节水灌溉、树脂包膜尿素和脲酶/硝化抑制剂对双季稻温室气体减排的协同作用

【目的】研究薄浅湿晒节水灌溉技术的减排增产效果及其与新型氮肥和添加剂的协同作用,提出增产与减排双赢的水氮管理措施。【方法】以江汉平原双季稻为研究对象,设置4种不同水氮管理措施:1普通尿素+常规灌溉(U+CI),作为对照(CK);2普通尿素+薄浅湿晒节水灌溉(U+SI);3树脂包膜控释尿素+薄浅湿晒节水灌溉(CRU+SI);4碧晶尿素(含0.5%硝化抑制剂2-氯-6-三氯甲基吡啶)+氢醌+薄浅湿晒节水灌溉(NU+HQ+SI)。采用静态箱-气象色谱法进行稻田温室气体连续监测,分析不同水氮管理措施的CH_4和N_2O排放量、基于CH_4和N_2O的综合温室效应。水稻收获后统计产量,计算各处理单位产量的排放量(GHGI)。【结果】薄浅湿晒节水灌溉有效抑制了特别是水稻生育后期的CH_4排放峰,导致早稻和晚稻U+SI处理的CH_4排放量极显著地小于U+CI处理(P0.01),且晚稻的减排幅度更大。节水灌溉条件下,施用树脂包膜控释尿素、碧晶尿素混施氢醌比普通尿素进一步减少CH_4排放量,CRU+SI和NU+HQ+SI处理的两季水稻CH_4排放总量分别是U+SI处理的60%和73%。薄浅湿晒节水灌溉促进了稻田N_2O的排放,早稻和晚稻U+SI处理的N_2O排放量分别比U+CI处理显著增加了34%和39%(P0.05)。节水灌溉条件下,相比普通尿素,碧晶尿素混施氢醌、树脂包膜控释尿素处理的N_2O排放量呈现减少的趋势,尤其以碧晶尿素混施氢醌处理的控制效果更好。综合早稻和晚稻2个季节,薄浅湿晒节水灌溉下CH_4和N_2O排放此消彼长,但CH_4减排量大于N_2O增排量。总体而言,薄浅湿晒节水灌溉具有减少稻田综合温室效应的作用,减排效果视不同氮肥种类而不同,以树脂包膜控释尿素的减排效果最高为49%,其次为碧晶尿素混施氢醌,减排幅度达46%,普通尿素最低为28%。同时,施用树脂包膜控释尿素、碧晶尿素混施氢醌更有利于增加水稻产量,降低排放强度。【结论】薄浅湿晒节水灌溉具有减排稳产的良好效果,薄浅湿晒节水灌溉结合施用树脂包膜控释尿素和添加脲酶/硝化抑制剂能进一步增加水稻产量和减少稻田温室气体排放,可作为水稻生产减排增效的推广技术。     

控释肥和硝化抑制剂对华北春玉米N2O排放的影响

为了分析控释肥和硝化抑制剂处理下华北春玉米田土壤N_2O排放规律及其影响因素,研究不同施肥处理对N_2O排放和产量的影响,筛选既能增产又能减排的肥料管理措施,采用自动静态箱-气相色谱法于2009—2012年连续4年对春玉米生长季内的N_2O排放进行监测,同时测定了相关环境变量和产量。试验共设置4种施肥处理:不施肥对照(CK);尿素(U);硫包膜控释尿素(SCU);尿素加入占施氮量10%的双氰胺硝化抑制剂(UDD)。结果表明,SCU和UDD处理较尿素处理在4个生长季内均起到了减排和增产效果,其N_2O平均减排率分别为37.77%和33.39%,增产率分别为16.04%和6.35%。N_2O排放通量与5 cm土壤温度,10 cm土壤湿度和土壤NH+4含量极显著相关(P0.01),与土壤NO-3含量无显著相关关系。N_2O排放通量的较大值均分布在土壤湿度大于60%土壤含水孔隙率(Water-filled pore space,WFPS),5 cm土壤温度大于20℃的范围内。综上可知,长期施用硫包膜控释肥和添加双氰胺硝化抑制剂均能取得一定的减排和增产效果,可以作为春玉米种植中的优良施肥技术加以推广。     

