北方设施菜地土壤N2O排放通量日变化及最佳观测时间确定*

徐 钰，刘兆辉，石 璟，魏建林，李国生，王 梅，江丽华



北方设施菜地土壤N2O排放通量日变化及最佳观测时间确定*

徐 钰，刘兆辉，石 璟，魏建林，李国生，王 梅，江丽华**

（山东省农业科学院农业资源与环境研究所/农业部黄淮海平原农业环境重点实验室/山东省农业面源污染防控重点实验室，济南250100）

选择不同季节的4个N2O高排放通量日（2012年8月28日和12月27日、2013年3月14日和6月14日），利用静态暗箱-气相色谱法对设施菜地土壤N2O排放通量进行连续24h原位观测，以探讨其日变化特征，并确定1d内的最佳观测时间。结果表明，设施菜地施肥后(2012年12月27日除外)N2O排放通量呈明显的单峰型日变化规律，排放峰值一般出现在14：00左右，比气温峰值时间滞后约2h。同茬作物基肥后第13天与追肥后第2天相比，前者N2O日排放通量峰值和日均排放通量分别较后者高3.4～12.9倍和6.8～7.0倍。相关分析表明，4个典型日内，仅2012年12月27日的N2O排放通量与气温、3cm地温和10cm地温无显著相关，其它日均呈显著正相关。说明观测日土壤温度处于N2O形成适宜范围内，且气温日较差较大时，温度才是影响N2O排放通量日变化的主要因素。对24h内N2O排放通量的矫正分析结果表明，2012年8月28日和12月27日、2013年3月14日和6月14日分别在18：00-21：00、10：00-次日6：00、21：00、16：00-18：00的观测值，可以代表当天的N2O排放通量。若在其它时段采样，应进行有效的矫正处理，否则会导致对典型日N2O排放的估计偏高13.4%～240%或偏低13.1%～64.5%。

设施菜地；N2O排放；原位观测；最佳观测时间；矫正系数

氧化亚氮（N2O）被认为是除二氧化碳（CO2）和甲烷（CH4）外，最重要的温室气体之一，因其极强的温室效应和对平流层O3的消耗作用越来越受到重视。在已知的N2O全球排放源中，80%～90%的N2O来源于土壤[1]，其中农田生态系统中释放的N2O约占50%[2]。设施菜地复种指数高，施肥灌溉量大且频繁，加之独有的“半封闭、高温高湿”的小气候特性，使其成为农田生态系统重要的N2O排放源[3-4]。近年来，中国设施蔬菜发展迅速，截至2010年，设施蔬菜种植面积达到467万hm2，占世界设施园艺面积的80%[5]。因此，设施菜地N2O排放通量的研究对准确合理估算农业温室气体排放具有重要意义。

设施菜地N2O季节性排放规律及其影响因素已有大量研究[6-8]，但其日变化研究却鲜有报道。受野外条件的限制，中国农田生态系统中N2O排放通量的观测仍以静态箱-气相色谱法为主，为正确估算大时间尺度下（如季节、年度）N2O的排放量，进行N2O排放通量日变化的研究尤为重要，一方面可以为静态箱观测法提供较为准确、合理的能代表观测日排放均值的观测时间段；另一方面，对深入研究N2O排放机理和长时间尺度条件下的排放规律具有重要作用。目前，有关N2O日变化规律及其最佳观测时间的研究大多基于不受降水和施肥等外部因素影响，且温度、土壤水分和作物生长等因子变化范围相对稳定的时期[9-11]。然而，N2O排放通量受施肥影响并具有明显的季节性[12]，施肥后N2O排放日变化规律与施肥前具有显著差别，由此确定的N2O最佳观测时间也不相同[13-14]。施肥后会引起N2O排放高峰并持续一段时间[6,15]，Yan等[16]研究表明，施肥引起的排放峰值持续时间约占当季的22%，排放量却占总排放量的80%以上。可见，N2O排放量估算的准确性在很大程度上取决于N2O排放高峰期内观测时间的选取或对不连续测量结果的有效矫正。

