文献综述

1 研究背景

1.1 N2O与全球变化

N2O和甲烷、二氧化碳一样，被列为全球最重要的三大温室气体之一。氧化亚氮在对流层可以吸收来自于陆地的热辐射，减少向外层空间的热辐射，从而产生温室效应；同事氧化亚氮还可以破坏同温层中的臭氧，使到达地面的紫外线强度增强，导致人类皮肤癌和其他疾病的发病率迅速上升，并带来其他健康问题；而且N2O对于红外线的吸收能力是二氧化碳的200多倍，大气中N2O在以每年0.3%的速率增长，其增温的潜能非常的高。N2O作为温室气体可大气中存留118 到131年之久，是已知温室气体在大气中停留时间最长的。其来源较为广泛，如化石燃料的燃烧，生物燃烧，土壤，土地利用及农事活动等。其中土壤生物过程，土地利用及农事活动是N2O的主要排放源，约为排放总量的80%，而且我国幅员辽阔，不同地区的土壤形态以及生态条件差异较大，所以研究不同利用方式土壤氮循环过程和N2O排放特征的关系是很迫切需要的。通过研究就可以了解到其产生过程，制定相应对策，解决N2O排放的问题。

1.2 氧化亚氮的源与汇

N2O的来源分为自然源以及人为源，自然源为海洋，草地，森林等。自然源为农田土壤，工业排放等。土壤是N2O最为主要的来源。海洋系统也是N2O的一个排放来源，海洋中N2O主要是由细菌反硝化产生，产生量小于土壤中的作用，生物质燃烧，植物排放，工业源是其另外的几个来源，对于N2O的排放也具有一定的贡献

1.3 土壤中氧化亚氮的产生机制

土壤中N2O的产生主要为硝化与反硝化作用，土壤微生物主导的硝化和反硝化过程所产生的N2O约占全球大气中N2O总量90%。人们对生物反硝化产生N2O的机制早就有所了解，但对硝化过程产生N2O是20年才有所认识的。

1.3.1反硝化过程

反硝化作用是指在厌氧或者缺氧条件下通过微生物把硝态氮还原为气态氮的过程。这一过程通常导致土壤有效氮的损失，被认为是大气中N2O 的主要来源。凡能直接引起硝酸还原为氮的细菌称为反硝化细菌。反硝化细菌在有氧条件下进行有氧呼吸，以氧为最终电子受体，不发生反硝化作用用。但在缺氧条件下，则以NO3#8212; 为最终电子受体，并将NO3#8212;还原为NO2#8212;，再次还原为N2O，最终还原为N2。最终产生N2与N2O的比例主要与土壤的含水量和pH有关。

1.3.2硝化作用

在有氧条件下，土壤中硝化微生物将将铵盐转化为硝酸盐的过程称为硝化作用。对于硝化作用，至今仍未发现有一类菌能直接把铵转化为硝酸，而是必须通过两类菌的共同作用才能完成，因此硝化作用主要包括两个阶段：第一阶段是在亚硝化细菌的作用下， 铵被氧化成亚硝酸;第二阶段是在硝化菌的作用下,亚硝酸被氧化为硝酸,其间生成N2O。硝化作用是由一类好氧性微生物进行，因此必须以良好的通气条件为前提。土壤通气状况受许多土壤理化性质的影响，如地质结构、坚实度和土壤含水量等，在一定的土壤中， 调节土壤的坚实度，并使土壤含水量保持在间持水量，有利于硝化作用的进行。硝化过程中会释放部分的N2O。不同土壤条件下，N2O的产生量差异很大。

1.3.3 化学反硝化作用

化学反硝化作用是NO3#8212;或NO2#8212;被化学还原剂还原成为氮气或氮的氧化物的过程。由于亚硝酸根氧化为硝酸根的速率比铵根氧化为亚硝酸根的速率快，因此，在土壤中很少能检测到亚硝酸根的存在，但是，在硝化过程中，亚硝酸根的进一步氧化有时会因高氨气分压而受到抑制，当大量施用液氨或者铵态氮时，硝化细菌受到氨毒害而使亚硝酸根在土壤中大量积累，此外，高pH条件以及磷肥的施用也能导致土壤中亚硝酸根的积累，较高浓度的亚硝酸根与有机质发生化学反应，从而生成氮气和各种氮氧化物(王敬国，1993）

亚硝酸根→ 硝基苯酚类 →醌肟化合物→N2O、N2、NO、NO2等

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