不同缓控释剂对辽东南玉米生长发育及产量影响的研究

为探明辽东南地区合理的施肥方式,明确不同缓控释剂对玉米生长发育及产量的影响,在丹东农业科学院试验基地,设置常规尿素（CK）、树脂包衣尿素CU、硝化抑制剂DMPP、脲酶抑制剂LIMUS、脲酶抑制剂NBPT、脲甲醛肥料UF共6个处理,分析不同缓控释剂对玉米产量构成因素、干物质积累动态、形态性状及叶绿素SPAD值的影响。结果表明,除硝化抑制剂DMPP处理外,不同缓控释剂处理的玉米产量均高于常规尿素（CK）,各缓控释剂处理增产幅度在4.01%～14.3%之间;千粒重树脂包衣尿素CU与常规尿素（CK）间无显著差异,其他缓控释处理均显著高于普通尿素;除硝化抑制剂DMPP处理,各缓控释处理穗粒数均显著高于常规尿素（CK）处理;常规尿素（CK）处理株高显著高于脲酶抑制剂NBPT、LIMUS、硝化抑制剂DMPP及脲甲醛肥料UF处理;叶面积指数LAI在拔节期各处理间差异较小,12展叶期脲酶抑制剂NBPT与硝化抑制剂DMPP处理LAI低于其他处理,吐丝期后40 d常规尿素（CK）与硝化抑制剂DMPP处理低于其他处理,成熟期常规尿素（CK）处理LAI值最低;成熟期除硝化抑制剂DMPP处理外,其他缓控释处理SP...     

保护性耕作下双季稻农田甲烷排放特征及温室效应

 【目的】传统耕作方式和秸秆焚烧造成土壤有机质的大量损失,使农田成为温室气体一个重要排放源,本文旨在研究保护性耕作对稻田CH4排放通量及其温室效应的影响,为评价耕作措施对土壤固碳潜力和温室气体减排影响提供依据。【方法】通过对翻耕秸秆不还田（CT）、翻耕秸秆还田(CTS)、旋耕秸秆还田(RTS)、免耕秸秆还田(NTS)处理的稻田CH4排放进行连续观测,分析稻田CH4排放特征及其温室效应。【结果】在秸秆还田情况下,早稻生长季旋耕和翻耕的CH4排放量差异不大,但显著高于免耕;晚稻生长季旋耕CH4排放量显著高于翻耕和免耕;冬闲季节各处理CH4排放量较小,翻耕CH4排放量显著高于旋耕和免耕。在翻耕情况下,秸秆还田处理和秸秆不还田处理全年CH4排放特征基本相同。秸秆还田主要增大晚稻生长季和冬闲季节的CH4排放,对早稻生长季CH4排放影响较小。全年CH4排放导致的温室效应为RTS＞CTS＞NTS＞CT,且差异均达显著水平。各处理全年CH4排放主要来自早晚稻生长季,冬闲季节占的比重很小均不到1%。与翻耕相比,旋耕对温室效应的贡献是翻耕的1.98倍,而免耕减小温室效应,约减排15%。与秸秆还田相比,秸秆不还田减小温室效应,约减排42%。【结论】目前双季稻区推行保护性耕作的主要措施旋耕秸秆还田对温室效应的贡献最大,秸秆不还田和免耕均有利于减小温室效应。但考虑到秸秆还田有利于提升地力,且秸秆以其它方式处理导致的温室效应还有待于研究,建议在长江中下游双季稻区推广以免耕秸秆还田为主的保护性耕作。     

水稻根系生物特性与稻田温室气体排放相关性研究

通过湖南双季稻区温室气体排放差异的水稻品种田间试验,研究了不同品种温室气体排放与根系特征的相关性.结果表明,早稻分蘖盛期CH4排放通量与根干重、伤流量均呈显著负相关(P＜0.05);晚稻CH4排放通量与根伤流量呈极显著负相关(P＜0.01);早稻N2O排放通量在分蘖盛期与根伤流量相关性极显著(P＜0.01),在齐穗期与...     