本研究选取北方典型设施菜地，通过对菜地施肥后N2O排放高峰期内日排放通量的实地观测，探讨N2O的日变化特征，并确定在该时间段内的最佳观测时间及非观测时间内的矫正系数，以期为全面了解设施菜地N2O排放规律提供理论依据，并为研究该地区不同季节土壤N2O排放高峰期内样本最佳采集时间提供数据参考和技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验在寿光市古城街道常治官村日光温室内进行（118˚42′04.5"E，36˚55′26.4"N），属暖温带季风区大陆性气候，四季分明，光照充足。试验点地势平坦，土壤为褐土，0-30cm表土有机质为16.6g·kg-1，速效磷17.5mg·kg-1，速效钾174.0mg·kg-1，硝态氮44.4mg·kg-1，铵态氮6.7mg·kg-1，pH值7.7。

供试作物为设施番茄，品种为毛粉，一年种植两茬，分别为秋冬茬（8月-翌年2月）和春茬（3-6月）。根据当地农民生产习惯进行施肥、灌溉和田间管理，每茬口施有机肥30t·hm-2，化肥折合纯N 720kg·hm-2，P2O5200kg·hm-2，K2O 400kg·hm-2。定植前结合整地施入基肥，包括全部有机肥和磷肥，以及40%的氮肥和钾肥；后期根据作物长势，将剩余的氮、钾肥平均分成6份进行追施。根据土壤墒情进行灌溉，畦灌，每次灌水量43.1～78.4mm。

1.2 样品采集与分析

根据文献[4,6]和前期研究（未发表数据）结果，设施菜地N2O高通量排放期发生在基肥施用后20d内和追肥后3d内，因此本试验采样时间选取基肥后第13天和追肥后第2天，分别为2012年8月28日（秋冬茬基肥后）、2012年12月27日（秋冬茬追肥后）、2013年3月14日（春茬基肥后）和2013年6月14日（春茬追肥后），采样当日为晴天。取样从当日8：00开始，至次日6：00结束，日间（8：00-18：00）每2h采集1次气样，夜间（18：00-6：00）每3h采集1次气样。

气体收集分析采用静态箱-气相色谱法，静态箱体尺寸规格定为70cm（长）×70cm（宽）×50cm（高），由不锈钢材料制成，四面和顶部封闭，外覆绝热材料（泡沫聚苯乙烯），箱内顶部装有直径10cm的小风扇，以保持箱内气体均匀，箱体采气管线一端通过箱体侧面取气接头深入箱内10cm左右，另一端用三通阀密封。底座（70cm×70cm×25cm）用不锈钢材料制成，周围有水槽，于基肥前插入地下25cm，每个底座内种有4株番茄。采样时将采样箱扣在底座凹槽内并加水密封，扣箱后用100mL塑料注射器于0、8、16、24、32min时抽取箱内气体，并准确记录采样时间、气温、箱内温度、3cm地温、10cm地温（JM624）和土壤水分含量（TZS-1）。样品采集后注入气体采样袋中储存带回实验室，用改进的Agilent 7890A气相色谱仪测定N2O含量。

气体排放通量采用线性回归法进行计算[17]，即

F=(M/V0)×H×(dc/dt)×[273/(273+T)]×(P/P0) ×k （1）

式中，F为N2O气体排放通量，即单位时间单位面积N2O-N的排放量（μg·m-2·h-1）；M为N2O气体中氮原子的摩尔质量（28g），V0为标准状态下（温度273K，气压1013hPa）气体的摩尔体积（22.4L）；H为采样箱气室高度（50cm）；dc/dt为采样箱内气体浓度的变化速率（mg·L-1·min-1）；P为采样时箱内气体的实际压力（mmHg），P0为标准大气压（mmHg），P/P0≈1；273为绝对零度的摄氏温度（℃），T为采样箱内气温（℃）；k为量纲转换系数（600）。

1.3 矫正系数

矫正系数指日平均排放通量与某一时刻排放通量的比值[18]，计算方法为

Ri=Fa/Fi（2）

式中，Ri为矫正系数，i=1，2，3，…，10，为一天中进行观测的次数，8：00为第一次，依次类推；Fa为温室气体连续测量结果的日平均排放通量；Fi为第i次观测的温室气体排放通量实测值。

