不同秸秆还田模式与氮肥施用量对土壤N2O排放的影响

以山东省桓台县为试验地点，分析在高产条件下，不同秸秆还田模式和氮肥施用量对农田N2O排放的影响。试验结果表明，氮肥施用量与秸秆还田模式都是影响土壤N2O排放的重要因素；小麦秸秆还田可以大大降低土壤N2O的排放，施用有机粪肥是影响N2O排放的另一重要因素。     

秸秆还田下节水减氮对不同双季稻品种N2O排放的影响及驱动因素

为明确秸秆还田下节水减氮以及高效肥料对不同双季稻品种N2O排放的影响及其关键驱动因素。于2020年开展田间试验,试验采用裂区设计,主区为4个水肥处理:尿素100%+间歇灌溉(U)、尿素80%+秸秆还田+间歇灌溉(US+S)、控释尿素80%+秸秆还田+间歇灌溉(CRUS+S)、尿素80%+秸秆还田+节水灌溉(US+S+SWD),副区为常规稻和杂交稻,共8个处理。监测双季稻生育期内N2O排放规律,分析单位产量N2O排放强度和影响其排放的主要驱动因素。结果表明,灌溉量、碳氮投入和植株吸氮量是调控稻田N2O排放的主导因子,可解释99%的排放变化,其中氮投入增加会促进N2O排放,而灌溉量、碳投入和吸氮量对N2O排放有负向作用。秸秆还田可以补充氮肥减量20%的养分,秸秆还田下常规氮肥或控释氮肥减量施用降低了N2O排放14.4%～49.4%,但CRUS+S较US+S处理促进了N2O排放,表明秸秆还田下施用控释尿素并不能实现N2O减排。秸秆还田后进一步控水促进了N2O排放,相比US+S,US+S+SWD处理显著增加了双季稻N2O的排放114.8%～186.4%,且常规稻增幅大于杂交稻。各处理间产量无显著差异,氮肥减量及进一步控水均可保证稳产,但US+S+SWD处理单位产量N2O排放强度显著高于其他处理。总体而言,秸秆还田搭配减氮20%有助于降低稻田N2O排放,但并不能抵消节水灌溉导致的N2O增长。在水稻生产中合理利用秸秆资源,适当减少氮肥用量可以减少稻田N2O排放并保证稳产。     

不同秸秆还田模式和施氮量对农田CO2排放的影响

以山东省桓台县高产农田为试验对象，分析在高产条件下，不同秸秆还田模式和氮肥施用量对农田CO2排放的影响。结果表明，氮肥施用量与秸秆还田模式都是影响土壤CO2排放的重要因素，玉米秸秆和小麦秸秆全部还田的处理土壤CO2排放通量高于其它中低氮处理，而小麦秸秆还田与不还田的各处理间差别不大。麦秸还田配施高氮处理的CO2排放通量普遍高于其它处理。     

秸秆还田对灌溉玉米田土壤反硝化及N2O排放的影响

运用乙炔抑制技术研究了不同施氮水平下秸秆还田对灌溉玉米田土壤反硝化反应和氧化亚氮(N2O)排放的影响。结果表明,土壤反硝化速率及N2O的排放受氮肥施用、秸秆处理方式及其交互作用的显著影响。与秸秆燃烧相比,不施氮或低施氮水平时,秸秆还田可刺激培养初期反硝化反应速率及N2O排放,增加培养期间N2O平均排放通量;高施氮水平时,秸秆还田可降低反硝化反应速率及反硝化过程中的N2O排放。秸秆还田可降低反硝化中N2O/N2的比例。     

不同秸秆还田模式和施氮量对农田CO2排放的影响

以山东省桓台县高产农田为试验对象,分析在高产条件下,不同秸秆还田模式和氮肥施用量对农田CO2排放的影响。结果表明,氮肥施用量与秸秆还田模式都是影响土壤CO2排放的重要因素,玉米秸秆和小麦秸秆全部还田的处理土壤CO2排放通量高于其它中低氮处理,而小麦秸秆还田与不还田的各处理间差别不大。麦秸还田配施高氮处理的CO2排放通量普遍高于其它处理。     

不同氮源及秸秆添加对菜地土壤N_2O排放影响

在饱和田间持水量WFPS(water-filled pore space)为75%、温度为25℃的条件下,用室内培养研究设施菜地土壤在不同氮肥种类(硝酸钙CN,碳酸氢铵AB,硫酸铵AS,尿素U,对照CK)和有无秸秆添加情况下N2O的排放特征。培养17天的结果表明,各种肥料类型中,对照和硝态氮肥处理最先出现N2O排放高峰,铵态氮肥处理出现较晚。无论有无秸秆,碳酸氢铵(AB)处理的累积排放量都最高,分别为4.206±0.899和2.159±0.256μg g-1干土,铵态氮肥处理N2O排放量明显高于硝态氮肥。添加秸秆后各处理N2O排放明显增加,比未施秸秆增加1倍多(CN处理除外)。不同处理(CK除外)的N2O累积排放量与时间的关系都可用y=aLn(x)+b表示(P<0.001)。实验还发现,施用氮肥会导致土壤酸化,添加秸秆可改善土壤酸化现象。     