生物基包膜抑制型尿素对土壤温室气体排放及小青菜产量的影响

为研究生物基包膜氮肥对土壤温室气体排放及小青菜(Brassica chinensis)产量的影响,采用密闭式静态箱-气相色谱法测定盆栽试验条件下施用不同类型包膜尿素对土壤温室气体的排放特征,探究不同类型包膜尿素对土壤温室气体排放综合增温潜势(GWP)、排放强度(GHGI)及小青菜产量的影响。结果表明:抑制型尿素(I)、生物基包膜尿素(CRU)、生物基包膜抑制型尿素(CIRU)能够显著降低N_2O、CO_2、CH_4 3种温室气体的累积排放量。与普通尿素(U)相比,处理I、CRU和CIRU的N2O累积排放量显著降低了20.79%～79.52%,CO_2的累积排放量显著降低了46.53%～62.24%,CH4的累积排放量显著降低了25.38%～30.11%。与处理U相比,处理I、CRU和CIRU的GWP分别显著降低了40.44%、60.66%和65.02%;温室气体GHGI与GWP呈现出同样的趋势,处理I、CRU和CIRU分别显著降低了26.32%、70.53%和78.95%。与其他处理相比,处理CIRU具有最优的温室气体减排效果。处理CIRU的小青菜产量最高,为1 960.00 kg·hm~(-2),较处理U显著增产68.00%。研究表明,生物基包膜抑制型尿素在提高小青菜产量的同时还可以减少菜地温室气体排放及氮素气态损失。     

不同施氮下双季稻田白天CO2交换与叶面积、生物量的相互影响

研究缓/控释氮肥、氮肥配施硝化抑制剂和微生物菌剂对稻田生态系统白天CO_2净交换、群体叶面积和生物量的影响及其相互关系,有助于进一步了解这几类新型氮肥对稻田碳同化的促进作用及增产效果。为此于2012—2013年在湖北荆州进行大田试验,设置了五种氮肥处理:常规尿素(CK)、树脂包膜控释尿素(CRU)、尿素添加硝化抑制剂氯甲基吡啶(NU)、尿素添加硝化抑制剂二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)、尿素配施微生物菌剂(EM)。采用静态箱-气相色谱法连续观测双季稻生态系统白天的CO_2净交换通量,并在各生育期测定水稻群体的叶面积和地上生物量,分析不同氮肥处理下这些指标的变化。结果表明:水稻生长季稻田生态系统白天表现为CO_2的净吸收,净交换通量受气温、降水等气象要素影响较大,在拔节-抽穗阶段出现较高值。相比普通尿素,新型氮肥在不同程度上提高了稻田CO_2净交换,在单个水稻生长季NU提高了13.2%~51.6%的平均CO_2净吸收通量,其次为CRU提高了9.8%~34.1%。在各生育期,新型氮肥对水稻群体叶面积指数和地上生物量表现出更高的促进效果,其中以CRU最为显著,其最大峰值相比CK分别提高了12.4%~18.6%和9.1%~18.8%。通过回归分析发现,水稻群体叶面积指数与CO_2净吸收通量为线性正相关关系,地上生物量与CO_2净吸收通量为抛物线型关系,这在一定程度上说明了水稻群体生长状况与稻田生态系统CO_2同化速率间的关系。包膜控释尿素、添加硝化抑制剂、添加微生物菌剂有助于提高水稻群体叶面积和生物量,促进稻田生态系统CO_2同化,其中树脂包膜控释尿素效果最佳。     

