不同氮钾水平及氮形态差异对土壤氨挥发和氧化亚氮排放的影响

研究不同氮钾用量下土壤氨(NH3)挥发和氧化亚氮(N2O)排放,为确定氮钾肥合理施用和大气环境保护提供理论依据。盆栽实验共9个处理:N0K0、(NO^-3-N)50K35、(NO^-3-N)50K80、(NO^-3-N)100K35、(NO^-3-N)100K80、(NH^+4-N)50K35、(NH^+4-N)50K80、(NH^+4-N)100K35、(NH^+4-N)100K80。分别采用静态箱法和通气法采集N2O和NH3。氮肥显著增大了N2O的排放通量和累积排放量以及NH3的挥发速率和累积排放量。N2O的平均排放通量和累积排放量从不施肥处理的15.8μg·m^-2·h-1和0.17 mg·kg^-1增加到氮肥用量100 mg·kg^-1时的45.6μg·m^-2·h-1和0.57 mg·kg^-1。NH3挥发速率和累积排放量在氮肥用量为100 mg·kg^-1时达到最大,分别为1.5 kg·hm^-2·d^-1和4.18 mg·kg^-1。铵态氮为氮源的各处理N2O排放通量和累积排放量以及NH3挥发速率和累积排放量均高于以硝态氮为氮源的各处理。钾肥显著增大了NH3挥发速率和累积排放量,但在低氮水平下,钾肥显著降低N2O排放通量和累积排放量。化学氮肥施用量的增加是NH3挥发和N2O排放增加的主要因素,与硝态氮肥相比,铵态氮肥更易于NH3和N2O的排放。增施钾肥显著增大土壤NH3挥发速率和排放量,但降低了土壤N2O的排放通量,显著减少了整个生长季节N2O的累积排放量。     

水氮耦合对设施土壤温室气体排放的影响

为探究水氮耦合对设施土壤温室气体排放的影响,基于连续5年的设施番茄水氮调控定位试验,比较分析了水氮耦合对土壤N_2O、CO_2和CH_4排放通量和累积排放量的影响,并估算了温室气体的全球增温潜势(GWP)和温室气体排放强度(GHGI)的差异。田间小区试验设置不同灌水下限(W1:25 kPa、W2:35 kPa、W3:45 kPa)和施氮量(N1:75 kg N·hm~(-2)、N_2:300 kg N·hm~(-2)、N3:525kg N·hm~(-2))组合共9个处理。结果表明:设施土壤N_2O和CO_2排放通量受灌水施肥时期的影响,施肥后N_2O排放通量呈增加趋势,高灌水量(低灌水下限25 kPa)促进N_2O和CO_2排放。CH_4的排放通量表现为中等和强变异的特点。除水氮交互对CO_2累积排放总量和施氮量对CH_4累积排放总量影响不显著外,灌水下限、施氮量和水氮交互作用对N_2O、CO_2、CH_4累积排放总量、GWP、GHGI和番茄产量的影响显著或极显著。随氮肥用量的增加,N_2O累积排放总量增加。N_2O和CO_2累积排放总量与GWP之间均达到极显著正相关,且各处理N_2O对GWP平均贡献率为5.25%,CO_2为94.59%。适当减少氮肥用量和增加灌水下限能够有效地降低温室气体排放和减缓全球变暖。W2N1处理是本研究中减缓温室气体排放并提高番茄产量的最佳水氮管理措施。     

氮肥配施下不同C/N作物残渣还田对红壤温室气体排放的影响

氮肥配施能够促进还田秸秆的分解,为了解其对不同C/N秸秆还田下温室气体排放的影响,采用培养实验方法,研究了油菜饼(C/N为4)、玉米秸秆(C/N为28)、水稻秸秆(C/N为41)和小麦秸秆(C/N为71)等4种不同C/N植物残渣在不同量氮肥(无氮、低氮和高氮)配施下对红壤温室气体(CO2、CH4和N2O)排放的影响。结果显示,氮肥配施增加了不同植物残渣的CO2-C累积排放量,且仅在高C/N的小麦秸秆处理中发现存在显著性差异,在低氮和高氮下CO2-C累积排放量分别达到1 271.44、1 212.83 mg·kg-1,显著高于无氮肥配施的883.40 mg·kg-1。土壤N2O累积排放量最大的为油菜饼处理组,低氮量的配施进一步增强了N2O的产生,其累积排放量达到5 550.42μg·kg-1,显著高于无氮肥配施的4 430.44μg·kg-1,然而当氮肥施用量进一步增加时却抑制了N2O的排放(3752.84μg·kg-1)。氮肥配施并未显著影响玉米秸秆和小麦秸秆处理组的N2O累积排放量。在培养期内,每一个处理均表现为CH4的吸收现象,氮肥施用能够增加土壤对CH4的累积吸收量,但差异显著性仅在对照和油菜饼处理中发现。     