施肥对稻田N2O排放的影响

肥料施用是影响稻田N20排放的重要因素之一。以国内外相关文献为基础,综述了肥料的种类、施用量、施用方式和施用时间对稻田N2O排放的影响,指出了有待研究的内容：加强对土壤N2O排放机理的研究;进一步研究肥料施用对稻田N2O排放的影响;进一步研究施肥管理措施对稻田温室气体（CH4和N2O）排放的交互影响,寻求科学合理、切实可行的减排措施。     

不同施氮方式对玉米产量及N 2O排放的影响

通过3年定位试验,采用静态箱/气相色谱法对壤质草甸土区玉米生产进行了全生长季N2O排放通量的观测,分析了不同施氮方式对N2O排放总量、排放系数和玉米产量的影响。结果表明：减少氮肥用量20%的缓控释肥处理与秸秆还田配化肥处理产量居高,而且二者间差异不显著;秸秆还田促进了农田土壤N2O排放,使得秸秆还田配化肥处理的年均N2O季节排放总量最高,达到1.50 kg N·hm-2;年均N2O季节排放总量与施肥量之间相关系数达到了0.97;随着试验年限的增加,N2O-N季节排放系数受施肥量的影响逐年增加,相关系数从2009年的-0.015增加到2011年的0.624。因此不同施氮方式对N2O季节排放的影响需要通过多年定位来准确把握,同时在研究农田N2O-N季节排放时要适当考虑植株生长过程中N2O的排放。兼顾产量和减排2个因素,建议推广缓控释肥的减量施用。     

接种蚯蚓对施加秸秆的旱作稻田N2O排放的影响

通过田间试验研究了秸秆不同施用方式下接种蚯蚓(威廉腔环蚓,Metaphire guillelmi)对水稻旱作土壤N2O排放通量的影响。结果显示施加秸秆和接种蚯蚓增加了N2O的排放量。在秸秆表施的情况下,接种蚯蚓处理显著提高了N2O的排放量,从12.54 kg/hm2提高到14.94 kg/hm2 (P<0.05);但是在秸秆混施的情况下,接种蚯蚓处理未显著提高N2O的排放量。蚯蚓的存在使土壤NO3--N的含量显著提高,尤其是在混施秸秆的情况下。由于栽培期内NH4+-N变化幅度较小,不同处理NO3--N含量的变化决定了土壤矿质氮的分异。农田生态系统中蚯蚓对N2O排放的贡献主要体现在促进秸秆混入土壤,从而加快秸秆的分解和N2O的排放。     

晚稻期间秸秆还田对早稻田CH_4和N_2O排放以及产量的影响

选取湖南双季稻田为研究对象,采用静态箱-气相色谱法对晚稻期间秸秆还田配施减量化肥(DNPK+RS)和施化肥(NPK)处理下后季早稻田(2009年)的CH4和N2O排放通量进行观测。结果表明,在早稻田等量化肥条件下,DNPK+RS比NPK增加早稻田CH4排放的81%,减少N2O排放的53%。早稻产量表明,DNPK+RS显著低于NPK(P<0.05)。晚稻期间以秸秆还田来代替部分化肥,会降低次年早稻的有效穗数和肥料增产效应。DNPK+RS处理的单位产量的全球增温潜势为NPK的2倍。秸秆还田应该重视与化肥的搭配比例,否则会降低水稻产量,同时增加下季早稻的温室效应。     

不同肥力土壤下施氮与玉米秸秆还田对冬小麦氮素吸收利用的影响

为了解华北潮土区不同土壤肥力水平下施氮与玉米秸秆还田对冬小麦氮素吸收利用的影响,采用15N标记氮肥和15N标记玉米秸秆的双标记方法,在两种肥力水平土壤上进行盆栽试验,研究了玉米秸秆全量直接还田对冬小麦地上部氮素累积量、氮素分配和氮肥回收率的影响。结果表明:（1）等氮肥用量条件下,与不配施玉米秸秆相比,施用玉米秸秆则显著降低了冬小麦地上部氮素累积量;高肥力土壤的子粒氮素累积量高于低肥力土壤,冬小麦秸秆氮素累积量则以低肥力土壤为高;氮肥配施玉米秸秆使得氮肥回收率下降9.6%～15.7%,土壤残留率增加12.2%～16.4%。（2）氮肥用量为N 150和300 kg/hm2时,玉米秸秆氮素的当季回收率达到22.8%～33.1%,冬小麦子粒氮素约7%～10%来源于还田的玉米秸秆。（3）等氮肥用量和相同土壤肥力条件下,氮肥配施玉米秸秆对冬小麦子粒产量影响不显著,在氮肥用量为N 150和300 kg/hm2条件下,影响冬小麦子粒产量主要是土壤肥力水平,该试验结果还有待于田间进一步验证。     

