天，氮肥增加了土壤的呼吸强度，在培养的10至14天里，只有尿素处理出现第二次高峰值，除草剂对碳氮协调作用产生抑制。杀虫剂实验在培养的前20天里，土壤中施氮肥能增加土壤的呼吸强度。培养的第一天添加杀虫剂的处理与尿素处理没有显著差别。第1-5天，只有10mg/kg土的吡虫啉+尿素处理显著促进了CO2排放。其余杀虫剂处理则减弱了土壤呼吸强度。其中10mg/kg土的毒死蜱+尿素处理强烈抑制了土壤中CO2排放，毒死蜱的效应比吡虫啉的大。5-10天里，两种杀虫剂能显著抑制温室气体CO2的排放。第12天，只有5mg/kg土的吡虫啉+尿素处理促进了CO2的排放。培养的第16天，毒死蜱处理的CO2的排放量达到第二个高峰。吡虫啉处理与尿素处理无显著差异。培养到20天以后，只有50mg/kg土的毒死蜱+尿素处理促进了土壤中CO2的排放。与单施尿素处理相比，中、高浓度吡虫啉处理显著抑制CO2排放；毒死蜱中、低浓度处理抑制CO2排放，高浓度处理则促进排放。6、农药对土壤CH4排放动态变化的影响除草剂实验中，在60%的土壤含水量的条件下，施尿素虽然使土壤CH4排放通量有一定增加，但是添加除草剂后，对土壤CH4的排放没有多大的影响。杀虫剂实验中，整个培养时间里，施加尿素一定程度上促进了CH4排放。培养的前12天里，杀虫剂处理与尿素处理无明显差异。第12-20天，同尿素处理相比，毒死蜱处理显著促进了CH4排放，毒死蜱的促进作用比吡虫啉的要大。10mg/kg土的吡虫啉+尿素处理明显抑制了CH4的排放。培养到36天只有吡虫啉处理促进了土壤中CH4的排放，且浓度越高，这种促进作用越强。总体上看，杀虫剂对土壤CH4排放无明显的抑制或促进作用。3--- -福建农林大学专业硕士学位论文农药对土壤氮转化与温室气体排放的影响7、农药土壤温室气体排放量的影响不同的除草剂在不同程度上降低了N2O和CO2排放，而施氮则明显增加了这3种温室气体的排放量。草甘膦很明显减少了N2O排放（P<0.01），明显地减少CO2排放（P<0.05），和尿素处理的相比，对应降低了48.4%、20.2%。丁草胺虽明显降低了N2O排放量(P<0.05），比尿素处理降低23.2%，但对CO2排放的影响不明显。说明丁草胺的作用小于草甘膦。不同的杀虫在不同程度上对温室气体排放具有不同的效应，且同种杀虫剂之间，添加量不同也有不同的作用，对不同的温室气体种类也有不同的效应。施氮处理，显著增加了温室气体的排放量。同尿素处理相比较，5mg/kg土吡虫啉增加了N2O排放，增加了11.1%，而高浓度的则减少了N2O排放，浓度愈大，减少的量越大，10mg/kg土和50mg/kg土的吡虫啉分别减少了26.89%，53.1%。毒死蜱各处理增加了N2O排放量，浓度从低到高依次增加了10.86%，18.41%，和19.2%。浓度越大，增加的效应就越大。吡虫啉各处理一定程度上减少了土壤中CO2排放量，5mg/kg土和10mg/kg土的毒死蜱处理减少了土壤中CO2排放量，但是高浓度50mg/kg土的毒死蜱处理增加了土壤呼吸强度。杀虫剂对土壤中对CH4排放没有显著影响。关键词：除草剂；杀虫剂；温室气体排放；氮素转化--- -4--- -福建农林大学专业硕士学位论文农药对土壤氮转化与温室气体排放的影响Inlaboratoryconditions,theuseofacetyleneinhibition,gaschromatography,prettyphenolbluemethodandUVspectrophotometrymethodtostudytheeffectsofvarietiesofthecommonlyusedherbicideglyphosateandbutachlor,pesticidesimidaclopridandchlorpyrifosonureanitrogentransformationprocessesinthevegetablesoilandgreenhousegasN2O,CO2andCH4emissions.Mainresultsasfollows:（1）theeffectsofpesticidesonammonificationofureainthesoilHerbicidetreatmentsclearlyshowthat,thefirsttwodays,theureaammoniumofurea+glyphosateandnitrogen+butachlornishigherthantheureatreatment,thefourthday,theitrogenmassfractionofureaammoniumhigherthanherbicidetreatment,instead.Thisshowsthatthetwokindsofherbicidespromotesoilureaammoniated.Aftersixday,alargepartofammoniumnitrogenbynitrificationquicklyconvertedintonitrate.Insecticidesexperiments,nosignificantdifferencesbetweentheimidaclopridconcentrationprocessing.Thefirstday,imidaclopridtreatmentwithureatreatmentnosignificantdifference,inthe3days,theypromotesoilammonification.chlorpyrifostreatment,thefirstday,only50mg/kgsoilurea+chlorpyrifostreatmentislowerthanthemassfractionofureaammoniumnitrogen,50mg/kgsoiltheurea+chlorpyrifosprocessingbuttopromotesoilammonification.Aftertheincubationtime,inthefirst5days,thehighertheconcentrationofchlorpyrifostreatment,themoresignificantroleinpromoting.Overall,thepromotingofchlorpyrifosisgreaterthanimidacloprid.（2）theimpactofpesticidesonsoilnitrogennitrificationHerbicideexperiment,inthesixdays,thesoilammoniumnitrogenisconvertedintonitrate.Ascanbeseenfromthedifferenttreatments,before2days,soilnitrificationwassignificantlyinhibitedfornitrificationrateofthedifferentprocessing.Theurea,urea+glyphosateandurea+herbicidetreatment’sprocessingnitrificationratesare40.65%,26.07%and32.98%,thenitrificationofaddedglyphosatesoiltreatmentthanbutachlor;inthefourdays,twokindsofherbicidetreatmentshowedpromotenitrificationsignificantly.--- -5--- -福建农林大学专业硕士学位论文农药对土壤氮转化与温室气体排放的影响Beforethe5daysexperiment,nosignificantdifferencebetweentherespectiveprocessing.5-8days,highconcentrationof50mg/kgsoilurea+chlorpyrifosand50mg/kgsoilurea+imidaclopridsuppressedsoilnitrificationactivity.theremainingureainsecticidetopromotesoilnitrification.Thefirst12days,the5mg/kgsoilurea+chlorpyrifostreatment,the10and50mg/kgSoilofimidaclopridtreatment,carriedouttopromotethenitrificationprocess.After12days,only50mg/kgsoilImidacloprid+ureatreatmentpromotessoilnitrificationinthefirst16days,therestoftheureainsecticide-treatedsoilnitrificationissuppressed,andthegreatertheconcentrationofpesticides,thegreateroftheinhibitionofchlorpyrifos50mg/kgsoilprocessinginhibitionstrength,theinhibitoryofchlorpyrifosthanimidaclopridsignificantly.