1.研究的目的和意义
氧化亚氮 ( N2O) 被《联合国气候变化框架公约》列为仅次于二氧化碳( CO2 ) 和甲烷( CH4 ) 的管制温室气体，其全球增温潜势 ( GWP ) 是 CO2 的 298 ～ 310倍。同时， N2O可以参与大气中的一些光化学反应，破坏臭氧层，导致到达地面的紫外线增加，影响人类健康[1]。N2O的排放源有自然源和人为源，而人类赖以生存的农业则是人为排放源中的重要贡献者，全球尺度上农业源占全部人为源N2O排放的66%，在中国，该比例远远超过平均水平，高达75%。农田土壤中N2O排放的主要生物学过程包括硝化细菌的硝化作用，硝化细菌的反硝化作用，反硝化细菌的反硝化作用，以及耦合硝化-反硝化作用[2]，究竟哪个过程处于主导，需要综合考虑当地的气候、土壤状况等。而影响农田土壤 N2O排放的主要因素包括土壤温度、土壤水分、土壤 pH、土壤质地及施肥与耕作等。
氮肥的使用量过多及氮肥利用率低下是中国农田大量产生并排放N2O的主要原因。在中国，氮肥利用率仅为 30% ～ 40% ，远低于发达国家。其中尿素作为农业生产中最大宗施用的氮肥品种，在脲酶催化作用下可迅速转化为 NH4 ，石灰性土壤下4d完全水解。据鲍俊丹等[3]研究报道，一般农田土壤具有较强的硝化势，尿素水解为 NH4 后易发生强硝化反应，使土壤中氮以硝态氮为主，增加了N2O通过反硝化途径损失的几率[4]，使得N2O的排放大大增加。
而关于农田土壤 N2O 的减排措施的研究方向主要集中在减少氮肥施用量、优化氮肥施用时间、施用有机肥、推广长效缓释肥料、秸秆还田、施用脲酶/硝化抑制剂及精准农业等 [5] ，本课题研究的则是脲酶/硝化抑制剂施用对黄河故道带沙壤N2O排放的影响。
黄河故道处于黄、淮之间，由西向东绵延数百公里，故道两侧十余公里，主要为高滩沙地、中低产盐碱地和低洼积水易涝渍地3种土地类型。主要土壤类型有潮土、盐土、风沙土、黄棕壤等。黄河故道土壤由黄河冲积淤积而成，保水保肥差，有机质和养分含量偏低。为获得较高的经济产量，长期以来化肥超量施用严重，但仅有lt;30%的氮素被作物吸收利用，高达41%的氮由淋溶、硝化-反硝化和氨挥发损失。因此通过研究黄河故道带冬小麦-夏玉米轮作农田，采用野外原位测定和室内分析相结合的方法，研究硝化抑制剂双氰胺（DCD）、3,4-二甲基吡唑磷酸盐（DMPP）和2-氯-6-三氯甲基吡啶（CP）单独施用以及配合脲酶抑制剂氢醌（HQ）施用对土壤N2O排放的影响。
- 脲酶/硝化抑制剂在国内外的 研究进展
脲酶抑制剂（Urease inhibitor，UI）是抑制脲酶活性并延缓尿素水解的一类有机或无机化合物[6]，自 20 世纪 30 年代被认识，迄今已发现的天然和人工合成的 UI 有近百种，但仅70多种具有实用意义[7]。
有关文献表明土壤N2O 浓度动态变化特点总体与土壤 NH4 -N、NO3- -N 含量消长的动态有紧密关系，如尿素水解主要发生在第 1~4 d，尿素态氮与 NH4 -N 此消彼长，因此N2O浓度处于低值，从第 4 d 开始土壤铵态氮、硝态氮含量急剧上升，土壤N2O浓度也随着升高直至第 6 d 的峰值；培养9 d之后，土壤氮素以硝态氮为主，各处理N2O 浓度表现为持续缓慢降低。第 9d后N2O排放浓度趋势为尿素＞尿素 醋酸棉酚＞尿素 硫代硫酸铵ge;尿素 NBPT，在第 9 d 醋酸棉酚、NBPT、硫代硫酸铵 3 种脲酶抑制剂处理相比单施尿素 N2O 排放浓度依次减少 53%、40%、73%，表明施用脲酶抑制剂处理可减少N2O 排放[8]。
施用脲酶抑制剂可以有效抑制石灰性土壤尿素水解，减缓氮素转化过程，减少氮素损失。上面提到的3种脲酶抑制剂对尿素水解抑制效应依次为 NBPT＞醋酸棉酚＞硫代硫酸铵， NBPT 效果最好。土壤 NO3- -N 含量与N2O浓度相关性最高，对石灰性土壤上N2O排放有显著影响[8]。但是相比脲酶抑制剂，硝化抑制剂的 N2O减排效果更好。
硝化抑制剂（nitrification inhibitor），又称氮肥增效剂(nitrogen fertilizer synergist)，一类对硝化细菌有毒的有机化合物。加入铵态氮肥中以抑制土壤内亚硝酸细菌对铵态氮的硝化，从而减少铵态氮转化为硝态氮而流失所用的添加剂。