1.4 数据处理

所得数据使用Microsoft excel 2007进行处理和作图，采用SAS软件进行数据分析和回归分析。

2 结果与分析

2.1 典型日设施菜地土壤N2O排放通量的动态变化

由图1可见，除2012年12月27日（秋茬，追肥后第2天）外，其它3个代表日设施菜地N2O排放通量的日变化均具有明显的昼高夜低的单峰型特点，其变化趋势表现为，8：00-14：00N2O排放通量随气温的升高而迅速升高，在14：00达到排放高峰，且显著高于其它时间段的观测值，N2O排放峰值出现时间比同时段气温最高值约推迟2h，与3cm地温的最高值出现时间相吻合。14：00-16：00，随着气温的下降，N2O排放通量迅速回落，然后缓慢下降，6：00-8：00降至一天中的最低值，N2O排放通量最大值与最小值的差值在381.5～2020.6μg·m-2·h-1范围，差值可达4.7～6.6倍。2012年12月27日，秋茬追肥后N2O排放通量变化较平稳，在10：00以后每次的观测值基本保持在159.9～193.5μg·m-2·h-1范围内，未出现明显的排放峰。

由同茬作物基肥和追肥后观测结果对比可见，受基肥高施氮量的影响，即使基肥施入后第13天才进行观测，其N2O排放通量峰值仍远高于追肥后第2天所测峰值，秋茬基肥和追肥后典型日N2O排放通量的最大值分别为2496.4和193.5μg·m-2·h-1，前者是后者的12.9倍；春茬排放通量最大值分别为1516.3和450.1μg·m-2·h-1，前者是后者的3.4倍。

2.2 典型日设施菜地土壤N2O排放通量与温度的关系

温度和水分是影响N2O通量的主要环境因素[19]，但日变化观测的时间尺度短，土壤水分的变化较小，因此，温度就成了影响N2O排放通量的主要因子。本研究中3个典型日（2012年12月27日除外）土壤温度介于15.7～31.9℃，在硝化和反硝化形成N2O的适宜温度范围之内，气温、3cm地温和10cm地温的温差较大，分别在10.6～17.9℃，5.2～11.8℃，4.4～6.5℃。而2012年12月27日土壤温度均低于15℃，且气温、3cm地温和10cm地温的温差较小，分别为5.6℃、2.2℃和0.9℃。相关分析表明（表1），3个典型日（2012年12月27日除外）N2O排放通量与气温、3cm地温和10cm地温均呈显著或极显著正相关关系。可见，土壤温度在N2O形成适宜温度范围内，且温度日差较大时，温度才是影响N2O排放通量日变化规律的主要因素。

表1 设施菜地土壤N2O通量与温度的相关系数

注：*、**分别表示在0.05、0.01水平上显著相关。

Note：*is P＜0.05,**is P＜0.01.

2.3 典型日设施菜地土壤N2O排放通量的平均值

由表2可见，设施菜地4个典型日的N2O日平均排放通量介于133.3～1199.8μg·m-2·h-1，大小顺序依次为2012年8月28日＞2013年3月14日＞2012年12月27日＞2013年6月14日，同时可见，两茬作物基肥后的N2O日平均排放通量均大于追肥后，前者是后者的7倍左右；茬口间相比表现为，秋冬茬基肥后和追肥后的N2O日平均排放通量分别高于春茬基肥后和追肥后，前者约为后者的1.3倍，这可能是温度和作物生长综合作用的结果。将N2O排放通量日变化过程分为昼、夜2个时间尺度分别进行统计表明，4个典型日中仅2012年12月27日的N2O夜平均排放通量值超过日平均值和昼平均值，夜间的排放量占整日排放量的64.5%。其它3日均表现为N2O的昼平均值＞日平均值＞夜平均值，三者间差异均达显著性水平，昼间排放量占整日排放量的51%以上。可见，设施菜地N2O的日排放通量具有明显的季节性，冬季具有较高的N2O夜间排放量，随着气温的升高，N2O日间排放比例逐渐增大，夏季最高，达72.6%。