（3）pesticidesonsoilnitrogendenitrificationHerbicideexperiment,before2days,thereisnosignificantdifferencebetweenthetreatments,thefourthday,addingureaherbicidetreatmentwassignificantlylowerinN2Oemissions,seenthisperiod,herbicidessignificantlyinhibiteddenitrification.Butthefirst6days,thetwokindsofherbicideshavedifferenteffectsasbutachlorsignificantlypromotethedenitrification,andglyphosateinhibitionweakened.Denitrificationindifferenttreatmentstherearesignificantdifferences(P<0.05),butachlor+urea>urea>glyphosate+urea>control.Eachofthefirstthreetreatmentdenitrificationlossaccountedfor16.90%oftheamountofnitrogen,6.34%and3.66%,butachlorisverysignificantlyincreaseddenitrificationlosses,butaddglyphosatesoildenitrificationlosswassignificantlyinhibited.Insecticidetrialsinhibitdenitrificationbeforethetwoinsecticide-treatedin5days.Intheday8,10mg/kgsoilchlorpyrifostreatmentandthe5mg/kgsoilimidaclopridpromotedenitrification,highconcentrationsofchlorpyrifosandimidaclopridtreatmentsignificantlyinhibitedthedenitrification.after16days,theurea+chlorpyrifosispromotinginprocessing,the20thdayisweakened,only5mg/kgsoilchlorpyrifostreatmentpromotesoildenitrification.24dayslater,insecticides+urea,ureatreatmentandcontrolhavenosignificantdifference.Theoverallresultisthatimidaclopridsignificantlyinhibiteddenitrificationinthesoil,andwiththeincreasingconcentrationoftheinhibitoryeffectismoreobvious;the5mg/kgsoilchlorpyrifosand10mg/kgsoilconcentrationshavenosignificanteffectondenitrification,but50mg/kgsoiltreatmentsignificantlyinhibiteddenitrification.--- -6--- -福建农林大学专业硕士学位论文农药对土壤氮转化与温室气体排放的影响（4)theimpactofpesticidesonthedynamicchangesinN2OemissionsfromsoilsDuringtheperiodofherbicidesincubation,3plusnitrogentreatment’sN2Oemissionshaveanemissionpeak,andthendecreased.4treatmentssignificantlydifferentbetweentheureapeakmaximuminthebeginningoftheincubation,thesoilhasalotofN2Oemissions,addingherbicides,althoughthepreinhibitN2Oemissions,butinthelate,thiseffectisweakened.Pesticidesexperimentsthroughouttheperiod,thecontrol’sN2Oemissionsataverylowemissionlevels,nitrogenfertilizer,soilN2OemissionsinthefirstfivedaysafterasignificantincreaseinN2Oemissionsfromureatreatment,thepeakatday12,butat16daysissignificantdecline,the20thday,havenosignificantdifferencewiththecontrol.The1-5days,10mg/kgsoil,and50mg/kgimidacloprid+ureatreatmentslightlypromotegreenhousegasN2Oemissions,butcontrolisnodifferentwithotherinsecticide-treatedurea.The8thday,pesticidesinhibittheemissionofthegreenhousegasN2O,andthehigherconcentrationinsecticidetheeffectismoreremarkable.theday12,thelowconcentrationof5mg/kgsoilimidacloprid+ureatreatmentcomparedwiththeureatreatmentsignificantlypromotedN2Oemissions,highconcentrationsofimidaclopridinhibitedN2Oemissions,thehighertheconcentration,theinhibitoryeffectismoresignificant.12-30days,eachprocessingchlorpyrifospromoteN2Oemissions,thehighertheconcentration,theeffectmoreremarkable,thelongertheduration,peakinginthefirst16daysN2Oemissions.20daysafterthehighconcentrationof50mg/kgsoilchlorpyrifos+ureatreatmentincreasedN2Oemissions,theremainingureainsecticide-treatedureatreatmentisnotverydifferent.HighconcentrationsofimidaclopridsignificantlyinhibitedN2Oemissions,topromoteemissionsatlowconcentrations;chlorpyrifosindifferentconcentrationsshownpromoteN2Oemissions.（5)theimpactofpesticidesonthedynamicchangesofsoilCO2emissionsIntheherbicideexperiment,intheinitialstage,thefourprocesshaveemissionpeak,addureatreatmentdecreasetheapparenttrend.Beforethetraining14days,nitrogenfertilizerincreasesoilrespirationintensity,10-14days,onlytheureatreatmenthavesecondpeak,herbicideinhibitthecarbonandnitrogencoordinatingrole.7--- -福建农林大学专业硕士学位论文农药对土壤氮转化与温室气体排放的影响Inthefirst20daysofpesticidesexperiments,thenitrogeninthesoilcanincreasesoilrespirationintensity.Thefirstdayofaddinsecticidetreatmentandwithureatreatmentwerenotsignificantlydifferent.Thefirst1-5days,10mg/kgsoilimidacloprid+ureatreatmentsignificantlypromotedtheCO2emissions.Theremaininginsecticide-treatedweaksoilrespiration,10mg/kgsoilchlorpyrifos+ureatreatmentstronglyinhibitedsoilCO2emissions.5-10days,thetwopesticidescouldsignificantlyinhibittheCO2emissions.the12thday,onlythe5mg/kgsoilimidacloprid+ureapromoteCO2emissions.Thefirst16days,chlorpyrifostreatment’sCO2emissionshavesecondpeak.Theyhavenosignificantdifferencewithimidaclopridtreatment.After20days,only50mg/kgsoilchlorpyrifos+ureatreatmentpromotedthesoilCO2emissions.Comparedwiththesingle-ureatreatment,mediumandhighconcentrationsofimidaclopridtreatmentsignificantlyinhibitedtheCO2emissions;lowconcentrationchlorpyrifosinhibitCO2emissions,,highconcentrationtreatmenttopromoteCO2emissions.