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水稻地上部气态氮化合物挥发是氮素损失的重要途径,同时也是大气NH3和N2O的重要来源,研究水稻氮素挥发损失及其机理,对于大气环境保护和提高氮肥利用率具有重要意义。论文采用气候箱与室内光控试验,结合氮素气体在线快速检测方法,研究了不同光照、氮源处理对水稻地上部氮素挥发形态、数量的影响,探讨了光照、氮源对水稻氮素挥发损失作用的氮代谢机制。试验获得的主要研究结果如下:
(1)初步的气候箱试验表明,粤航8号水稻能吸收空气Nox(NO、NO2),开花结实期白天、夜间水稻平均NO吸收速率分别为7.42、4.01μg pot-1h-1,随着环境空气Nox浓度升高,水稻Nox吸收作用明显增强。这一时期水稻排放N2O-N数量可基本表征其氮素损失数量。
(2)培杂泰丰水稻是一种NO挥发能力较强的植物,水稻NO挥发主要在分蘖期的日间,气候箱强光(L1)和室内自然光(L2)处理的分蘖期口间水稻NO挥发速率分别为2.48、2.84μg pot-1h-1;开花结实期、成熟衰老期日间水稻NO净挥发速率较分相继显著大幅下降(P＜0.01)。日间强光有促进中后期水稻NO挥发作用,硝态氮对增强水稻NO挥发也有效果,夜间暗处理时间水稻NO挥发速率显著下降。但培杂泰丰水稻也有净吸收空气NO2作用,中后期随着水稻生育期的延长,水稻对空气NO2净吸作用明显减弱。
(3)脱氮之初(2 d)开花结实期水稻冠层N2O排放速率为17.19μg pot-1h-1,在pH偏酸的铵态氮培养液抑制根际N2O排放条件下分蘖期、开花结实期水稻冠层N2O排放速率分别为0.78、1.80μg pot-1h-1,水稻冠层N2O挥发是不同生育期共有的氮代谢途径。在培养液含大量硝态氮条件下,供氮后6d的开花结实期、成熟衰老期水稻冠层(N=60 mgL-1,NH4NO3-N)N2O挥发速率分别为51.71、62.5μg pot-1h-1,绝大部分N2O在弱光、无光时段挥发损失,日间持续强光、高氮有协同抑制水稻N2O挥发的明显作用。
(4)水稻有净挥发NH3的明显作用,室内弱光条件下脱氮后7d的日间分蘖期、开花结实期和成熟衰老期水稻NH3挥发速率分别为0.69、7.96、10.92μgpot-1h-1,抽穗开花后随着水稻口益衰老退化,水稻NH3挥发明显增强。在弱光诱导条件下,开花结实期水稻也有较大量NH3挥发损失,硝态氮具有促进开花结实期水稻NH3挥发作用,但强光、高氮协同作用有强烈抑制开花结实期、成熟衰老期水稻NH3挥发效果。
(5)硝态氮诱导NO3-N的NR还原有效促进分蘖期水稻内源NH3形成和挥发,抽穗开花后气候箱强光、高氮对促进NO3-N的NR还原和NH4+GS转化的协同作用,显著抑制了水稻NH3挥发。相反,室内弱光、脱氮协同抑制NO3-N的NR还原和NH4-N的GS转化效应,在短期内(3-8d)起到了增强开花结实期、成熟衰老期水稻NH3挥发的特殊作用。
(6)在不同生育期,适度强光、供氮协同促进NO3-N还原和NH4+-N的GS转化作用,明显抑制了水稻N2O挥发。弱光、暗无光对同步降低水稻NR、GS活性作用有增强水稻N2O挥发作用。但N2O、Nox内源形成需要一定的NR活性,随着成熟衰老期水稻NR活性的显著下降,水稻N2O、Nox挥发明显减弱,强光、高氮提高水稻NR活性的作用,有效促进了开花结实期、成熟衰老期水稻NO挥发。