表2 不同季节典型日昼、夜N2O排放通量平均值及其排放量所占百分比

注：由于典型日所处季节不同，每天的昼、夜计算时间有差异。s1、s2、s3表示昼计算时间分别为5：00-18：00、8：00-16：00、7：00-17：00，其余为夜计算时间；小写字母表示同一天N2O排放通量日平均值、昼平均值和夜平均值在0.05水平上的差异显著性。

Note: Due to the four typical days in different season, their calculation-time of daytime and night is different. s1，s2，s3 mean that the daytime is 5：00-18：00，8：00-16：00，7：00-17：00, respectively, and the rest is the night calculation time. Lowercase indicates the difference significance among daily average, daytime average and night average of N2O flux on the same day at 0.05 level.

2.4 典型日设施菜地土壤N2O排放的矫正系数及观测时间

由连续测量结果的日平均值与每个时刻的观测值之比分别计算出4个典型日的矫正系数，结果如表3。由表可见，典型日设施菜地N2O排放矫正系数在0.3～2.8，呈昼低夜高的趋势，最低值多出现在14：00，最高值出现在8：00，可见，矫正系数的日变化规律与N2O排放通量相反。将N2O排放观测结果与日平均值进行统计分析，如果两者存在显著性差异，则需对该时段得到的结果进行矫正；反之则可以把该时段的观测结果作为排放结果，无需矫正。冬季气温较低，追肥后N2O日排放相对较少（2012年12月27日），且日较差值低，因此，日变化矫正意义不大。其它3个典型日，N2O日排放较高，且排放速率差异大，矫正系数间可相差1.5～6.3倍，如果不连续测量的观测时间选择不当，又不对测量结果进行矫正，则对典型日N2O排放的估计可能会偏高13.4%～242%或偏低13.1%～64.5%。因此，为得到较准确的N2O排放，需对设施菜地典型日N2O观测结果加以日变化矫正。测量时间所对应的矫正系数越接近1，该时段测量结果就越能直接代表日平均排放情况，可以将其对应的观测时间称为最佳观测时间[9,20]。从表3可以看出，春茬和秋茬基肥后第13天的最佳观测时间分别在21：00和18：00-21：00；6月和12月追肥后第2天的最佳观测时间分别为16：00-18：00和10：00-次日6：00。

表3 典型日不同时刻N2O日排放通量的矫正系数

注：矫正系数是指日排放通量平均值与当日每个时刻观测值之比。*表示不需要进行系数矫正。

Note:Correction coefficient is equal to the ratio of the daily average flux to the observing flux at different o’clock.*means the value need not be corrected.

3 结论与讨论

3.1 讨论

本研究表明，施肥后（2012年12月27日除外）N2O排放通量日变化呈现单峰形状，其日变化规律与气温变化趋势大体一致，但排放峰值较气温峰值滞后约2h，其它研究也有类似结论，如谢军飞等[21]在大豆田观测到2h的滞后时间，而Blackmer等[22]观测的延迟时间为2~12h。出现这一现象的原因可能是大气温度向土层下部传递需要一定时间[6]，而Bremner等[23]也认为由于N2O产生和扩散传输过程的综合作用，其排放速率的变化几乎与表层土壤温度同步，本文中3cm土层最高温度出现时间也比气温峰值推迟2h，因此，土壤N2O排放峰值会滞后于气温峰值。2012年12月27日并没有观测到N2O明显的排放峰值，但基本在较高的排放通量（159.9～193.5μg·m-2·h-1）波动。一方面观测日土壤温度较低，维持在12.9～15.1℃，平均13.9℃，不在硝化作用（25～35℃）和反硝化作用（30～67℃）的最适温度范围，因此未出现N2O排放峰；另一方面由于刚施过氮肥，提高了土壤中的有效氮含量，故具有较高的N2O排放通量[24]。同茬作物基肥与追肥相比，前者N2O日排放通量峰值和日均排放通量分别较后者高出3.4～12.9倍和6.8～7.0倍。一方面，基肥施入了大量有机肥及比追肥高6倍的化肥氮，为土壤微生物的生长提供了大量碳、氮等营养物质；另一方面，基肥前期番茄处于缓苗期，对氮素的吸收利用率低，土壤中较多氮素被微生物利用，加之基肥前期气温较高且已浇多次缓苗水，使大棚内保持了良好的土壤温湿度，极大促进了硝化和反硝化的顺利进行，导致基肥后第13天的N2O排放通量仍高于追肥后第2天的观测值。