华南稻区不同施肥模式下土壤CH4和N2O排放特征

通过田间试验研究了不同施肥模式对华南稻田CH4和N2O排放的影响。研究结果表明:水稻生育期内,CH4排放呈单峰曲线,不同水稻季CH4排放峰出现的时间和峰值不同,晚稻CH4排放峰出现的时间早于早稻,且峰值明显高于早稻。由三季水稻观测数据可知:稻田CH4排放通量范围分别为-0.29~14.83、-6.09~31.54、-0.11~22.87 mg·m-2·h-1,而不同生长季N2O排放数据表明稻田N2O排放通量非常小且N2O排放规律不明显;稳定性氮肥结合甲烷抑制剂(SN)处理CH4季节排放总量最低,与农民习惯施肥处理(FP)相比,SN处理均能明显降低CH4季节排放量,降幅分别达34.1%、28.4%和7.7%。分析单位产量CH4和N2O增温潜势可知,两季水稻SN处理较FP处理全球增温潜势分别降低了31.0%和17.8%。综上认为,华南稻-稻连作种植体系下,CH4气体是稻田全球增温潜势增加的主要温室气体,SN施肥模式可作为该区域稻田温室气体减排的一项重要措施。     

包膜控释掺混尿素对双季稻生长及氮素利用率的影响

为了比较常规分次施肥和包膜控释掺混尿素对双季稻生长及氮素利用率的影响,在田间条件下,研究了不同施肥处理对双季稻分蘖数、叶绿素含量、各个生育期植株含氮量、稻草稻谷产量及氮素利用率等因素的影响.结果表明:(1)在早稻上,控释掺混尿素处理的以卜各测试指标均高于常规分次施氮肥处理,各指标两处理之间差异均不显著(P<0.05).控释掺混尿素的氮肥利用率为40.08%,显著高于常规分次施氮肥的32.47%,而一次基施氮肥的利用率只有19.50%.(2)在晚稻上,常规分次施氮肥处理的稻谷产量高于控释掺混尿素处理,差异不显著(P<0.05),其他各项测试指标均低于控释掺混尿素处理.控释掺混尿素和常规分次施氮肥的氮素利用率分别为39.91%、39.58%,二者显著高于一次基施氮肥的28.14%.由此可见,科学合理的施用包膜控释掺混尿素可以提高双季稻生产的经济效益,提高氮素利用率,减少资源的浪费,保护土壤生态环境.     

减氮增密对江西双季稻温室气体排放的影响

针对当前江西双季稻种植中大量施用氮肥和稀植化引发的产量不稳、碳排放增加的问题,设置常氮常密(T_1)、减氮常密(T_2)和减氮增密(T_3)3个处理,研究了减氮增密技术模式对双季稻温室气体排放的影响,为江西双季稻环境友好型生产提供技术支撑。结果表明:减施20%的氮肥,即T_2和T_3处理相比T_1处理能够降低早稻季、晚稻季和双季稻季的甲烷累积排放量、综合温室效应,加之稻谷产量的提高,进而降低温室气体排放强度。在减施20%氮肥情况下,增加20%的密度,T_3处理相比T_2对早稻和晚稻的温室气体排放影响不一致,增加密度可以降低早稻季甲烷累积排放量、综合温室效应和温室气体排放强度,差异未达显著水平,而晚稻季却有不同程度的增加,且差异达到极显著水平。因此,从减少温室气体排放来看,江西早晚稻季需要采用不同的栽培措施,早稻季需要在减氮20%的基础上增加栽培密度20%,而晚稻季则只需减施20%氮肥,不需增加密度。     