（6）theimpactofpesticidesonthedynamicchangesofsoilCH4emissionsInHerbicideexperiment,60%ofthesoilmoistureconditions.ureasoil’sCH4emissionfluxmustincrease,butafteraddingherbicides,soilCH4emissionshavelittlechange.Inpesticidesexperiments,thewholeincubation,appliedureapromotetheCH4emissions.Thefirst12daysofculture,theyhavenosignificantdifferencewithinsecticidetreat.12-20days,comparedwithurea,chlorpyrifostreatmentsignificantlypromotedCH4emissions.10mg/kgsoilimidacloprid+ureatreatmentinhibittheCH4emissions.inthe36thday,onlyimidaclopridpromotesoilCH4emissions,andthehighertheconcentration,thestrongerofthispromotion.Overall,pesticideshavenosignificantlyinhibitionorpromotiononsoilCH4emissions.DifferentherbicidesinvaryingdegreesreduceN2OandCO2emissions,andnitrogen’sapplicationsignificantlyincreasetheamountofthesethreekindsofemissionsofgreenhousegases.GlyphosatereduceN2Oemissionssignificantly(P<0.01)andreduceCO2emissionssignificantly(P<0.05),comparedtoureatreatment,thecorrespondingreduce48.4%,20.2%.ButachlorreduceN2Oemissionssignificantly(P<0.05),ureatreatmentdecreasedby23.2%,butithasnosignificanteffectonCO2emissions.Butachlor.simpactionsislessthanglyphosate.Theinsecticideinvaryingdegreeshavedifferenteffectsongreenhousegasemissions,thesamekindsofinsecticides,differentamountalsohavedifferenteffects,andhavedifferentimpactionondifferentgreenhousegas.Ntreatment,havesignificantincreaseingreenhousegasemissions.Comparedwithurea,the5mg/kgsoilimidaclopridincrease11.1%N2Oemissions,whilethehighconcentrationsdecreaseN2Oemissions,thegreatertheconcentration,thegreaterofthereduction.10mg/kgsoiland50mg/kgsoilimidaclopridwerereducedby26.89%,53.1%.ThechlorpyrifosincreaseemissionsofN2O,fromlowtohighconcentrationincreaseof10.86%,18.41%,and19.2%.Thegreatertheconcentration,thegreateroftheeffect.ImidaclopridtreatmenttosomeextentreduceCO2emissions,the5mg/kgsoiland10mg/kgsoilofthechlorpyrifostreatmentreduceCO2emissions,butthehighconcentrationof50mg/kgchlorpyrifossoiltreatmentincreasedsoilrespiration.PesticideshavenosignificanteffectonCH4emissions.Keywords:herbicides;pesticides;greenhousegasemissions;nitrogentransformation8--- -福建农林大学专业硕士学位论文农药对土壤氮转化与温室气体排放的影响药对土壤氮转化与温室气体排放的影响18.41引言1.1国外的研究现状1.1.1国外关于除草剂对氮素转化的影响的研究除草剂，杀虫剂，氮肥已在农业生产上广泛施用。在预防杂草和消除田间杂草时，除草剂对土壤中微生物活性产生一些影响。大量研究表明，施加除草剂会对土壤微生物群落变化与土壤酶活性产生很大的效应，从而影响土壤中氮素的循环[2]。国外已经在这方面开展了较长时间得研究[3-5]，从铵态氮的变化可看出尿素氨化作用的速率。由于不同除草剂对土壤脲酶活性的效应不同，那么，就造成不同除草剂的不同效应，有些除草剂没有抑制土壤中尿素的氨化作用[6]，有些除草剂却促进了这一氨化作用的进行[7]。Shukla[6]在培养的水稻土中加入4种除草剂，当添加4天或7天以后，除草剂增加了土壤中细菌群体量，没有影响土壤的脲酶活性。Tu[8]在室内实验室培养的环境下，试验了8种除草剂处理对土壤微生物活性与土壤中酶活性的作用，从研究结果得出除草剂的效应不大，不同除草剂的效应不一致。Maynard[9]认为，在田间施用的浓度下，除草剂环嗪酮不能作用土壤中氮素的氨化和硝化。施用除草剂后能改变土壤的环境因子，Kim等[10]科学研究6种除草剂对土壤酶活性的效应，施用后不同时期有不同的作用，初期抑制土壤脲酶活性，后期刺激它的活性。Martens等[11]研究18种除草剂对尿素水解的影响结果表明，在培养条件下除草剂用量为5mg有效成分/kg土时在2种粗质和2种轻质土壤上对尿素水解都没有影响；但50mg时4种除草剂出现抑制作用。Martens等研究28种除草剂影响的结果也一样，低用量时没有抑制作用，用量高时有的除草剂出现抑制作用[12]。硝化作用和反硝化作用是土壤氮素转化的重要生物化学过程，也是氮素损失与温室气体N2O产生的途径。从减少氮素损失和N2O排放角度来看，除草剂抑制硝化、反硝化作用则有其积极作用的一面，也是筛选硝化抑制剂的一个可能途径。Csitari等[13]研究结果显示，除草剂阿特拉津、EPTC和甲草胺在施用50至200mg-N/kg9--- -福建农林大学专业硕士学位论文农药对土壤氮转化与温室气体排放的影响尿素时，这三种除草剂都一定程度上抑制了土壤的硝化作用。SuvenduDas等研究表明，单独施用苄嘧磺隆和丙草胺时减少氧化亚氮的排放，联合施用二者时增加了氧化亚氮的排放[14]。Martens等[12]研究了28种除草剂对尿素氮的效应，认为，在调价量为5mg有效成分/kg土时，有6中除草剂在2种粗质和2种轻质土壤的硝化作用上被抑制；50mg有效成分/kg土时，所有除草剂都抑制种粗质土壤得硝化作用，有4种除草剂明显抑制4种土壤的硝化作用。一些相关的研究认为，培养时间、土壤质地和土壤有机碳含量会明显作用于除草剂的效应。低添加剂量的除草剂二甲戊乐灵在培养的第7天至14天里降低了土壤的硝化作用，高剂量的添加乙酰甲胺磷和苯菌灵使硝化作用增强[15]。Tu[16]研究结果显示，培养的第一周里4种除草剂没能抑制硝化作用，2周后才抑制，除草剂EPTC刺激了土壤的反硝化。Gigliotti等[17]认为，细菌和硝化菌数及土壤呼吸作用在除草剂苄嘧磺隆和醚磺隆在田间施用量和100倍田间施用剂量时没有受到影响，使硝化强度降低。由于实验条件不同，研究结果也许会不一致。Hansen等[18]在两种实验条件下论证阿特拉津和氟乐灵的作用，硝态氮含量在田间实验的环境下除草剂处理同对照处理土壤没有显著的不同，而室内实验室环境里，除草剂处理的土壤中硝态氮占有效态氮的比例较高。在土壤生态系统中，土壤氮流失途径之一就是土壤的反硝化，抑制土壤反硝化作用能降低氮流失和温室气体N2O的排放量。