李晶等[25]研究表明，在较短的时间尺度内，当土壤条件、气候因素和植物体维持相对稳定，且日较差较大时，土壤中N2O的产生速率在土壤环境温度范围内与土壤温度呈正相关。本研究的观测时间较短，土壤水分适宜且相对稳定（WFPS介于35%～57.5%，变化范围仅1%～3%），设施内不受降水等其它外界因素影响，而观测日为施肥后，土壤养分的转化受温度影响，因此，温度可能是影响N2O排放通量的决定性因素。统计分析表明，4个典型日的N2O日排放通量与气温、3cm地温和10cm地温呈不同程度的正相关关系，仅2012年12月27日未达显著水平。造成这一结果的原因可能是，一方面观测当日土壤温度较低，不在硝化和反硝化活动适宜范围内，且气温日较差小，仅5.6℃，另一方面，此时番茄正处于结果中期，植株对养分吸收较高，其对N2O排放的作用可能大于温度的影响。因此，对于低温追肥期，由于植株的生长作用，温度不是影响其日变化的关键因素。

在N2O排放的手动不连续观测中，通常用1次测量结果代表一日或几日的N2O排放状况，为确保气体排放量估算的准确性，选择适当的观测时间段或对不适当观测时间段的测量结果进行有效矫正尤为重要。当前N2O研究中通常取样时间都发生在 8：00-10：00，本文4个典型日该期间N2O排放通量均小于平均值，若不进行矫正，N2O的排放量将低估13.1%～64.5%。实际生产中，由于封闭性的小气候特点，设施菜地气温往往高于外界，尤其是夏季，为便于劳作，多选择在5：00-8：00进棚，若在此时段采集N2O样品，尤其是N2O排放高峰期内，建议乘以矫正系数，以便得到更为准确的测量结果。此外，应尽量避开类似变化较大的时段采样，而选择矫正系数接近1.0，变化平稳的时段。在不受降水和施肥等外部因素影响，且温度、土壤水分和作物生长等因子变化范围相对稳定时期[9,11]，N2O排放通量的日变化范围较窄，在白天和晚上均能找到代表N2O日均排放通量的时段。然而，本文选取施肥后引起的N2O排放高峰期内观测，氮素在土壤中转化及N2O的产生与排放依赖于温度[13,26]，观察日内温度高，且温差大（2012年12月27日除外），N2O排放通量日变化剧烈，3个典型日N2O排放通量的观测时间大多选在下午或晚上，春茬和秋茬基肥后第13天的观测时间分别在21：00和18：00-21：00；6月追肥后第2天的观测时间为16：00-18：00。在气温较低且N2O排放通量日变化较小的2012年12月27日，N2O排放通量的观测时间范围较宽，为10：00-次日6：00。捕捉施肥后N2O的排放高峰对估算整个生长季排放至关重要，而N2O排放高峰期短则3～5d，长则20d左右，受土壤氮素转化的影响，N2O的排放具有时间变异性。因此，需要对不同季节的N2O排放高峰期延长观测时间并适当增加观测频率，找到恰当的采样时段，从而提高N2O排放通量估算的准确性。

3.2 结论

（1）设施菜地施肥后N2O排放通量日变化呈单峰型，其排放峰值出现在14：00左右（2012年12月27日除外），与3cm地温峰值出现时间相吻合，均较气温峰值出现时间滞后约2h。受氮肥施用量的影响，同茬基肥施用后第13天的N2O日排放通量最高值和平均值均高于追肥后第2天。此外，典型日设施菜地N2O的日排放通量具有明显的季节性，冬季具有较高的N2O夜间排放量，随着气温的升高，N2O日间排放比例逐渐增大，夏季最高达72.6%。