稻麦两熟制农田不同土壤耕作方式对稻季CH_4排放的影响

【目的】研究稻麦两熟制农田不同土壤耕作方式对水稻生长季CH4排放的影响,为长江下游稻麦两熟制农田温室气体减排提供对策。【方法】采用裂区设计,利用静态暗箱-气相色谱法研究麦季土壤耕作方式(免耕、旋耕和翻耕)和稻季土壤耕作方式(旋耕和翻耕)对水稻生长季CH4排放的影响。【结果】稻麦两熟制农田不同土壤耕作方式下水稻生长季CH4排放呈先升高后降低的变化趋势,移栽至有效分蘖临界叶龄期CH4累积排放量占全生育期排放总量的比例为64.73%—86.84%。水稻生长季CH4排放总量麦季免耕极显著高于麦季旋耕和麦季翻耕,平均增加53%和24%;稻季翻耕较稻季旋耕平均增加CH4排放量10%,差异达显著水平。不同土壤耕作处理稻季CH4排放总量为:麦季免耕+稻季翻耕麦季免耕+稻季旋耕麦季翻耕+稻季翻耕麦季翻耕+稻季旋耕麦季旋耕+稻季翻耕麦季旋耕+稻季旋耕,"单位产量的CH4排放量"表现趋势相同。水稻生长期内CH4排放通量的季节变化和土壤Eh呈极显著负相关,CH4排放总量与0—5cm耕层土壤有机质含量呈极显著正相关。【结论】麦季土壤耕作方式和稻季土壤耕作方式对水稻生长季CH4排放总量有显著或极显著影响,在长江下游稻麦两熟制农田采用周年旋耕措施能有效减少水稻生长季CH4的排放。     

江汉平原施氮水平对稻田CH_4和N_2O排放及水稻产量的影响

氮素是保证水稻(Oryza sative L.)产量的关键,同时也会影响稻田温室气体的排放。研究施氮水平对江汉平原地区稻田甲烷(CH4)、氧化亚氮(N_2O)排放和水稻产量的影响,旨在筛选出适合当地的低碳高产氮肥管理措施。以单季稻"丰两优香1号"为研究对象,设置4个施氮水平(T0:对照,0 kg N/hm2;T1:90 kg N/hm2;T2:150 kg N/hm2;T3:210 kg N/hm~2),采用静态暗箱-气相色谱法对稻田CH4和N_2O排放通量进行连续监测,测定水稻产量及CH4和N_2O季节排放特征,分析综合温室效应和排放强度。结果表明,不同施氮处理下CH4和N_2O排放通量具有较为明显的季节变化规律,T2处理的CH4季节累积排放量为302.5 kg/hm2,显著大于T0、T1和T3处理,与T0相比增加CH4排放106.7%,T3处理稻田CH4季节累积排放量为160.5 kg/hm2,比T2、T1水平处理低。不同施氮处理生长季N_2O累积排放量在0.465~0.631 kg/hm2之间,T3、T2、T1处理N_2O累积排放量显著大于T0处理,但T3、T2、T1处理间差异不显著。水稻产量随着氮素水平增加而增加,100年尺度上的温室气体排放强度以T3处理最小为0.39,T2处理最大为0.79,二者差异显著(P0.05)。因此,210 kg N/hm2可推荐为江汉平原地区水稻低碳高产的适宜氮素投入量。     

黑麦草鲜草翻压还田对双季稻田肥料氮循环的影响

【目的】研究黑麦草鲜草与尿素混施对双季稻田肥料氮利用率及氮循环特征的影响。【方法】利用盆栽15N示踪试验比较总施氮量一致的条件下单施尿素（CF）、半量尿素与半量黑麦草鲜草混施（RGCF）以及不施氮肥（CK）对双季稻产量、氮吸收利用效率、肥料氮素在土壤中残余以及N2O排放的影响。【结果】与CK相比,RGCF和CF显著增加了双季稻生物量和稻谷产量。RGCF与CF相比,水稻生物量和稻谷产量分别增加5.9%和7.3%。 与CK相比,RGCF和CF显著增加了双季稻氮素吸收量。RGCF与CF氮素吸收量无显著差异。与CF相比,RGCF增加了氮素干物质生产效率、氮素稻谷生产效率和氮素农学效率,降低了15N回收率和15N收获指数。RGCF比CF提高了氮素在土壤中的残留率,降低了N2O排放量。【结论】在双季稻体系中,尿素与黑麦草混施能够提高氮素利用效率,改善稻田氮素循环。     

