大田開展氮沉降試驗(yàn)，地下水位、底層排水邊界不可控，土壤剖面水分動態(tài)不一致，氮轉(zhuǎn)化、氣體排放會被水文背景噪聲干擾。

土壤水分適中、地下水位較低時，氧氣充足，硝化作用強(qiáng)，銨態(tài)氮（NH??）易轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮（NO??）。氮沉降輸入的NH??/NO??更多以NO??存在，移動性強(qiáng)，易淋溶，也增加土壤酸化風(fēng)險。地下水位高或土壤水分飽和時，氧氣缺乏，反硝化作用增強(qiáng)，NO??被還原為N?O、N?等氣體。氮沉降輸入的無機(jī)氮更多地以氣體形式損失，減少氮在土壤中的積累和向下淋溶，但可能增加溫室氣體N?O排放。土壤水分過低或干濕交替頻繁時，表層土壤中NH??濃度升高，氨揮發(fā)可能增強(qiáng)。氮沉降中的銨態(tài)氮以NH?形式返回大氣，降低氮的有效性。

SoilScope控制型蒸滲系統(tǒng)可以設(shè)定固定地下水位 / 跟蹤大田水位，統(tǒng)一土柱底部水勢條件，所有處理土柱水文基底一致，氮沉降處理帶來的差異才是真實(shí)處理效應(yīng)，減少系統(tǒng)誤差。

采用原狀取土柱，土壤團(tuán)聚體、有機(jī)質(zhì)、土層結(jié)構(gòu)未被回填擾動，土壤碳氮轉(zhuǎn)化過程更接近野外原位，氮沉降的響應(yīng)結(jié)果可信度遠(yuǎn)高于回填土柱。

完整實(shí)現(xiàn)氮素多去向定量，構(gòu)建氮收支平衡。通過人工精準(zhǔn)施加氮肥量（模擬干 / 濕沉降），搭配 SoilGas土壤多氣體通量監(jiān)測系統(tǒng)可以測量土壤 N?O、NH3通量，測算氮?dú)鈶B(tài)損失；分層收集土壤溶液，測定硝態(tài)氮、銨態(tài)氮、總氮，測量淋溶損失。普通大田很難同時完整獲得淋溶、氣體、水平衡數(shù)據(jù)，SoilScope 可以實(shí)現(xiàn)氮收支閉合計算，區(qū)分氮沉降是促進(jìn)氣體排放還是加劇淋溶流失。

氮沉降效應(yīng)往往受水分、地下水位調(diào)控。SoilScope 可以設(shè)置不同地下水位梯度、干濕交替模式，研究氮沉降 × 水分 / 地下水位交互作用，回答：水分條件如何調(diào)控氮沉降誘導(dǎo)的 N?O 排放、土壤碳礦化。

SoilScope連續(xù)采集土體重量（蒸散）、剖面水溫鹽數(shù)據(jù)；氮沉降施加后會出現(xiàn) N?O 脈沖釋放，Soilgas系統(tǒng)高時間分辨率觀測可以捕捉短期爆發(fā)事件，彌補(bǔ)人工采樣低頻丟失關(guān)鍵過程的缺陷。

參考區(qū)域大氣氮沉降背景值，設(shè)置模擬氮沉降梯度，如：

·CK：對照，不加氮

·N1：低氮沉降（接近區(qū)域背景沉降）

·N2：中氮沉降（中等沉降）

·N3：高氮沉降（沉降情景）

每個處理至少 3 個重復(fù)土柱；如果要做交互，增加地下水位 / 水分處理，變成二因素試驗(yàn)：氮沉降 × 地下水位。統(tǒng)一土柱地下水位模式：全部土柱設(shè)置同一地下水位埋深（固定水位模式），保證所有處理底部水文邊界一致。

定期測量土壤 N?O、NH3通量；收集土壤溶液分析：NH??N、NO??N、總氮，計算氮淋溶通量；試驗(yàn)前后測定土柱不同土層土壤總氮、有機(jī)碳、銨態(tài)氮硝態(tài)氮；地上地下生物量、植株全氮，計算作物氮吸收。

可做如下科學(xué)問題研究：

·不同氮沉降水平下，土壤 N?O、NH3 氣態(tài)損失與氮淋溶損失的分配比例如何變化？ 

·地下水位如何調(diào)控氮沉降誘導(dǎo)的土壤碳氮?dú)怏w排放？ 

·氮沉降輸入是促進(jìn)土壤碳固存還是加速土壤有機(jī)碳礦化？

上述設(shè)備性能特點(diǎn)簡述：

1、SoilScope控制型蒸滲系統(tǒng)可以取原狀土柱，土柱面積1平方米，高度可定制。采用“直接稱重"方式，稱重傳感器精度達(dá)到了1/10000，使蒸滲儀的蒸散分辨率達(dá)到了0.01mm（1平米面積蒸滲儀），可以直接精準(zhǔn)測量潛水蒸發(fā)量。自動記錄分層水分、水勢的瞬時值，在與大田水勢梯度一致的情況下，得到罐體內(nèi)的土壤水動力學(xué)參數(shù)，水位變化量、滲漏量。

SoilScope控制型蒸滲實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的恒水位調(diào)控系統(tǒng)能夠任意控制不同地下水埋深。兩種控制模式，即自動跟蹤與人為設(shè)定。人工設(shè)定固定水位，水位平衡系統(tǒng)自動控制水泵，分辨率高達(dá)0.001mm（1平米）；自動跟蹤水位模式，測量精度達(dá)到0.2mm。

2、SoilGas土壤多氣體通量觀測系統(tǒng)可用于在線、連續(xù)測量土壤N2O、NH3排放通量。

氣體分析儀采用可調(diào)諧中紅外激光光譜吸收技術(shù)（TDLAS）， 測量速度快，精度達(dá)ppb級。系統(tǒng)配置野外溫度控制箱，氣體分析儀在野外溫差超過5度時仍能確保測量精度。