（2）4个典型日内，仅2012年12月27日的N2O排放通量未与气温、3cm地温和10cm地温呈显著正相关。可见，土壤温度在N2O形成适宜温度范围内，且温度日差较大时，温度才是影响N2O排放通量规律性日变化的主要因素。

（3）设施菜地施肥后N2O排放通量日变化剧烈，不同典型日观测时间分散，且同日内不同时间段的观测矫正系数差别较大，本研究春茬和秋茬菜地施基肥后第13天的最佳观测时间分别在21：00和18：00-21：00；6月和12月追肥后第2天的最佳观测时间为16：00-18：00和10：00-次日6：00。若在其它时间段观测，建议进行矫正。另外，施肥后土壤氮素转化及N2O的产生和排放存在时间变异性，为准确估算N2O排放量，还需对不同季节的N2O排放高峰期延长观测时间并适当增加观测频率，找到适合的采样时段。

参考文献：References

[1]张玉铭,胡春胜,张佳宝,等.农田土壤主要温室气体(CO2、CH4、N2O)的源/汇强度及其温室效应研究进展[J].中国生态农业学报,2011,19(4):966-975.

Zhang Y M,Hu C S,Zhang J B,et al.Research advances on source/sink intensities and greenhouse effects of CO2,CH4and N2O in agricultural soils[J].Chinese Journal of Eco-Agriculture,2011,19(4):966-975.(in Chinese)

[2]Xu X F,Tian H Q,Hui D F.Convergence in the relationship of CO2and N2O exchanges between soil and atmosphere within terrestrial ecosystems[J].Global Change Biology,2008,14 (7):1651-1660.

[3]张光亚,方柏山,闵航,等.设施栽培土壤氧化亚氮排放及其影响因子的研究[J].农业环境科学学报,2004,23(1):144-147.

Zhang G Y,Fang B S,Min H,et al.N2O fluxes from greenhouse soil and its influence factors[J].Journal of Agro-Environment Science,2004,23(1):144-147.(in Chinese)

[4]He F F,Jiang R F,Chen Q,et al.Nitrous oxide emissions from an intensively managed greenhouse vegetable cropping system in Northern China[J].Environmental Pollution,2009, 157:1666-1672.

[5]张发勤.设施蔬菜的发展及施肥现状浅谈[J].农技服务, 2015,32(6):129.

Zhang F Q.The development and fertilization of facilities vegetables[J].Agricultural Technology Service, 2015, 32(6): 129.(in Chinese)

[6]张仲新,李玉娥,华珞,等.不同施肥量对设施菜地N2O排放通量的影响[J].农业工程学报,2010,26(5):269-275.

Zhang Z X,Li Y E,Hua L,et al.Effects of different fertilizer levels on N2O flux from protected vegetable land[J]. Transactions of the CSAE,2010,26(5):269-275.(in Chinese)

[7]Liu Q H,Qin Y M,Zou J W,et al.Annual nitrous oxide emissions from open-air and greenhouse vegetable cropping systems in China[J].Plant and Soil,2013,370(1):223-233.

[8]张婧,李虎,王立刚,等.京郊典型设施蔬菜地土壤N2O排放特征[J].生态学报,2014,34(14):4088-4098.

Zhang J,Li H,Wang L G,et al.Characteristics of nitrous oxide emissions from typical greenhouse vegetable fields in Beijing suburbs[J].Acta Ecologica Sinica,2014,34(14):4088-4098.(in Chinese)

[9]田慎重,宁堂原,迟淑筠,等.不同耕作措施的温室气体排放日变化及最佳观测时间[J].生态学报,2012,32(3):879-888.

Tian S Z,Ning T Y,Chi S Y,et al.Diurnal variations of the greenhouse gases emission and their optimal observation duration under different tillage systems[J].Acta Ecologica Sinica,2012,32(3):879-888.(in Chinese)

[10]李晓密,伦小秀.施肥与不施肥措施下小麦田的CO2、CH4、N2O排放日变化特征[J].生态环境学报,2014,23 (1):178-182.