缓控释肥组配对早熟籼稻作为中稻—再生稻栽培模式产量和氮肥利用率的影响

【目的】探讨中稻季不同种类缓控释肥及组配对长江上游杂交籼稻中稻—再生稻产量和氮肥利用率的影响,筛选出适合的缓控释肥及施肥方式,为长江上游再生稻的丰产高效生产提供理论依据和实践基础。【方法】以杂交籼稻广8优粤禾丝苗为试验材料,中稻季设6个施肥处理,分别为中稻再生稻全生育期不施氮肥处理（CK）、传统施肥模式（CF）、4个月树脂包膜尿素一次性基施处理（B-PCU）、缓释掺混肥一次性基施处理（B-SRFB）、4个月树脂包膜尿素一基一蘖处理（BT-PCU）和缓释掺混肥一基一蘖处理（BT-SRFB）。对比分析各处理的产量及产量构成因素、干物质积累量、叶片SPAD值和氮肥利用效率的差异。【结果】中稻产量为6.8~8.9 t/ha,表现为BT-SRFB>B-SRFB>CF>BTPCU>B-PCU>CK,其中B-SRFB和BT-SRFB处理的中稻产量较CK显著提高（P<0.05,下同）,但缓控释肥处理与CF处理差异不显著（P>0.05,下同）;再生稻产量为1.5~2.6 t/ha,表现为BT-SRFB>B-SRFB>BT-PCU>B-PCU>CF>CK,各施肥处理的再生稻产量均较CK显著提高,且缓释掺混肥BT-SRFB和B-SRFB处理显著高于CF处理;不同施肥方式中,中稻、再生稻产量均表现为一基一蘖施肥>一次性基施。缓控释肥处理中稻拔节期、抽穗期群体干物质积累量与CF处理差异不显著,但在成熟期表现为一基一蘖施肥处理显著高于一次性施肥和传统施肥;再生稻抽穗期、成熟期各施氮处理间群体干物质积累量差异不显著。缓控释肥施用提高了中稻—再生稻两季氮肥偏生产力、氮肥农学效率和氮肥吸收利用率,以BT-SRFB处理增幅最高,与CF处理相比,BT-SRFB处理的氮肥偏生产力提高5.5 kg/kg,氮肥农学利用率提高5.5 kg/kg,氮肥生理利用率提高0.6 kg/kg,氮肥吸收利用率提高24.4%。【结论】长江上游杂交籼稻广8优粤禾丝苗在中稻—再生稻种植模式中,采用缓释掺混肥并配合一基一蘖施肥方式更有利于提高中稻—再生稻群体产量和氮肥利用效率。     

缓控释肥组配对机插常规粳稻群体物质生产和产量的影响

【目的】研究不同缓控释肥及施肥方式对机插常规粳稻群体光合物质生产和产量的影响。【方法】 2013-2014年在江苏省丹阳市延陵镇南京农业大学水稻试验基地进行,以当地常规粳稻武运粳24号进行机插种植,试验设置3种缓控释肥（掺混肥、4个月树脂尿素、硫包衣尿素）以及一次性施肥和一基一蘖两种施肥方式,共7个处理,分别为掺混肥的一次性基肥施用（B-BSRB）、4个月树脂尿素的一次性基肥施用（B-PCU）、硫包衣尿素的一次性基肥施用（B-SCU）、掺混肥的一基一蘖施用（BT-BSRB）、4个月树脂尿素的一基一蘖施用（BT-PCU）、硫包衣尿素的一基一蘖施用（BT-SCU）和当地高产施肥方式（CK）为对照,各处理的施氮量一致,磷钾肥用量均相同。【结果】水稻产量表现为掺混肥＞4个月树脂尿素＞硫包衣尿素,2年结果一致;一基一蘖施肥方式＞一次性施肥,掺混肥一基一蘖处理产量最高,2年产量分别为11.6 t·hm^-2和10.1 t·hm^-2,较常规高产施肥（CK）处理2年产量分别提高9.4%、12.2%。群体干物质重、叶面积指数、光合势均表现为掺混肥＞硫包衣尿素＞4个月树脂尿素;群体干物质重、叶面积指数和光合势均表现为一基一蘖施肥方式＞一次性施肥,2年结果一致。干物质积累量、群体生长率在拔节期表现为掺混肥＞硫包衣尿素＞4个月树脂尿素,但是在成熟期表现为掺混肥＞4个月树脂尿素＞硫包衣尿素,一基一蘖施肥方式＞一次性施肥。【结论】掺混肥在提高水稻群体干物质、叶面积指数、光合势及产量上优于4个月树脂包衣尿素和硫包衣尿素,一基一蘖施肥方式优于一次性施肥处理。与当地常规高产施肥相比,组配的掺混肥配合分蘖期速效氮肥的施用可以显著提高水稻群体的光合物质生产和产量。     