Somda等[19]研究结果显示，实验室培养下氯草定,、氯唑灵、阿特拉津或西玛津抑制了液态介质中NO3-的反硝化。氯草定和氯唑灵选择性地抑制NO3-或NO2-，但是阿特拉津和西玛津有抑制NO2-或N2O还原。Yeomans等[20]科学论证20种除草剂对土壤反硝化作用的效应，当除草剂添加剂量为10ug/g时，地乐酚处理使得反硝化产生的气体中N2/N2O比率增加，其余除草剂对硝酸盐的反硝化无显著效应。当用量为50ugg-1时，有些除草剂不能作用土壤的反硝化，有些显著促进促进反硝化。Yeomans等[21]的其他的研究结果也说明，当茅草枯、阿特拉津和西玛津的剂量为5到100ug/g时，不能抑制反硝化作用。Kara等[22]也认为，不同的土壤除草剂作用不同，在3种土壤中除草剂特丁津能抑制硝化微生物活性，减少了硝态氮，当添加在另一土壤中，硝态氮含量反而变多。除草剂均刺激4种土壤中反硝化菌的活性，研究表明由于是土壤pH值的差异造成。Tenuta等[23]研究结论是，施用除草剂后14和49天后土壤反硝化活性被增加20至30倍，这是由于土壤湿度增加和死亡的杂草提高了NO3-含量导致的。可以看出，大多除草剂能促进反硝化作用。但是这些作用可能不利于降低土壤氮素气态损失和降低温室气体N2O排放。--- -10--- -福建农林大学专业硕士学位论文农药对土壤氮转化与温室气体排放的影响18.41国外关于除草剂对土壤温室气体排放影响的研究Kyaw等[24]认为，于培养的前提下，在土壤中添加稻草和壳质物增加2种供试土壤N2O排放量，添加除草剂草甘膦和敌稗后，所有处理的N2O排放量了降低20%至92%。得出结论：除草剂施用在有机质的农业土壤中能降低N2O排放。Carmo等[25]研究结果显示，草地土壤在除草剂处理的中加入葡萄糖后，土中有效氮显著增多，明显提高N2O排放量，由于土壤反硝化产生很多的N2O气体造成。Tenuta等[23]认为，添加除草剂会造成更多的N2O排放和土壤氮素流失。有些学者认为，施加除草剂处理造成了大豆植物亚硝酸累积，导致植株产生NO和NO2，温室气体排放量与除草剂施入量成比例[26]。除草剂处理的大豆植株中NO2-N浓度是对照的5倍而引起N2O排放，排放量是对照的近2倍[27]。N2O能在土壤的硝化与反硝化过程中产生，由于土壤本身出于的环境不同，由于土壤的物理化学性质也不相同，导致这两个过程在排放N2O量上主导作用不同。除草剂通过作用土壤里微生物活性，可以影响到土壤中氮素转化，和温室气体N2O、CO2的排放[7,28]。18.42国外关于杀虫剂对氮素转化的影响的研究Martinez等研究认为，甲基对硫磷和毒死蜱这两种杀虫剂对农业土壤中的反硝化细菌没有明显的影响[29]。Pozo等通过研究毒死蜱对土壤中硝化菌和反硝化菌的影响得出，浓度为1.1、3.5、5.0和10.0kg/ha的杀虫剂添加量为对这两种细菌产生作用[30]。Martinez等研究杀虫剂二嗪农和喹硫磷在浓度为10-300g/g时对壤土的影响，得出这些杀虫剂增加了反硝化细菌，但是硝化细菌几乎未被影响[31]。Martinez认为浓度为3.5-15kg/ha的林丹显著减少了土壤的硝化细菌，但是反硝化细菌未收到影响[32]。Gonzalez认为50-300g/g土的马拉松和甲拌磷增强了土壤的反硝化活性，而土壤的硝化活性未被影响[33]。Martinez等研究10,50,100,200and300mug/g土的丙溴磷对土壤硝化和反硝化作用的影响认为10-300mug/g都显著增加了土壤中反硝化细菌的数量，而浓度为100-300mug/g时，硝化细菌在培养初开始减少，但又很快恢复到对照水平[34]。--- -11--- -福建农林大学专业硕士学位论文农药对土壤氮转化与温室气体排放的影响18.41国外关于杀虫剂对土壤温室气体排放影响的研究Blanco研究表明，甲基对硫磷增加了土壤的反硝化进程，但是不能抑制土壤中N2O和N2气体的排放，反而增加了这两种气体的排放量[35]。Singh等研究了杀虫剂卡巴呋喃和六氯化苯对冲积土壤中N2O排放的影响得出，土壤没添加硫酸铵肥时，5-100g/g土的卡巴呋喃在对土壤排放N2O没有影响，2-10g/g土的六氯化苯抑制了N2O的排放，但是当土壤添加硫酸铵后，卡巴呋喃增加了土壤中N2O的排放，更进一步的研究表明，反复使用卡巴呋喃能显著促进土壤中N2O的排放[36]。1.1国内的研究现状1.1.1国内关于除草剂对氮素转化的影响的研究从我国的研究现状来看，虽然主要开展了除草剂对土壤微生物的效应的研究，但是报道除草剂对氨化作用(脲酶水解作用)或/和硝化作用或反硝化作用的效应的研究不多[1,37-40]，国内也很少研究除草剂对土壤氮转化过程的效应。我国农业生产中，除草剂与氮肥占据重要地位，由于除草剂种类繁多，不同除草剂，与土壤环境的差异导致除草剂对土壤氮素转化的效应会有显著的不同。单敏等研究结果表明，添加的农药丁草胺的浓度不等时，土壤微生物就会受到不同程度的影响，添加2.0mg/kg和4.0mg/kg的丁草胺对土壤中微生物的作用时间短，微生物活性能在短时间内恢复，但是高浓度10mg/kg的毒死蜱显著抑制了土壤中微生物的生长。这种抑制效应在培养21天后消失。培养长短的不同，丁草胺对脲酶活性的作用也有差异，时间越长，抑制作用就会减弱减弱直至恢复到对照处理的水平[41]。国内有很多报道显示除草剂抑制了土壤的硝化作用。不少研究结果显示，除草剂促进了氮素的反硝化作用[42]。王金花等[43]却认为，除草剂阿特拉津在田间环境下，当添加低浓度除草剂时，用后不同时期有不同的作用，初期刺激土壤脲酶活性，后期抑制它的活性；添加高浓度时，这抑制效应与浓度成正比。张昀等[44]认为，在培养的第7天至30天里，除草剂吡啶磺隆明显地抑制了土壤脲酶活性，在20天内抑制了土壤的硝化作用。1.1.2国内关于除草剂对土壤温室气体排放影响的研究丁洪等在田间用3种除草剂研究表明，这3种除草剂都是很明显的减少了温室气体N2O--- -12--- -福建农林大学专业硕士学位论文农药对土壤氮转化与温室气体排放的影响的排放，而且，不同的除草剂具有不同的效应，存在差异性[42]。与其他一些研究人员的研究[28]相比，本项目得到了一致的结果。在对除草剂对温室气体CO2排放效应的研究比较中，有不同的结论。当除草剂咪草烟添加量为1至10mg·kg-1时，与对照处理无明显的[45]，当除草剂甲磺隆添加量为10mg·kg-1时也得到相同的结果[46]；添加除草剂乙草胺和莠去津对土壤温室气体CO2排放量与对照处理没有显著不同，且添加不同剂量的除草剂也没有显著的差异[47]。草甘膦在抑制温室气体N2O与CO2的效果上，要大于丁草胺。主要是由于即使土壤中添加低剂量的草甘膦，也会使土壤中微生物的活性降低[48]。但是添加2至4mg·kg-1的丁草胺量影响较小，只有添加到10mg·kg-1时才能明显抑制N2O与CO2的排放[49]。在水稻土中添加10mg·kg-1丁草胺时，添加后14天里基本没有CH4排放，但是1mg·kg-1有CH4排放[50]。可是有研究认为添加1mg·kg-1干土的丁草胺能使黄松稻田土壤产甲烷菌种群数量增多，也使CH4排放通量增加，当添加量大于l0mg·kg-1干土时，则产生显著的抑制作用[51]。对于这些差异，可能是由于不同生态环境条件下的土壤，也可能由于实验条件不同。可以总结，除草剂品种不同，土壤所处生态环境不同，则对温室气体排放具有不同的作用。虽然不少学者开展了除草剂对土壤碳氮转化的效应的研究，但是很少有报道除草剂对土壤温室气体N2O、CO2和CH4排放的研究报道[42,45-47,50-51]。同时对三种温室气体开始研究的也不多。18.41国内关于杀虫剂对氮素转化的影响的研究单敏等研究结果表明，添加的农药毒死蜱的浓度不等时，土壤微生物就会受到不同程度的影响，添加2.0mg/kg和4.0mg/kg的毒死蜱对土壤中微生物的作用时间短，微生物活性能在短时间内恢复，但是高浓度10mg/kg的毒死蜱显著抑制了土壤中微生物的生长。随着培养时期的不同，毒死蜱对脲酶活性的作用也有差异，初期抑制，随后抑制作用减弱直至恢复到对照处理的水平[41]。18.42国内关于杀虫剂对土壤温室气体排放影响的研究国内学者刘慧君的研究得出杀虫剂吡虫啉可以强烈抑制土壤的呼吸作用，而且当添加的吡虫啉的剂量越大时，这种抑制强度就越大。添加吡虫啉2天里，10，40，100u/g剂量的同--- -13--- -福建农林大学专业硕士学位论文农药对土壤氮转化与温室气体排放的影响对照处理的土壤中CO2排放速率的差值各自为对照处理的28.14%，58.7%和59.4%[52]。吴珉认为毒死蜱土壤的呼吸作用没有抑制效应，甚至促进土壤呼吸，促进强度与农药添加量呈现正相关[53]。在农作物上喷施毒死蜱时，一大部分会落在于土壤表层，渗到耕作层。土壤中微生物和氮、碳平衡能不能被影响，到现在仍然很少被报道[54]。黄晓梅等通过研究杀虫剂对土壤呼吸的影响得出，4种农药对大田土和大棚土土壤呼吸作用的效应不同。认为这可能是耕作条件差异造成的，不同的耕作条件对土壤微生物的影响不同。杀虫剂敌敌畏对这两种土壤具有不同的效应，当用在大田土上时，1,10,100mg/kg浓度的敌敌畏处理的土壤CO2排放量比对照高，5天内达到高峰值，随后减少，但是用在大棚土时，七天内100mg/kg浓度的敌敌畏处理的抑制了土壤呼吸[55]。汪芳等研究得出，培养2-5天里，毒死蜱3个浓度处理的CO2排放量达到最高值，整个培养期间都比对照高，他们通过t检验得出，毒死蜱3个浓度的处理与对照处理的CO2排放量没有显著的差异，这3浓度处理之间也没有明显的不同[45]。