氮肥施用水平及种类对生菜产量及菜地N2O排放的影响

采用静态箱-气相色谱法研究了氮肥施用水平及种类对生菜产量和土壤N_2O排放的影响。试验设7个处理:不施氮肥(N0),施氮112.5 kg N·hm~(-2)(N1),施氮225 kg N·hm~(-2)(N2),施氮337.5 kg N·hm~(-2)(N3),控释氮肥(CRU-N2),稳定性氮肥(SN-N2),有机无机氮肥配施(MN-N2)。对比研究了不同施氮水平和等氮量不同氮种类处理对N_2O排放特征和生菜产量的影响。结果表明,随着氮肥用量的增加N_2O排放通量增加。在试验条件下,生菜获得最高产量时的施氮量为125 kg N·hm~(-2),适量降低生菜施氮水平能有效降低N_2O气体累积排放量。相同氮水平下,SN-N2与MN-N2处理较N2处理分别增产达13.3%和17.2%,但差异未达显著水平。SN-N2处理N_2O排放总量和N_2O排放系数仅为0.80 kg N·hm~(-2)和0.36%,较常规施肥处理分别降低了84.8%和1.97个百分点。综上,在不降低生菜产量的前提下,优化氮肥施用水平并采用稳定性氮肥技术是菜地N_2O减排和减少蔬菜种植氮素损失的重要途径。     

黄腐酸钾对植烟土壤氮素转化及N2O排放的影响

为了探究黄腐酸钾对植烟土壤氮素转化以及N2O排放的影响,采用实验室静态培养的方法,通过氮肥配施不同量黄腐酸钾来探究黄腐酸钾对植烟土壤氮转化以及N2O排放的影响。试验设置5个处理:CK,硝酸铵(200 mg N·kg^-1,下同);T1,硝酸铵+2.5 g·kg^-1黄腐酸钾;T2,硝酸铵+5 g·kg^-1黄腐酸钾;T3,硝酸铵+10 g·kg^-1黄腐酸钾;T4,硝酸铵+15 g·kg^-1黄腐酸钾。结果表明:与CK处理相比,添加黄腐酸钾显著降低了土壤中的无机氮含量;当黄腐酸钾添加量≥10 g·kg^-1时,土壤中可溶性有机氮含量显著增加;T1、T2、T3、T4处理的净矿化和硝化速率随黄腐酸钾添加量的增加而减小,且均显著小于CK处理(P<0.05);添加黄腐酸钾显著提高了N2O和CO2的排放速率和累积排放量(P<0.05),N2O和CO2累积排放量随黄腐酸钾添加量的增大而增大。另外,N2O累积排放量与CO2累积排放量之间存在显著的正相关关系(R2=0.97,P<0.001)。分析表明,添加黄腐酸钾促进了微生物对氮素的净同化作用,能够显著降低土壤中的无机氮含量。另外,添加黄腐酸钾也刺激了反硝化作用,提高了N2O累积排放量。CO2累积排放量可作为量化N2O累积排放量的辅助指标。     

氮肥对西双版纳地区稻田N2O排放通量的影响

采用静态暗箱-气相色谱法对云南西双版纳地区单季稻田N2O排放及氮肥、水热因子等对N2O排放的影响进行田间原位观测研究.试验设3个氮肥水平处理:NO(0 kgN·hm-2)、N150(150 kgN·hm-2)和N300(300 kgN·hm-2).结果表明,氮肥的施入显著促进了稻田N,2O的排放,其平均排放通量分别为74.63 μg·m-2·h-1(NO)、156.10 μg·m-1·h-1(N150)和131.79 μg·m-2·h-1(N300).N150和N300处理N2O排放损失的氮量分别占施入肥料N的1.28%和0.45%.N 300处理N2O排放通量同5 cm土壤温度和地表温度存在显著相关关系(P<0.05),但N2O排放通量与稻田水深无显著的相关关系(P<0.05).在长时间尺度内N2O的GWP将逐步超过CH4;而且随着施用氮肥量的提高,N,2O的GWP逐步增加;未来氮肥的施用量会逐步提高,N2O对环境的影响会加剧,其对环境的影响不容忽视.     

生物炭与氮肥配施对高粱生长及镉吸收的影响

为探讨生物炭与氮肥配施对高粱生长及镉(Cd)吸收的影响,采用盆栽试验,研究了在中、轻度Cd污染土壤(以YB1、YB2表示)上分别进行0、2%和5%3个生物炭用量(以B0、B2、B5表示)配施0、200、500 mg·kg~(-1)3个施氮水平(以N0、N200、N500表示)对土壤理化性质、有效Cd含量、高粱光合特性及其Cd吸收的影响。结果表明:两种土壤上,增加生物炭用量能提高土壤pH和有机质含量,并在5%添加量时显著降低土壤CaCl_2-Cd含量;氮肥水平仅在YB1土壤上显著影响土壤CaCl_2-Cd含量。YB1土壤上,氮肥水平对高粱净光合速率、气孔导度和蒸腾速率有显著影响,均有随施氮量增加而增加的趋势;而高粱地上部Cd含量与CaCl_2-Cd含量显著正相关,在B5N0处理中最低(3.87 mg·kg~(-1)),B0N200处理中最高(6.79 mg·kg~(-1))。YB2土壤上,生物炭用量对高粱净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度和蒸腾速率均有极显著影响,气孔导度和蒸腾速率有随生物炭用量增加而降低的趋势;高粱地上部Cd含量与气孔导度、蒸腾速率显著正相关,与生物量显著负相关,在B2N500处理中最低(3.79 mg·kg~(-1)),B0N0处理中最高(5.32 mg·kg~(-1))。研究表明,生物炭与氮肥配施能影响土壤理化性质、高粱光合特性和生长等因素,进而影响高粱地上部对Cd的吸收,不同土壤条件下影响高粱地上部Cd吸收的主要因素存在差异。     