不同施氮处理对水稻油菜轮作土壤氮素供应与作物产量的影响

【目的】探究不同施氮处理对水稻油菜轮作区土壤氮素养分及作物产量的影响,并重点分析不同处理在水稻油菜轮作间的差异及原因。【方法】2014—2015年在成都市典型水稻油菜轮作区进行连续两年小区定位试验,试验处理包括不施氮(CK)、单施尿素(UR)、40%控释氮肥+60%尿素(40%CRU)和单施控释氮肥(CRU)。研究不同处理对水稻油菜轮作条件下土壤无机氮、酶活性、作物产量及氮素利用率的影响。【结果】(1)相较UR处理,40%CRU处理能显著提高水稻生育中后期土壤无机氮含量;油菜蕾薹期到成熟期,土壤无机氮含量随控释氮肥添加量的增加而增大,40%CRU、CRU处理间无显著差异。(2)各施氮处理相比,在作物生育前期UR处理土壤脲酶和蛋白酶活性最高。随生育期推进,添加控释氮肥处理土壤酶活性均高于UR处理,但40%CRU、CRU处理间差异较小。两季作物相比,水稻季土壤脲酶和蛋白酶活性整体均呈升高-降低的趋势,孕穗期出现峰值;而油菜季土壤脲酶活性随生育期发展逐渐降低,添加控释氮肥处理蛋白酶活性先升高后降低。(3)水稻油菜产量均以40%CRU处理最大,两年水稻产量分别较UR处理增产597.04 kg·hm~(-2)(2014年)和582.61 kg·hm~(-2)(2015年),提高了7.50%—7.83%;油菜增产391.19 kg·hm~(-2)(2014年)和378.49 kg·hm~(-2)(2015年),提高了15.39%—16.70%。产量与构成因子的回归方程显示,水稻穗粒数和结实率与产量呈显著正相关,40%CRU处理穗粒数较UR处理提高15.17%(2014年)和17.72%(2015年),结实率提高4.49%(2014年)和4.44%(2015年)。油菜产量与每角粒数和总角果数相关性显著,40%CRU处理每角粒数最多,总角果数较UR处理两年分别增加8.98%(2014年)和13.80%(2015年)。(4)施氮显著提高水稻油菜成熟期地上部分氮积累量,且均以40%CRU处理最大。相较其余施氮处理,40%CRU处理的水稻成熟期氮积累量提高了6.21%—21.83%(2014年)、6.51%—20.74%(2015年),油菜成熟期氮积累量提高了8.42%—24.74%(2014年)、9.39%—22.77%(2015年)。施氮处理能有效提高水稻油菜作物的氮肥表观利用率、氮肥偏生产力和氮肥农学利用率,且均以40%CRU处理最优,CRU处理次之。【结论】添加控释氮肥的处理可有效改善水稻油菜生育中后期的土壤酶活性与氮素供应,显著增加水稻和油菜作物产量,提高氮素利用率。其中,控释掺混尿素处理土壤的氮素供应适宜,能有效促进作物对氮素的吸收利用,产量水平更大。     

Increase in yield and nitrogen use efficiency of double rice with long-term application of controlled-release urea