18.41本项目的研究思路1.1研究技术路线本项目除草剂设对照，尿素，尿素+草甘膦，尿素+丁草胺4个处理，杀虫剂设对照，尿素，尿素+吡虫啉，尿素+毒死蜱4个大处理。除草剂细分为以下处理：水+土，尿素+土，10mg有效成分/kg土。杀虫剂分细为以下8个处理：水+土；尿素+土；5mg有效成分/kg土吡虫啉+土；10mg有效成分/kg土吡虫啉+土；50mg有效成分/kg土吡虫啉+土；5mg有效成分/kg土毒死蜱+土；10mg有效成分/kg土毒死蜱+土；50mg有效成分/kg土毒死蜱+土。采用乙炔抑制法对比试验，分不加乙炔和加乙炔。不加乙炔处理测定土壤中无机氮变化、温室气体排放，加乙炔只测定土壤反硝化速率。除草剂实验4个处理，每个处理4个重复；杀虫剂实验8个处理，每个处理4个重复。如下图1所示：--- -14--- -福建农林大学专业硕士学位论文农药对土壤氮转化与温室气体排放的影响图1研究技术路线18.41研究目的我国农业生产中，氮肥和农药占据重要地位，然而氮肥的施用会带来环境问题，农药会对土壤中微生物产生作用，这样间接作用于土壤中氮素循环，也对温室气体排放有一定影响，土壤中排放的N2O是由于硝化作用和反硝化作用产生的，当土壤中的生态环境因子发生变化时，施加除草剂，杀虫剂，氮肥会影响环境因子，氮肥和农药施用对土壤中氮素转化和温室气体排放这方面的研究不多，因此，开展农药对土壤中氮素转化和温室气体排放的研究，土壤碳氮循环研究、温室气体排放的估算和除草剂的安全使用提供参考。也可为氮肥和除草剂的施用效应和安全施用评价提供科学依据。本项目在国家自然科学基金和省科技厅的科研项目支持下进行和完成的。18.42研究思路(1)采用实验室土壤培养-乙炔抑制法。(2)具体分析农药对菜地土壤尿素氨化的作用、硝化作用、反硝化作用等的影响，以及农药对温室气体排放通量的作用。--- -15--- -福建农林大学专业硕士学位论文农药对土壤氮转化与温室气体排放的影响2材料与方法18.41供试土壤与农药1.1供试土壤的理化性质除草剂实验的土壤采集自福州市郊的菜园土，土壤类型为灰泥土，有机质31.8g·kg-1、全氮是2.02g·kg-1、铵态氮含量5.51mg·kg-1、硝态氮含量8.95mg·kg-1、pH值7.1，土壤含水量12.21，室内土壤容重为0.89g·cm-3。土壤先微风干，过2mm筛，测定其含水量，称取折合150g烘干土重的微风干土（按照其含水量实际称取168.3g每瓶），装入体积为300ml的广口瓶中。肥料和农药均先溶于水后定量加入，尿素用量为200mgN/kg土，除草剂用量为10mg有效成分/kg土，同时使得水分含量达到充水有效孔隙的60%（按照计算公式，每瓶加水50mL）。同时用封口膜封口，保持瓶内外自由通气，所有培养瓶都在28℃±1℃恒温箱中好气培养。杀虫剂实验土壤采自福州市郊菜园土0-20cm表层土，pH值为5.93，全氮2.02g/kg，铵态氮5.51mg/kg，硝态氮8.95mg/kg，土壤容重0.89g/cm3，土壤含水量12.21%。从野外采回的新鲜土壤，微风干，过10目筛，测定其含水量，称取折合150g烘干土重的微风干土（按照其含水量实际称取170g每瓶），装入体积为250mL的广口瓶中。肥料和农药均先溶于水后定量加入，尿素用量为200mgN/kg土，杀虫剂用量为5、10、50mg有效成分/kg土，同时使得水分含量达到充水孔隙的60%（按照计算公式，每瓶加20mL水）。同时用封口膜封口，保持瓶内外自由通气，所有培养瓶都在28℃±1℃恒温箱中好气培养。1.1.1供试农药和氮肥除草剂选用四会市润土作物科学有限公司生产的10%草甘膦水剂、山东侨昌化学有限公司生产的60%丁草胺乳液。杀虫剂吡虫啉为10g有效成分为10%的吡虫啉可湿性粉剂，毒死蜱是有效成分为48%的毒死蜱乳油。氮肥为普通尿素（N46%）。16--- -福建农林大学专业硕士学位论文农药对土壤氮转化与温室气体排放的影响18.41试验方法1.1培养瓶与真空瓶（1）选择培养瓶除草剂实验和杀虫剂实验使用的是一致的广口玻璃瓶培养。（2）真空瓶选择20ml的真空瓶，用抽真空设备抽气。先将真空瓶口擦干净，瓶上的标签取下；处理真空瓶盖，将瓶盖上原有的704硅胶和报纸取下，上下面都涂上新704硅胶。抽真空程序时先将抽气管借口用宽透明胶布封好，以免漏气；将真空压力锅的盖子按顺时针方向螺出5个左右的螺纹，把30个左右的真空瓶盖上真空瓶盖（真空瓶盖露出通气口）放入真空压力锅中心部位（离锅壁4cm左右），盖上盖子，螺上4个螺丝。通电，等压力表显示为100后，20分钟后，先按逆时针螺紧盖子，拔下压力锅上的通气管，最后断电。1.2乙炔抑制法除草剂和杀虫剂实验用的都是乙炔抑制法，但是二者在培养时间，加样量和取样量上有区别，具体如下：(1)除草剂实验实验处理：分不加乙炔（测定土壤无机氮变化、温室气体排放）和加乙炔（测定土壤反硝化速率）两大部分。不加乙炔为：不施氮处理（1）、只施氮不施除草剂（2）、草甘膦+氮肥（3）、丁草胺+氮肥（4）4个处理，每个处理4个重复，共16个，不加乙炔。（瓶上无+号）。添加乙炔是：不施氮处理（1）、只施氮不施除草剂（2）、草甘膦+氮肥（3）、丁草胺+氮肥（4）4个处理，每个处理4个重复，共16个，加乙炔（瓶上有+号）处理完土壤后，开始取样，取样步骤1：取样前一天，揭开封口膜，用带有两根玻璃管的软木塞塞住瓶口，涂上704胶密封，两根玻璃管分别接一段硅胶管，其中一根接上三通阀，两根管均封闭。按照有“＋”号和无“＋”号把培养瓶分成两堆（1、2、3、4处理按顺序放好）。取出无“＋”号的培养瓶，检查密封情况和三通阀是否关闭，如有漏气及时封口，后至于培养箱中培养。取出写有“＋”号的培养瓶，检查密封情况，如有漏气及时封口。然后用20ml塑料针筒接上三通阀（转动三通阀时注意将硅胶管折上），从培养瓶中抽出10%的空气（本试验为17ml）。接下来再用20ml塑料针筒从气袋中抽取10%体积的乙炔气（本--- -17--- -福建农林大学专业硕士学位论文农药对土壤氮转化与温室气体排放的影响试验为17ml），接上三通阀往瓶中（转动三通阀时注意将硅胶管折上）注入，注入气体之后来回推拉几次针管，使得培养瓶中的气体混合均匀，关闭三通阀，至于培养箱中培养。取样步骤2：培养24h后抽取气样。取样时将20ml塑料针筒接上三通阀瓶，打开阀门，来回推拉几次，抽取瓶中20ml气体注入18ml的真空玻璃瓶中（转动三通阀时注意将硅胶管折上），供分析用。完成上述步骤后，将无“＋”号培养瓶内的土壤倒入塑料盆中，捣碎、混均，装袋，写上编号（编号为桶上的编号和取样当天的日期），供分析土壤中无机氮用。有“＋”号培养瓶内的土壤直接倒掉。取样时间是培养的第2、4、6、10、14、18、24、30、36、42天。取样步骤2时间：为每次取样步骤1的第二天（取气、取土）(2)杀虫剂实验实验处理：杀虫剂分为以下8个处理：杀虫剂为，水+土；尿素+土；5mg/kg土吡虫啉+土；10mg/kg土吡虫啉+土；50mg/kg土吡虫啉+土；5mg/kg土毒死蜱+土；10mg/kg土毒死蜱+土；50mg/kg土毒死蜱+土。不加乙炔瓶上无“＋”号，杀虫剂：吡虫啉：5mg/kg土吡虫啉+氮肥，10mg/kg土吡虫啉+氮肥，50mg/kg土吡虫啉+氮肥。毒死蜱：5mg/kg土毒死蜱+氮肥，10mg/kg土毒死蜱+氮肥，50mg/kg土毒死蜱+氮肥。加乙炔的瓶上有“+”号，杀虫剂：吡虫啉：5mg/kg土吡虫啉+氮肥，10mg/kg土吡虫啉+氮肥，50mg/kg土吡虫啉+氮肥。毒死蜱：5mg/kg土毒死蜱+氮肥，10mg/kg土毒死蜱+氮肥，50mg/kg土毒死蜱+氮肥。取样前一天，揭开封口膜，用带有两根玻璃管的软木塞塞住瓶口，涂上704胶密封，两根玻璃管分别接一段硅胶管，其中一根接上三通阀，两根管均封闭。按照有“＋”号和无“＋”号把培养瓶分成两堆（1，2，3，4，5，6，7，8处理按顺序放好）。取出无“＋”号的培养瓶，检查密封情况和三通阀是否关闭，如有漏气及时封口，后至于培养箱中培养。取出写有“＋”号的培养瓶，检查密封情况，如有漏气及时封口。然后用20ml塑料针筒接上三通阀（转动三通阀时注意将硅胶管折上），从培养瓶中抽出10%的空气（本试验为20ml）。接下来再用20ml塑料针筒从气袋中抽取10%体积的乙炔气（本试验为20ml），接上三通阀往瓶中（转动三通阀时注意将硅胶管折上）注入，注入气体之后来回推拉几次针管，使得培养瓶中的气体混合均匀，关闭三通阀，至于培养箱中培养。培养24h后抽取气样。取样时将20ml塑料针筒接上三通阀瓶，打开阀门，来回推拉几--- -18--- -福建农林大学专业硕士学位论文农药对土壤氮转化与温室气体排放的影响次，抽取瓶中20ml气体注入18ml的真空玻璃瓶中（转动三通阀时注意将硅胶管折上），供分析用。完成上述步骤后，将无“＋”号培养瓶内的土壤倒入塑料盆中，捣碎、混均，装袋，写上编号（编号为桶上的编号和取样当天的日期），供分析土壤中无机氮用。有“＋”号培养瓶内的土壤直接倒掉。培养的时间间隔为第1、3、5、8、12、16、20、24、30、36天培养开始时间：2012年10月7日。14:00开始培养。开始培养时把培养瓶按顺序摆在实验台上，有加乙炔的放在培养台前。揭开封口膜，换培养瓶塞。具体取样日期为10月7日，10月9日，10月11日，10月14日，10月18日，10月22日，10月26日，10月30日，11月5日，11月11日。其中10月7号为培养第一天，加农药，贴封口膜。用于检测的取样为每次取样步骤1的第二天（取气、取土）10月8日，10月10日，10月12日，10月15日，10月19日，10月23日，10月27日，10月31日，11月6日，11月12日。根据1,3，5......