Li X M,Lun X X.Diurnal variations of CO2,CH4and N2O fluxes from wheat land under the treatments of fertilization and no-fertilization[J].Ecology and Environmental Sciences, 2014, 23(1):178-182.(in Chinese)

[11]刘博,黄高宝,高亚琴,等.免耕对旱地春小麦成熟期CO2和N2O排放日变化的影响[J].甘肃农业大学学报, 2010, 45(1):82-87.

Liu B,Huang G B,Gao Y Q,et al.Effects of no-tillage on daily dynamics of CO2and N2O emissioin from spring wheat field during mature stage[J].Journal of Gansu Agricultural University,2010,45(1):82-87.(in Chinese)

[12]范靖尉,白晋华,任寰宇,等.减氮和施生物碳对华北夏玉米-冬小麦田土壤CO2和N2O排放的影响[J].中国农业气象,2016,37(2):121-130.

Fan J W,Bai J H,Ren H Y,et al.Effects of reducing nitrogen and biochar application on CO2and N2O emissions from summer maize-winter wheat field in North China[J].Chinese Journal of Agrometeorology,2016,37(2):121-130.(in Chinese)

[13]肖万里,李俊良,陈清,等.设施菜田土壤一氧化二氮日排放特征观测研究[J].设施园艺,2014,(1):44-46.

Xiao W L,Li J L,Chen Q,et al.Research on the daily variation changes of the nitrous oxide emissions of greenhouse vegetable soil[J].Northern Houticulture,2014,(1):44-46.(in Chinese)

[14]朱金霞,张源沛,郑国保,等.水稻田土壤N2O和CO2排放日变化规律及最佳观测时间的确定[J].中国农学通报,2014, 30(3):146-150.

Zhu J X,Zhang Y P,Zheng G B,et al.The diurnal variation of the emission of N2O and CO2,and the best observation time in Paddy field[J].Chinese Agricultural Science Bulletin,2014, 30(3):146-150.(in Chinese)

[15]张静.冬小麦/大葱套作系统温室气体交换规律及其影响因素研究[D].北京:中国农业科学院,2012:20.

Zhang J.The exchanges of greenhouse gases and effect factors in winter wheat/green onion interplanting system [D]. Beijing:Chinese Academy of Agricultural Sciences,2012: 20.(in Chinese)

[16]Yan H L,Xie Li Y,Guo L P,et al.Characteristics of nitrous oxide emissions and the affecting factors from vegetable fields on the North China Plain[J].Journal of Environmental Management,2014,144:316-321.

[17]Ryan F,Jeff B.Concepts in modelling N2O emissions from land use[J].Plant Soil,2008,(9):147-167.

[18]胡玉琼,王跃思,纪宝明,等.内蒙古草原温室气体排放日变化规律研究[J].南京气象学院学报,2003,26(1):29-37.

Hu Y Q,Wang Y S,Ji B M,et al.Diurnal variations of greenhouse gases emissions from a Neimonggol grassland[J]. Journal of Nanjing Institute of Meteorology, 2003,26(1): 29-37.(in Chinese)

[19]翟胜,高宝玉,王巨媛,等.农田土壤温室气体产生机制及影响因素研究进展[J].生态环境,2008,17(6):2488-2493.

Zhai S,Gao B Y,Wang J Y,et al.Mechanism and impact factors of greenhouse gases generation from farmland[J]. Ecology and Environment,2008,17(6):2488-2493.(in Chinese)

[20]郑循华,王明星,王跃思,等.太湖地区农田NO排放不连续测量最佳时间[J].环境科学,2000,21(1):1-6.

Zheng X H,Wang M X,Wang Y S,et al.Diurnal variation of NO emission from an ecosystem and the optimum observation time for intermittent flux measurement[J]. Environmental Science,2000,21(1):1-6.(in Chinese)

[21]谢军飞,李玉娥.土壤温度对北京旱地农田N2O排放的影响[J].中国农业气象,2005,26(1):7-10.

Xie J F,Li Y E.Effect of soil temperature on N2O emission in upland farm of Beijing[J].Chinese Journal of Agrometeorology, 2005,26(1):7-10.(in Chinese)

[22]Blackmer A M,Robbins S G,Bremner J M.Diurnal variability in rate of emission of nitrous oxide from soils[J].Soil Science Society of America Journal,1982,46:937-942.