培养实验研究长期不同施肥制度下中层黑土氧化亚氮的排放特征

在水分含量为80%WHC条件下,培养实验研究吉林省公主岭市国家黑土肥力与肥料效益长期定位监测基地土壤氧化亚氮(N2O)的排放特征.以考查不同施肥制度下黑土氧化亚氮排放差异.培养6 d的结果表明,土壤N2O排放量随有机肥施入量的增加而增加,MOCK(耕作但不施任何肥)、M1CK(耕作并施中量有机肥)和M2CK(耕作并施高量有机肥)处理N2O-N排放量分别为5.64、23.3和213 μg·kg-1.化肥配施降低N2O排放量,MON(耕作并施氮肥)、MONP(耕作并配施氮磷肥)和MONPK(耕作并配施氮磷钾肥)处理N2O-N排放量分别为85.0、9.71和7.29 μg·kg-1.氮肥与有机肥配施使N2O的排放量显著增加,M2N(耕作并配施高量有机肥和氮肥)的N2O-N排放量高达316 μg·k-1.氮磷肥和氮磷钾肥配施对土壤N2O的排放影响因有机肥施用量的不同而异.氮磷钾肥与高量有机肥配施显著减少N2O-N排放,其排放量仅为117μg·kg-1.培养结束后,土壤硝态氮含量明显减少,反硝化作用是土壤N2O产生的主要过程.     

一次性施肥技术对冬小麦/夏玉米轮作系统土壤N2O排放的影响

利用静态暗箱-气相色谱法对华北平原冬小麦/夏玉米轮作系统施氮条件土壤N2O排放特征进行周年观测,以探讨不同处理[对照(CK)、优化施氮(OPT)、优化氮肥一次性施用(OPT1)和控释肥(CRF)]土壤N_2O排放特征及土壤温度、湿度对土壤N_2O排放的影响。结果表明:冬小麦/夏玉米轮作系统中土壤N2O排放峰值主要出现在施肥+降雨或灌溉事件后,不同处理N_2O排放通量变化范围在-0.24~2.78 mg N2O·m~(-2)·h~(-1),平均排放通量23.88~65.46μg N_2O·m~(-2)·h~(-1),OPT1和CRF两个一次性施肥处理可以降低小麦和玉米基肥施用后土壤N_2O排放峰值,但未改变轮作周期土壤N_2O排放季节变化规律;土壤含水量对土壤N2O排放有显著影响,且对夏玉米季土壤N2O排放影响大于冬小麦季;各处理土壤N2O排放通量与5 cm深度土壤温度之间均无相关性;不同处理N_2O年度排放总量差异显著,与OPT处理相比,OPT1处理和CRF处理N2O年排放总量分别减少27.47%和22.80%。各处理N_2O排放系数介于0.28%~0.50%,均低于IPCC 1.0%的推荐值,且各处理产量之间没有显著性差异,因此一次性施肥技术能够在保证产量的前提下,有效减少冬小麦/夏玉米轮作系统土壤N2O排放。     

不同施氮水平对菜地土壤N2O排放的影响

通过大田试验研究了不同施氮水平对蔬菜地土壤N2O排放的影响.试验设置5个氮水平[0(NO)、430(N1)、860(N2)、1290(N3)、1640(N4)kgN·hm-2],2 a试验期间种植的蔬菜有辣椒、萝卜、菠菜和小白菜.结果表明,施氮显著影响N2O排放通量,各施氮水平土壤N2O排放通量范围分别为-8～39、0.4～157、12～626、8.5～982、16～1342μg·m-2·h-1;同时,氮肥施用显著提高了N2O排放总量,各施氮处理(NO、N1、N2、N3和N4)试验期间土壤N2O平均排放总量分别为0.48、1.35、4.49、7.83、10.57 kgN·hm-2,土壤N2O排放系数范围是0.33%～1.13%,且施氮水平与土壤N2O排放总量间呈显著的指数函数关系;不同季节蔬菜地土壤N2O排放总量差异很大,其中最大的是辣椒,最小的是菠菜;此外,土壤N2O排放通量季节变化除受施氮水平影响外,还受土壤温度的影响,排放高峰出现在高温的夏季.