求得以上时间。从7号14:00到8号14:00为培养一天。18.41分析测定项目的方法（1）土壤氮素转化的检测检测铵态氮用靓酚蓝比色法，硝态氮检测用紫外分光光度法[1]。(2)温室气体检测检测N2O气体方法：使用安捷伦气相色谱仪。色谱柱为填充80/100目porapakQ的填充柱，55℃的柱温，检测器温度330℃，ECD检测，定量六通阀进样，进样量1mL，载气为N2，气体流通速度为30ml/min。分析CO2、CH4气体的办法：检测器温度200℃，FID检测，进样通过定量六通阀，进样量为1mL，载气为N2，流速30ml/min。单位时间内释放的气体通量的计算办法：F（ug/kg土.h）=C×M/22.4×V/1000×1000/W/T。F为温室气体N2O、CO2、CH4的排放量，C为气体浓度测定值，μg·ml-1，M为1mol的气体质量；22.4为大气标准状态下阿伏伽德罗常数；V为培养瓶内总的自由体积ml；1000为ml换算L；W为培养土壤重量，kg；1000为土重g化成kg；T为密封培养的时间h，总的排放量计算方法：F（μg·kg-1土）=∑（F1+F2）/2×t×24。F1为前一次测定的数值，F2为后一次测定的数值,t为间隔的天数，24为每日的小时数。--- -19--- -福建农林大学专业硕士学位论文农药对土壤氮转化与温室气体排放的影响(3)数据处理试验数据统计分析和图表制作采用SPSS13.0和Excel2003。Excel2003用于基础数据的处理，如制作标准曲线，算出基础数据。SPSS13.0用于数据的处理，具体做成图表。3研究结果与分析18.41农药对菜地土壤尿素氨化作用的影响1.1除草剂对菜地土壤尿素氨化作用的影响在土壤脲酶作用下，尿素氮能水解成氨氮，以NH4+形态表现出来。尿素氨化的快慢可以用实验测定的铵态氮变化来表示。如下图2所示，除草剂实验中随着培养时间得不同，结果也不同，培养第2天尿素+草甘膦和尿素+丁草胺处理下土壤铵态氮质量分数明显地比尿素处理要高，第4天尿素处理的铵态氮质量分数反而高于添加除草剂处理。这说明2种除草剂对促进土壤中尿素氨化。第6天后尿素很大一部分大转化成铵态氮经硝化作用快速地转化成硝态氮。160 aa空白140尿素a120尿素+草甘膦b尿素+丁草胺10080 bb60a4020baabbcabaaababaabccccbabbbabcabaaabbabbab024610141824303642培养天数/d图2土壤中铵态氮质量分数动态变化Fig.2TemporarychangesofNH4+contentinsoilunderdifferenttreatments--- -20 --- ---- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- ---- -福建农林大学专业硕士学位论文农药对土壤氮转化与温室气体排放的影响18.41杀虫剂对菜地土壤尿素氨化作用的影响从下图3可以得出，整个培养期间，吡虫啉处理之间没有显著差异。培养的第1天，吡虫啉处理与尿素处理没有明显的差异，但是到第3天，它们都促进了土壤的氨化作用，毒死蜱处理中，培养的第1天，只有50mg/kg土的尿素+毒死蜱处理比尿素的铵态氮质量分数低，之后的培养时间里，50mg/kg土的尿素+毒死蜱的处理却促进了土壤氨化作用，在第5天强度最大，浓度越高的毒死蜱处理，促进作用越显著。整体来看，毒死蜱的促进作用大于吡虫啉的。图3土壤中铵态氮质量分数动态变化Fig.3TemporarychangesofNH4+contentinsoilunderdifferenttreatments1.1农药对土壤氮素硝化作用的影响1.1.1除草剂对土壤氮素硝化作用的影响除草剂实验中课题组采集的是福州郊区长期耕种后酸碱度为中性的菜园土。土壤中尿素转化的铵态氮在硝化细菌的作用下转变为硝态氮，但是这种硝化速度与土壤的酸碱度有一定关系。在通常情况下，中性和偏碱性的土壤硝化速度较快，酸性的土壤比较慢。所以，该处土壤硝化速率较快，如下图3，土壤培养培养到第6天的时候，土壤里铵态氮基本被转化成硝态氮。从不同处理可以看出，培养的前2天，添加除草剂的处理中土壤硝化作用被显著抑--- -21--- -福建农林大学专业硕士学位论文农药对土壤氮转化与温室气体排放的影响制作，不同的出来硝化率不同，尿素、尿素+草甘膦和尿素+丁草胺处理的硝化率对应为18.41%、26.07%和32.98%，添加草甘膦的土壤处理的硝化作用大于添加丁草胺的；可是第4天，2种除草剂处理都表现出显著促进硝化作用进行。我们明显看出这是先抑制后促进的规律。300空白尿素尿素+草甘膦250尿素+丁草胺aaabbabaaaaaaaaabaaaaaabb200 aa150ba100b c50dcccbbcbcc024610141824303642培养天数/d图4土壤中硝态氮质量分数动态变化Fig.4TemporarychangesofNO3-1contentinsoilunderdifferenttreatments1.1杀虫剂对土壤氮素硝化作用的影响如图5，培养的前5天，各个处理之间没有显著的不同。第5-8天，高浓度50mg/kg土的尿素+毒死蜱处理和50mg/kg土的尿素+吡虫啉处理抑制了土壤的硝化活性，其余尿素+杀虫剂促进了土壤硝化作用。培养的第12天，5mg/kg土的尿素+毒死蜱处理，吡虫啉10和50mg/kg土处理，促进了土壤硝化过程的进行。12天以后，只有50mg/kg土的吡虫啉+尿素处理在第16天促进了土壤的硝化作用，其余的尿素+杀虫剂处理都抑制了土壤的硝化，且杀虫剂的添加浓度越大，抑制作用越大，毒死蜱50mg/kg土的处理的抑制强度最大，毒死蜱的抑制效果比吡虫啉的显著。--- -22 --- ---- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- ---- -福建农林大学专业硕士学位论文农药对土壤氮转化与温室气体排放的影响图5土壤中硝态氮质量分数动态变化Fig.5TemporarychangesofNO3-1contentinsoilunderdifferenttreatments18.41农药对土壤氮素反硝化作用的影响1.1除草剂对土壤氮素反硝化作用的影响在土壤反硝化细菌的作用下，硝态氮以N2O，N2的形式损失，这些温室气体会破坏生态环境。图6可以看出，除草剂实验中土壤培养前2天，处理之间无明显差异，第4天，添加除草剂处理的N2O排放量显著低于尿素处理，看出这个时间段除草剂明显的抑制反硝化。但是第6天后，2种除草剂有不同的作用效果，丁草胺明显促进反硝化，而草甘膦的抑制作用在减弱。表1中可以得出：反硝化作用在不同处理间有明显的差异(P<0.05)，丁草胺+尿素>尿素>草甘膦+尿素>对照。前3个处理的反硝化损失量各自占施氮量的16.90%、6.34%和3.66%，丁草胺很显著增加了反硝损失，但是添加草甘膦的土壤中反硝化损失量被明显抑制。这些结论有助于科学研究土壤氮素的流失和土壤中温室气体排放。--- -23--- -福建农林大学专业硕士学位论文农药对土壤氮转化与温室气体排放的影响250空白a尿素200a尿素+草甘膦尿素+丁草胺a150a100aabbbb500cbbbbbbababbaabbbabbbaababaabbbbbba24610141824303642培养天数/d图6土壤中反硝化作用动态变化Fig.6Temporarychangesofdenitrificationinsoilunderdifferenttreatments表1氮肥反硝化损失量Talele1Ureanitrogenlossamountbydenitrification处理反硝化损失总量-1差值占施氮肥量的%mgN·kg空白6.80±0.44dC--尿素19.49±0.17bB12.696.34草甘膦14.13±3.33cB7.323.66丁草胺40.61±1.97aA33.8016.90注：图表中大写字母说明的是不同处理之间达到1%的明显水平，小写字母是5%明显水平Note:Differentcapitallettersmeansignificantat1%levels,thesmalllettersmean5%levels18.41杀虫剂对土壤氮素反硝化作用的影响反硝化活性是以加乙炔处理产生的N2O（N2O+N2）量来表示。如图7，在培养的前5天，尿素处理的反硝化损失的N2O排放量比尿素+杀虫剂处理的要略高。说明这两种杀虫剂抑制了反硝化作用。第8天时，10mg/kg土的毒死蜱处理，和5mg/kg土的尿素+吡虫啉处理促进--- -24 --- ---- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- - --- ---- -福建农林大学专业硕士学位论文农药对土壤氮转化与温室气体排放的影响了N2O气体的排放，而高浓度50mg/kg土的尿素+毒死蜱，与50mg/kg土的尿素+吡虫啉的处理则显著抑制了反硝化，12天以后这种促进作用减弱，20天以后和对照没有明显差别。第12天，尿素+杀虫剂处理显著抑制了土壤的反硝化活性，浓度高的杀虫剂处理的抑制效应明显。第16天，各浓度的的毒死蜱处理明显促进了土壤的反硝化活性，但是尿素+吡虫啉处理显著抑制了土壤反硝化。16天以后尿素+毒死蜱处理的促进作用减弱，到培养的第20天，只有低浓度5mg/kg土的毒死蜱处理对土壤反硝化有促进作用。24天以后，杀虫剂+尿素处理，与尿素处理和对照无明显差别。从表2中可以得出反硝化作用在不同处理间存在着差异。总体来看，毒死蜱处理的反硝化作用大于吡虫啉处理的，毒死蜱处理中，低浓度的大于高浓度的。