Controlled-release urea (CRU) has better characteristics than conventional urea for synchronizing nitrogen (N) release with plant uptake. Understanding the effects of CRU on crop yield and N use efficiency (NUE) has long been the key to evaluate the performance of CRU. A long-term experiment over five consecutive years was conducted in Changsha, Hunan Province, China, to investigate the effects of polyethylene-coated urea with a 90-d release period on the yield and NUE of double rice (early and late crops are grown in the same year), the amount of residual soil mineral N and the soil–plant N balance, as well as on the economic benefits. Four N fertilizer treatments including CK (no N fertilizer), U (conventional urea), CRU1 (polyethylene-coated urea with equal N application rate to U) and CRU2 (20% reduction in N application rate of CRU1) were established. The results indicated that CRU1 application increased the yield and NUE of double rice by 11.0 and 13.5%, respectively, compared with U. Higher yield and NUE of late rice were found than in early rice in CRU treatments. Compared with conventional U, the yield and NUE of early rice in the CRU1 treatment were increased by 6.0 and 10.2%, respectively, and those of late rice were increased by 15.4 and 13.8%, respectively. There was no significant difference between CRU1 and CRU2 in double rice yield. Furthermore, CRU treatments (including CRU1 and CRU2) had higher apparent residual N_min rate (ARNR) and apparent N recovery rate (ANRR), but lower apparent N loss (N_S) than the conventional U treatment. Concentrations of NH₄⁺-N and NO₃^–-N were greater in the surface soil (0–20 cm) and lower in the deeper soil layer (40–60 cm) with CRU treatments than in the U treatment after harvest. Moreover, CRU application produced a greater economic benefit than conventional U application. In general, CRU outperformed U fertilizer in terms of rice yield, NUE, soil–plant N balance, economic benefit, and CRU2 provided greater comprehensive benefits than CRU1. It is suggested that CRU application is beneficial for solving N management challenges in the production of rice.     

中国稻田CH_4和N_2O排放及减排整合分析

【目的】对中国有关稻田CH4和N2O排放试验结果进行整合分析,估算不同管理措施的减排潜力,为稻田CH4和N2O减排提供参考依据。【方法】通过建立中国稻田CH4和N2O排放的数据库,研究稻田CH4和N2O的排放特征,分析作用显著的影响因素,比较不同措施的减排效果。【结果】中国稻田CH4排放存在明显的地域性分布规律,主要表现为西南地区稻田CH4排放远高于其它地区。水稻生长季节水分管理方式、非水稻生长季水分状态、化肥氮投入量和有机物料对稻田CH4排放具有重要影响(P0.05)。与淹水灌溉(CF)相比,前期淹水-中期晒田-淹水(F-D-F)、前期淹水-中期晒田-淹水-湿润灌溉(F-D-F-M)和间歇灌溉或完全湿润(M)降低稻田CH4排放的幅度分别为45%、59%和83%。与休闲期淹水(F)相比,采取冬闲期排干(SD)、稻旱轮作(LD)或旱-旱-稻轮作模式(TD),能降低稻田CH4排放42%—56%。不同有机添加物产生CH4的能力的顺序为:作物秸秆+厩肥(S+FM)绿肥(GM)厩肥(FM)作物秸秆(S)堆肥或沼渣(CM)。化学氮肥的种类对CH4排放有一定的影响,但特征不明显,而随着氮肥用量(N)的增加,CH4排放逐渐降低。当0N≤150kgN·hm-2,150N250kgN·hm-2和≥250kgN·hm-2时,CH4排放较不施任何肥料降低12%、29%和65%。中国稻田N2O排放的地域性分布特征不明显。水稻生长季节水分管理方式、非水稻生长季水分状态和总氮投入量是影响N2O排放的最重要的因素(P0.05)。与CF相比,F-D-F、F-D-F-M和M能够提高稻田N2O排放12%、140%和478%,而且在F-D-F、F-D-F-M模式下的氮肥N2O排放因子分别为0.43%和0.68%。不同非水稻生长季水分状态模式下N2O排放平均值表明,SD、LD和TD比F增加40%—110%的排放。【结论】稻田CH4和N2O排放的消长关系表现在水分管理、非水稻生长季节的水分状态和氮素的投入量等方面。合理的减排措施应基于二者的综合考虑。通过优化稻田水肥管理措施可降低稻田CH4和N2O排放的温室效应。