農(nóng)田土壤氧化亞氮產(chǎn)生機(jī)制和相關(guān)模型研究進(jìn)展

張亞捷，牛海山

（中國(guó)科學(xué)院大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，北京 100049）

氧化亞氮（N2O）作為重要的大氣溫室效應(yīng)氣體之一，其在大氣中濃度的不斷增加將會(huì)導(dǎo)致氣候變暖等全球性的環(huán)境問(wèn)題［1-2］。與二氧化碳（CO2）和甲烷（CH4）等溫室氣體相比，N2O在大氣中存留時(shí)間長(zhǎng)，達(dá)110～150 a，且具有較強(qiáng)的增溫潛勢(shì)，1分子N2O的潛在增溫效應(yīng)是1分子CO2的298倍［1-3］。N2O在大氣中雖以痕量存在，但在過(guò)去100 a中，其對(duì)溫室效應(yīng)的貢獻(xiàn)已達(dá)5%～10%。政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì)（IPCC）在最新報(bào)告中指出，2011年人類(lèi)活動(dòng)造成的輻射強(qiáng)迫已達(dá)2.29 W·m-2，其中N2O排放造成的輻射強(qiáng)迫為0.17 W·m-2；大氣中N2O體積分?jǐn)?shù)也已升至0.324 μL·L-1，為80萬(wàn)年以來(lái)最高值，且以每年近0.3%的速率增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)到2050年將達(dá)到0.35～0.40 μL·L-1［3-4］。由于N2O較強(qiáng)的增溫效應(yīng)在大氣中所起的重要作用，N2O濃度變化必將對(duì)全球生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生極大影響。在造成N2O濃度增加的眾多來(lái)源中，農(nóng)田土壤是全球最主要的N2O排放源。當(dāng)前全球農(nóng)田土壤N2O的年均排放量（以氮計(jì)）高達(dá)6.4×1012g，約占全球N2O排放總量的 25%［5-6］。因此，在當(dāng)今氣候變化背景下，研究農(nóng)田土壤田土壤N2O排放已成為環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域重要課題，引起學(xué)者廣泛關(guān)注。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外已有大量關(guān)于農(nóng)田土壤N2O排放和相應(yīng)模型發(fā)展的研究報(bào)道，筆者將以此為基礎(chǔ)綜合評(píng)述農(nóng)田土壤N2O產(chǎn)生機(jī)制及相關(guān)模型的發(fā)展，以期深入了解農(nóng)田土壤N2O排放機(jī)制，并為發(fā)展相關(guān)模型提供理論依據(jù)。

1 農(nóng)田土壤N2O主要產(chǎn)生機(jī)制

農(nóng)田土壤是N2O的主要產(chǎn)生源。硝化作用（包括自養(yǎng)硝化和異養(yǎng)硝化）、反硝化作用（包括微生物自養(yǎng)反硝化、微生物異養(yǎng)反硝化和化學(xué)反硝化）、硝化細(xì)菌反硝化和硝態(tài)氮異化還原成銨作用等都能產(chǎn)生N2O。……