吡虫啉各处理也是低浓度的高于高浓度的。毒死蜱从低到高浓度处理的反硝化损失量各自占施氮量的0.47%、0.47%和0.32%，吡虫啉从低到高浓度处理的反硝化损失量各自占施氮量的0.33%、0.32%和0.17%.毒死蜱显著增加了土壤的反硝化作用。图7土壤中反硝化作用动态变化Fig.7Temporarychangesofdenitrificationinsoilunderdifferenttreatments--- -25--- -福建农林大学专业硕士学位论文农药对土壤氮转化与温室气体排放的影响表2氮肥反硝化损失量Talele2Ureanitrogenlossamountbydenitrification处理反硝化损失差值W（占施氮量）μgN·kg-1%空白100.32±20.56dD--尿素1062.01±122.46aA961.690.53尿素+5吡虫啉669.23±93.81bB568.910.33尿素+10吡虫啉638.03±74.50bB537.710.32尿素+50吡虫啉334.11±56.30cC233.790.17尿素+5毒死蜱946.23±162.06aA845.910.47尿素+10毒死蜱949.43±62.49aA849.110.47尿素+50毒死蜱640.51±24.78bB540.190.32注：图表中大写字母说明的是不同处理之间达到1%的明显水平，小写字母是5%明显水平Note:Differentcapitallettersmeansignificantat1%levels,thesmalllettersmean5%levels18.41农药对土壤中N2O排放动态变化的影响1.1除草剂对土壤中N2O排放动态变化的影响土壤中的硝化和反硝化作用会产生N2O温室气体，当土壤中的生态环境因子发生改变时，会影响到土壤中微生物，会作用于硝化细菌和反硝化细菌，这些细菌被抑制时，就会影响到土壤中N2O的排放。从下图8可以看出，除草剂实验室内培养期间，3个加氮的处理的N2O排放动态是出现一个排放高峰，然后降低。对照处理很少排放N2O气体，但是施氮肥后，N2O气体的排放量就很大程度在增加。4个处理之间存在明显的不同，尿素处理的峰值最大，得出N2O气体排放规律：在培养初期，土壤中有很多的N2O排放，添加除草剂后，虽然前期抑制了N2O排放，但在培养后期，这种影响减弱。具体为三个不同的培养时期，在培养的前10--- -26--- -福建农林大学专业硕士学位论文农药对土壤氮转化与温室气体排放的影响天里，添加丁草胺和草甘膦的处理的N2O气体排放量要比施尿素处理的要少；在培养的18至24天时间段里，四个处理的排放通量都低，尿素处理要比添加除草剂的处理要低，在第24天，它们的差异达到很明显的程度，P<0.01；24天以后，这所有的处理之间都是很低的N2O气体排放水平，处理之间的差异基本不存在。200175空白尿素150尿素+草甘膦尿素+丁草胺125100755025002468101214161820222426283032343638404244培养时间/d图8土壤中N2O排放随时间的变化动态Figure.8TemporarychangesofN2Ofluxfromsoil18.41杀虫剂对土壤中N2O排放动态变化的影响从图9中可以得出，整个培养期间，对照处理的N2O排放量处于很低的排放水平，但是施氮肥后，土壤中N2O排放量在第5天以后显著增加，尿素处理的N2O排放量在第12天达到峰值，但在16天以后显著下降，到20天以后与对照无明显差别。培养的第1-5天内，10mg/kg土和50mg/kg土的吡虫啉+尿素处理略促进了温室气体N2O的排放，但是其他杀虫剂处理与尿素对照无异。第8天，尿素处理显著增加了土壤中N2O的排放，但是尿素+杀虫剂处理的N2O的排放要比尿素处理的要低，说明杀虫剂此时抑制了温室气体N2O的排放。第12天后，低浓度5mg/kg土的吡虫啉+尿素处理同尿素处理相比，显著促进了N2O的排放，高浓度的吡虫啉的却抑制了N2O的排放。在12-30天的培养时间内，毒死蜱各处理均促进了N2O的排放，浓度越高，促进作用越显著，且促进作用持续的时间越长，在第16天N2O的排放量达到峰值，16天之后这种促进作用开始显著减弱。而吡虫啉处理中，12-16天里只有低浓度5mg/kg27--- -福建农林大学专业硕士学位论文农药对土壤氮转化与温室气体排放的影响土的吡虫啉+尿素处理促进了N2O的排放，16天以后，吡虫啉处理与尿素处理无明显差别。20天后只有高浓度50mg/kg土的毒死蜱+尿素处理增加N2O的排放，其余尿素+杀虫剂处理与尿素处理差别不大。图9土壤中N2O排放随时间的变化动态Figure.9TemporarychangesofN2Ofluxfromsoil18.41农药对土壤CO2排放动态变化的影响1.1除草剂对土壤CO2排放动态变化的影响土壤与大气之间，也有气体交换，使得土壤具有呼吸作用，其中CO2是土壤的的呼吸作用产生的，当土壤中的一些环境因素发生改变时，就影响到了土壤中CO2的排放。如以下的图10所示，在培养初期，四个处理均有排放高峰值出现，这是由于这些供试的半分干的土壤被添加水分后，产生激发效应，导致排放高峰值。但是随后除尿素处理外的其他处理下降趋势明显。培养的前14天，氮肥增加了土壤的呼吸强度，不施氮肥的处理CO2的排放量要低，这种差异较显著，达到P<0.05。但是之后差异就看不出来了。在培养的10至14天里，只有尿素处理出现第二次高峰值，除草剂对碳氮协调作用产生抑制。能明显看出添加草甘膦的处理的CO2的排放量要比其他的要低。28--- -福建农林大学专业硕士学位论文农药对土壤氮转化与温室气体排放的影响80007000空白尿素6000尿素+草甘膦尿素+丁草胺50004000300020001000002468101214161820222426283032343638404244培养天数/d图10土壤中C2O排放随时间的变化动态Figure.10TemporarychangesofC2Ofluxfromsoil18.41杀虫剂对土壤CO2排放动态变化的影响从图11能看出，在培养的前20天里，氮肥处理和尿素+杀虫剂处理的CO2排放量总体上比对照高，说明土壤中施氮肥能增加土壤的呼吸强度。培养的第一天添加杀虫剂的处理与尿素处理没有显著差别。第1-5天，只有10mg/kg土的吡虫啉+尿素处理显著促进了CO2排放。其余杀虫剂处理则减弱了土壤呼吸强度。其中10mg/kg土的毒死蜱+尿素处理强烈抑制了土壤中CO2排放。两种杀虫剂的作用强度不同，毒死蜱的效应比吡虫啉的大。5-10天里，两种杀虫剂均使土壤呼吸强度减弱，毒死蜱处理同吡虫啉处理相比，能显著抑制温室气体CO2的排放。第12天，只有低浓度5mg/kg土的吡虫啉+尿素处理促进了CO2的排放。其余杀虫剂处理不抑制或不明显地抑制了土壤的呼吸强度。培养的第16天，毒死蜱处理的CO2的排放量达到第二个高峰。吡虫啉处理与尿素处理无显著差异。培养到20天及20天以后，只有高浓度50mg/kg土的毒死蜱+尿素处理促进了土壤中CO2的排放。其余杀虫剂处理与尿素处理无明显差异。29--- -福建农林大学专业硕士学位论文农药对土壤氮转化与温室气体排放的影响图11土壤中C2O排放随时间的变化动态Figure.11TemporarychangesofC2Ofluxfromsoil18.41农药对土壤CH4排放动态变化的影响1.1除草剂对土壤CH4排放动态变化的影响在有水的水稻田和其他湿地水分饱和的环境下，土壤中会排放温室气体CH4，但是局部土壤或者是土壤团粒在水分没有饱和的情况下也能产生温室气体CH4。除草剂实验中，在60%的土壤含水量的条件下，施尿素虽然使土壤CH4排放通量有一定增加，空白处理在整个培养时期明显比其他的处理要低。但是添加除草剂后，对土壤CH4的排放没有多大的影响。--- -30--- -福建农林大学专业硕士学位论文农药对土壤氮转化与温室气体排放的影响0.13空白0.12尿素0.11尿素+草甘膦尿素+丁草胺1.11.1.10.80.70.60.50.402468101214161820222426283032343638404244培养天数/d图12土壤中CH4排放随时间的变化动态Figure.12TemporarychangesofCH4fluxfromsoil3.6.2杀虫剂对土壤CH4排放动态变化的影响从下图13看出，整个培养时间里，施加尿素一定程度上促进了CH4排放，但是尿素处理与对照处理没有显著差异。培养的前12天里，杀虫剂处理与尿素处理无明显差异。第12-20天，同尿素处理相比，毒死蜱处理显著促进了CH4排放，高浓度50mg/kg土和低浓度5mg/kg土的吡虫啉处理也促进了CH4的排放，毒死蜱的促进作用比吡虫啉的要大。10mg/kg土的吡虫啉+尿素处理明显抑制了CH4的排放。培养到第25天，50mg/kg土，10mg/kg土的毒死蜱+尿素处理和50mg/kg土的吡虫啉处理一定程度上促进了CH4的排放，其余杀虫剂处理则抑制了土壤中CH4的排放。培养到36天只有吡虫啉处理促进了土壤中CH4的排放，且浓度越高，这种促进作用越强。--- -31--- -福建农林大学专业硕士学位论文农药对土壤氮转化与温室气体排放的影响图13土壤中CH4排放随时间的变化动态Figure.13TemporarychangesofCH4fluxfromsoil18.41农药对土壤温室气体排放量的影响1.1除草剂对土壤温室气体排放量的影响如下表3所示，不同的除草剂在不同程度上降低了N2O和CO2排放，而施氮则明显增加了这3种温室气体的排放量。草甘膦很明显减少了N2O排放（P<0.01），明显地减少CO2排放（P<0.05），和尿素处理的相比，对应降低了48.4%、20.2%。