[23]Bremner J M,Robbins S G,Blackmer A M.Seasonal variability in emission of nitrous oxide from soil[J]. Geophysical Research Letters,l980,7(9):641-644.

[24]徐文彬,刘维屏,刘广深.温度对旱田土壤N2O排放的影响研究[J].土壤学报,2002,39(1):1-8.

Xu W B,Liu W P,Liu G S.Effect of temperature on N2O emissions from sub-tropical upland soils[J].Acta Pedologica Sinica,2002,39(1):1-8.(in Chinese)

[25]李晶,王明星,王跃思,等.农田生态系统温室气体排放研究进展[J].大气科学,2003,27(4):740-749.

Li J,Wang M X,Wang Y S,et al.Advance of researches on greenhouse gases emission from Chinese agricultural ecosystem[J].Chinese Journal of Atmospheric Sciences, 2003,27(4):740-749.(in Chinese)

[26]董燕,王正银.尿素在土壤中的转化与植物利用效率[J].磷肥与复肥,2005,20(2):76-78.

Dong Y,Wang Z Y.Conversion of urea in soil and its plant use efficiency[J].Phosphate and Compound Fertilizer, 2005, 20(2):76-78.(in Chinese)

Diurnal Variation Characteristic of Nitrous Oxide from Greenhouse Vegetable Soil during Emission Peak and its Optimal Observation Duration

XU Yu, LIU Zhao-hui , SHI Jing, WEI Jian-lin, LI Guo-sheng, WANG Mei, JIANG Li-hua

（Institute of Resource and Environment, Shandong Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Agro-Environment of Huang-Huai-Hai Plain, Ministry of Agriculture/Shandong Provincial Key Laboratory of Agricultural Non-Point Source Pollution Controland Prevention, Jinan 250100, China）

The diurnal variation characteristics of N2O flux from a typical greenhouse vegetable soil during emission peak was investigated to obtain accurate N2O emission of greenhouse vegetable soil. After fertilizations, four typical days in four seasons were selected, which were 2012-08-28 (autumn), 2012-12-27 (winter), 2013-03-14 (spring) and 2013-06-14 (summer). The N2O fluxes were monitored by static chamber method and gas chromatographic technique continuously for 24 hours. The results showed that the significant diurnal variation and evident single-peak of N2O flux were found after fertilization (except for Dec. 27, 2012). The peak of N2O flux appeared at 14：00 pm and about 2 hours later than that of air temperature. The maximum and average value of N2O flux in 13thday after basal fertilization, compared with that on the second day after dressing, were 3.4 to 12.9 times and 6.8 to 7.0 times. There were highly significant (1%) or significant (5%) positive correlations between N2O flux（except for Dec. 27, 2012）and air temperature or soil temperature in 3cm and 10cm depth. It showed that the temperature might be the crucial factor in diurnal variation of N2O flux for the temperature is fate for N2O formation and the range of daily temperature difference is large enough. Based on the correct analysis, no correction is necessary for measurements carried out at 18：00-21：00, 10：00-6：00 (the next day), 21：00 and 16：00-18：00, which is recommended as the optimum time for Aug. 28, 2012; Dec. 27, 2012; Mar. 14, 2013 and Jun. 14, 2013, respectively. Correction coefficient is equal to the ratio of the daily average flux to the observing flux at different o’clock.It is recommended that the correction coefficient should be multiplied for the measured data based on other times; otherwise N2O emission might be overestimated by 13.4%-240% or underestimated by 13.1%-64.5%.

Greenhouse vegetable soil; Diurnal variation of N2O; In situ observation; Observation duration; Correction coefficient

10.3969/j.issn.1000-6362.2016.05.002

2016-03-25**

。E-mail: jiangli8227@sina.com

公益性行业（农业）科研专项经费(201103039)；山东省自然科学基金（ZR2013DQ023）；山东省科技发展计划（2013GNC11204）；“泰山学者”建设工程“农业面源污染防控”岗位资助

徐钰（1981-），女，博士，研究方向为施肥技术与农业环境。E-mail:yuxu0221@163.com