Production and uptake of nitrous oxide (N 2 O) as affected by soil conditions

Nitrous oxide is a greenhouse gas that is ca. 300 times more effective at radiative forcing than CO₂ on a mole basis. Moreover, in the stratosphere, N₂O is transformed by photolysis to NO, which is responsible for stratospheric ozone destruction. The vast majority of N₂O originates from microbes that break down nitrogen compounds in soils and in the oceans. Agricultural soils are the most significant anthropogenic sources of nitrous oxide. Agricultural fertilizers, fossil fuel combustion, biomass burning, and animal waste contribute to N₂O production. Increasing N-inputs into agricultural soils are suspected to be responsible for increasing N₂O emission into the atmosphere. The amounts of N₂O emitted from soils depend on complex interactions between soil properties (especially soil aeration status, temperature and carbon availability, soil texture), type and management of N fertilizer preceding crop, residue management, and other agricultural practices as well as prevailing climatic conditions. Soil is heterogeneous and commonly has both aerobic and anaerobic sites. The oxygen status in soil, which is inversely proportional to the amount of moisture held there, appears in many studies to be one of the key factors influencing nitrous oxide production. Nitrous oxide emission from soils varies strongly with soil water content. Total denitrification fluxes (N₂O plus N₂) are directly proportional to soil NO₃^– concentrations when the other important component, a readily metabolizable organic substrate, is also present and non rate-limiting. When a lack of metabolizable organic matter limits potential denitrification, N₂ plus N₂O fluxes do not increase with increasing NO₃^– concentration. Soil texture is a good predictor of denitrification rates at the landscape scale part because it captures the interaction between water content and soil porosity with respect to gas and solute diffusion path length. Apart from nitrous oxide emission soil can also remove atmospheric N₂O under conditions favorable for N₂O reduction. This is probably only a minor sink on the global scale, but elimination of N₂O in the stratosphere is so slow that even a small soil sink can contribute significantly to diminish of the atmospheric residence time of N₂O. N₂O reduction is the only known process important for N₂O turnover and sink in soil. Understanding of the processes related to nitrous oxide formation and uptake may be useful in predicting of N-fertilizer fate in soil.

METADATA IN OTHER LANGUAGES:

Polish

Wpływ warunków glebowych na wydzielanie i pochłanianie tlenku azotu(I), N₂O

gleba, tlenek azotu(I), wydzielanie N 2 O, pochłanianie N 2 O, denitryfikacja, nawozy azotowe

Podtlenek azotu (tlenek azotu(I), N₂O) jest jednym z tzw. gazów cieplarnianych. Efektywność pochłaniania promieniowania podczerwonego przez cząsteczkę N₂O w porównaniu do cząsteczki CO₂ jest około 300 razy większa. Tlenek azotu(I) w stratosferze ulega fotolizie i jest przekształcany w NO, który jest odpowiedzialny za niszczenie warstwy ozonowej. Zdecydowana większość emitowanego do atmosfery N₂O pochodzi z mikrobiologicznych procesów przemian związków azotu zachodzących w glebach i oceanach. Gleby rolnicze należą do największych antropogenicznych źródeł emisji podtlenku azotu. Nawozy azotowe, spalanie paliw kopalnych, spalanie biomasy i odpadów zwierzęcych to dodatkowe źródła N₂O. Uważa się, że zwiększanie dawek nawozów azotowych jest przyczyną wzrostu emisji N₂O do atmosfery. Wielkość emisji tlenku azotu(I) z gruntów rolnych zależy od złożonych interakcji pomiędzy właściwościami gleby - przede wszystkim stanem natlenienia, temperaturą, dostępnością węgla oraz strukturą gleby. Duże znaczenie ma też typ nawozu azotowego, sposób nawożenia, zabiegi rolnicze oraz warunki klimatyczne. Gleba jest heterogennym środowiskiem trójfazowym, w którym w niewielkiej odległości występują obok siebie przestrzenie dobrze natlenione i obszary obniżonej dostępności tlenu. Stan natlenienia gleby, determinowany przez wilgotność, przez wielu autorów uważany jest za kluczowy czynnik wpływający na emisję N₂O. Całkowita denitryfikacja (N₂O plus N₂) jest proporcjonalna do stężenia NO₃^– w glebie, pod warunkiem, że ilość węgla organicznego jest wystarczająco wysoka i nie ogranicza szybkości procesu. Kiedy zawartość materii organicznej jest niewystarczająca, denitryfikacja potencjalna (wyrażona w emisji N₂O i N₂) nie ulega podwyższeniu wraz ze wzrostem zawartości NO₃^–. Skład granulometryczny gleby ma duży wpływ na aktywność denitryfikacyjną gleb, ponieważ od niego w dużej mierze zależą stosunki wodno-powietrzne i porowatość, a tym samym dyfuzja gazów i substancji rozpuszczonych w roztworze glebowym. Gleba jest również zdolna do pochłaniania N₂O. Redukcja N₂O do N₂ jest jedynym znanym sposobem przekształcania tego gazu w glebie. Ten proces uważany jest za mało istotny w skali globalnej, jednak biorąc pod uwagę niskie tempo rozpadu cząsteczek N₂O w stratosferze, nawet niewielkie pochłanianie tlenku azotu(I) przez gleby może znacznie przyczynić się do redukcji wpływu N₂O na zmiany klimatyczne. Zrozumienie procesów związanych z tworzenia tlenku azotu(I) i jego pochłanianiem może mieć duże znaczenie w przewidywaniu losu nawozów azotowych w glebie.

Submit your paper

Information for Authors

eISSN:	2300-6730
ISSN:	1234-4125