丁草胺虽明显降低了N2O排放量（P<0.05），比尿素处理降低23.2%，但对CO2排放的影响不明显。说明丁草胺的作用小于草甘膦。这是由于除草剂影响到了土壤中微生物的作用。--- -32--- -福建农林大学专业硕士学位论文农药对土壤氮转化与温室气体排放的影响表3除草剂对土壤温室气体排放量的影响Table3Effectsofherbicidesongreenhousegasesemissionfromsoil处理N2O排放总量mgN·kg-1CO2排放总量mgCO2·kg-1CH4排放总量mgCH4·kg-1空白0.37±0.06dC2188.95±215.10bB68.97±2.14bB尿素27.89±3.57aA3035.17±199.92aA83.52±1.74aA尿素+草甘膦14.38±0.78cB2423.39±64.95bAB86.26±0.37aA尿素+丁草胺21.43±1.79bAB2999.33±66.67aA84.46±2.10aA注：图表中大写字母说明的是不同处理之间达到1%的明显水平，小写字母是5%Note:Differentcapitallettersmeansignificantat1%levels,thesmalllettersmean5%levels18.41杀虫剂对土壤温室气体排放量的影响如下表4所示，不同的杀虫在不同程度上对温室气体排放具有不同的效应，且同种杀虫剂之间，添加量不同也有不同的作用，对不同的温室气体种类也有不同的效应。施氮处理，显著增加了温室气体的排放量。--- -33--- -福建农林大学专业硕士学位论文农药对土壤氮转化与温室气体排放的影响表4杀虫剂对土壤温室气体排放量的影响Table4Effectsofinsecticidesongreenhousegasesemissionfromsoil处理N2O排放总量CO2排放总量CH4排放总量μgN·kg-1mgCO2·kg-1μgCH4·kg-1空白96.78±26.59dD664.39±36.00cC78.83±1.00aA尿素892.96±167.73aA1212.10±72.92abAB80.12±0.43aA尿素+5吡虫啉992.05±78.38aA1204.50±208.05abAB80.52±1.43aA尿素+10吡虫啉652.87±78.38bB1091.46±79.79bAB78.78±2.14aA尿素+50吡虫啉418.78±75.01cC1096.73±88.64bAB81.19±1.01aA尿素+5毒死蜱989.91±160.44aA1019.19±181.01bB79.91±3.05aA尿素+10毒死蜱1057.30±74.57aA1030.13±137.11bB80.59±1.50aA尿素+50毒死蜱1429.37±62.42aA1327.74±156.72aA80.33±1.65aA注：图表中大写字母说明的是不同处理之间达到1%的明显水平，小写字母是5%Note:Differentcapitallettersmeansignificantat1%levels,thesmalllettersmean5%levels18.41讨论1.1不同除草剂对氮素转化的效应在除草剂对土壤氨化作用的效应上，有些学者研究表明由于不同的除草剂对土壤脲酶活性效应不同，有的除草剂品种没有抑制氨化作用[6]，有的品种反而促进了氨化作用[7]，有些品种有明显地抑制作用[56]。本项目研究看出，培养的时间不同具有不同的效应，培养到第4天时，除草剂都促进了尿素的氨化作用。在除草剂对土壤硝化作用和反硝化作用的效应上，有很多研究表明，除草剂抑制土壤的硝化作用，一些学者研究得出除草剂能促进土壤反硝化作用的进行[42]。本项目得出不同的培养时间段里，不同的除草剂会有抑制也会有促进作用。Vienneau等[57]研究表明，除草剂环嗪酮对土壤氨化作用为开始时被抑制，到28天以后没有--- -34--- -福建农林大学专业硕士学位论文农药对土壤氮转化与温室气体排放的影响作用；而土壤中硝化作用被显著影响；刺激了土壤的反硝化活性。Stratton等[58]研究得出，草甘膦刺激了土壤为酸性的树林土壤氨化效应，对土壤的硝化作用没有影响，对反硝化也没有显著的作用。丁洪等认为开展除草剂对土壤氮素循环的影响是必要的[59]。18.41除草剂对不同温室气体排放的影响经过地球物理、化学和生物化学过程，能使氮素的有效性发生改变，本实验研究表明，两种除草剂存在着效应上的差异，与前人的研究相比，当前人使用不同的除草剂品种时，就有不同的研究结论，即使都使用草甘膦和丁草胺，研究结果也会有不一致的。不同除草剂对土壤中微生物活性，对土壤中环境因素作用也许不同，对土壤中碳氮效应上可能会有不同，这可能与除草剂之间的效应差异有关，也同环境因子有关，比如不同的土壤，不同的气候条件。丁洪等认为开展这领域的科研，能够为温室气体的排放估算提供一定的参考[60]。不同的除草剂，或者同样的除草剂对不同的或相同的温室气体排放会有一致的影响吗？本项目得到了不同的除草剂具有不同的效应的结果。在对除草剂对温室气体CO2排放效应的研究比较中，有不同的结论。在除草剂对温室气体CH4排放效应的研究上，本项目研究表明，除草剂对CH4排放效应上没有明显的抑制作用。对于这些差异，可能是由于不同生态环境条件下的土壤，也可能由于实验条件不同。可以总结，除草剂品种不同，土壤所处生态环境不同，则对温室气体排放具有不同的作用。18.42不同杀虫剂对氮素转化和温室气体排放的效应通过本实验和分析前人得研究，得出不同的杀虫剂对土壤的氮素循环具有不同的作用，有时，即使是相同的杀虫剂，由于实验的条件不一致，也会有不同的结果。不同的培养时期，杀虫剂会有不同的作用。不同的杀虫剂对温室气体排放具有不同的作用，至于通过哪些途径产生的影响，今后还需进一步研究。--- -35--- -福建农林大学专业硕士学位论文农药对土壤氮转化与温室气体排放的影响5结论18.41农药对氮素转化的效应1.1除草剂的效应（1）本项目采集的是多年耕种后的菜地土壤，由于管理与使用，使得这里的土壤理化性质发生了改变，土壤中微生物的活性和酶活性都会有些改变，同通常的酸性的南方土质相比较，这里的土壤具有较高的硝化反硝化能力和氨化作用。在培养的第6到10天，他们均有较高的活性。（2）实验所用的两种除草剂促进了尿素的氨化；在培养的前2天里，除草剂都抑制了硝化作用，第4天时在土壤的硝化作用上起到促进的作用；土壤的反硝化作用不能被草甘膦明显抑制，反而被丁草胺促进。（3）除草剂品种不同时，对土壤氮素转化途径有显著效应上的差异。且除草剂品种间的效应也不同。1.2杀虫剂的效应（1）在土壤氨化作用上，吡虫啉不同浓度处理之间没有显著差异。整体来看，毒死蜱的促进作用大于吡虫啉的。（2）在对土壤硝化作用上，杀虫剂实验的前5天，各个处理之间没有显著的不同。第5-8天，高浓度50mg/kg土的尿素+毒死蜱处理和50mg/kg土的尿素+吡虫啉处理抑制了土壤的硝化活性，其余尿素+杀虫剂促进了土壤硝化作用。培养的第12天，5mg/kg土的尿素+毒死蜱处理，吡虫啉10和50mg/kg土处理，促进了土壤硝化过程的进行。12天以后，只有50mg/kg土的吡虫啉+尿素处理在第16天促进了土壤的硝化作用，其余的尿素+杀虫剂处理都抑制了土壤的硝化，且杀虫剂的添加浓度越大，抑制作用越大，毒死蜱50mg/kg土的处理的抑制强度最大，毒死蜱的抑制效果比吡虫啉的显著。（3）在对土壤反硝化作用上，杀虫剂试验中在培养的前5天，两种杀虫剂处理抑制了反硝化作用。第8天时，10mg/kg土的毒死蜱处理和5mg/kg土吡虫啉处理促进了反硝化，--- -36--- -福建农林大学专业硕士学位论文农药对土壤氮转化与温室气体排放的影响而高浓度毒死蜱与吡虫啉的处理则显著抑制了反硝化。16天以后尿素+毒死蜱处理的促进作用减弱，到培养的第20天，只有5mg/kg土的毒死蜱处理对土壤反硝化有促进作用。24天以后，杀虫剂+尿素处理，与尿素处理和对照无明显差别。总的结果是，吡虫啉处理显著抑制土壤中的反硝化作用，且随浓度的增加抑制效果更明显；而毒死蜱处理在5mg/kg土和10mg/kg土浓度时对反硝化无明显影响，但在50mg/kg土处理时显著抑制反硝化作用。18.41农药对土壤温室气体排放的效应1.1除草剂的效应（1）当施加尿素在土壤中后，很明显地使温室气体N2O、CO2和CH4的排放量增加，增加氮素，就可使碳代谢增加。由此得出，农业生产中，施用氮肥会使增加温室气体的排放量增加。（2）土壤中施用除草剂后，有助于降低温室气体的排放，本项目研究表明，草甘膦和丁草胺能显著减少N2O、CO2排放，但是较小影响CH4的排放。（3）当除草剂品种不同时对温室气体的排放有不同的效应，本实验得出草甘膦比丁草胺能显著抑制温室气体排放。但是对于不同的除草剂对不同温室气体的效应还需要很多的科学论证。1.1.1杀虫剂的效应（1）对N2O排放的影响同尿素处理相比较，5mg/kg土吡虫啉增加了N2O排放，增加了0.8%，而高浓度的则减少了N2O排放，浓度愈大，减少的量越大，10mg/kg土和50mg/kg土的吡虫啉分别减少了26.89%，53.1%。毒死蜱各处理增加了N2O排放量，浓度从低到高依次增加了10.86%，18.41%，和19.2%。浓度越大，增加的效应就越大。（2）对CO2排放的影响同尿素处理相比较，吡虫啉各处理一定程度上减少了土壤中CO2排放量。5mg/kg土和10mg/kg土的毒死蜱处理减少了土壤中CO2排放量，但是高浓度50mg/kg土的毒死蜱处理增加了土壤呼吸强度。（3）对CH4排放的影响与尿素处理相比，杀虫剂对土壤中对CH4排放没有显著影响。--- -37---