长期稻草还田对土壤球囊霉素和土壤C、N的影响

A long-term experiment was conducted to investigate how long-term fertilization and rice straw incorporation into soil affect soil glomalin, C and N. The combined application of chemical fertilizer and straw resulted in a significant increase in both soil easily extractable glomalin （EEG） and total glomalin （TG） concentrations, as compared with application of only chemical fertilizer or no fertilizer application. The EEG and TG concentrations of the NPKS （nitrogen, phosphorus, and potassium fertilizer application ＋ rice straw return） plot were 4.68% and 5.67% higher than those of the CK （unfertilized control） plot, and 9.87% and 6.23% higher than those of the NPK （nitrogen, phosphorus, and potassium fertilizer applied annually） plot, respectively. Application of only chemical fertilizer did not cause a statistically significant change of soil glomalin compared with no fertilizer application. The changes of soil organic C （SOC） and total N （TN） contents demonstrated a similar trend to soil glomalin in these plots. The SOC and TN contents of NPKS plot were 15.01% and 9.18% higher than those of the CK plot, and 8.85% and 14.76% higher than those of the NPK plot, respectively. Rice straw return also enhanced the contents of microbial biomass C （MBC） and microbial biomass N （MBN） in the NPKS plot by 7.76% for MBC and 31.42% for MBN compared with the CK plot, and 12.66% for MBC and 15.07% for MBN compared with the NPK plots, respectively. Application of only chemical fertilizer, however, increased MBN concentration, but decreased MBC concentration in soil.     

氮肥管理对秸秆还田下土壤氮素供应和冬小麦生长的影响

通过田间试验研究了秸秆和氮肥管理对小麦生育期土壤无机氮、微生物量碳、氮和小麦生长的影响,设置秸秆还田不施氮(CK)、农民习惯施氮FN5∶5(5∶5为氮肥基追比,下同)、推荐施氮SN3∶7、SN5∶5、SN7∶3和秸秆移走推荐施氮N5∶5处理。施氮显著提高苗期土壤无机氮含量,其与基肥氮量成正比且在拔节期显著降低,拔节后追肥提高了后期无机氮且其与追肥量成正比。小麦生育前期土壤微生物没有增加对无机氮的固持,而在拔节和抽穗期显著增加,此后逐步降低。秸秆还田较秸秆移走增加了无机氮固持,且生育中期固持量远高于前期。氮肥基追比过高导致小麦前期氮奢侈吸收和旺长且影响后期生长,氮肥3∶7基追施能满足小麦养分供求同步并实现高产和提高氮肥利用效率。     

保护性耕作条件下小麦田N2O排放及影响因素研究

采用静态箱—气相色谱法对保护性耕作和常规耕作小麦田的N_2O排放进行了原位测量,测量了土壤温度、水分、无机氮等相关影响因子。结果表明:(1)保护性耕作及常规耕作麦田N_2O的排放具有明显的季节性变化规律,各处理变化趋势较为一致。(2)N_2O的平均排放通量和季节排放量,除免耕秸秆还田外,保护性耕作与常规耕作差异显著。(3)在小麦生长季内,保护性耕作农田均表现为N_2O的排放源。(4)各处理N_2O季节排放量大小顺序为:耙耕秸秆还田(1.64 kg/hm~2)>旋耕秸秆还田(1.59 kg/hm~2)>常规耕作秸秆还田(1.48 kg/hm~2)>深松秸秆还田(1.42 kg/hm~2)>常规耕作无秸秆还田(1.34 kg/hm~2)>免耕秸秆还田(1.33 kg/hm~2),即,与常规耕作相比,保护性耕作(除免还)N_2O排放量增加。(5)温度是制约N_2O排放的关键因素,随着温度的升高N_2O表现出增加的趋势。(6)N_2O排放与水分、土壤无机氮含量无相关性。     

肥料减量深施对土壤N2O排放和冬油菜产量的影响

为揭示肥料深施条件下减量施肥对土壤N2O排放及作物产量的影响,提出有效的减氮减排及增产增效措施,该研究以冬油菜为对象,设置肥料深施条件下当地推荐缓释肥量（750 kg/hm2,N-P2O5-K2O:25-7-8）的100%（DF100）、80%（DF80）和60%（DF60）3个施肥水平,以地表撒施当地推荐缓释肥量（BF100）和不施肥（F0）为对照,共5个处理;采用静态箱-气相色谱法对N2O排放进行原位监测,分析不同施肥处理对土壤N2O排放、土壤充水孔隙率（Water-Filled Pore Space, WFPS）、土壤温度及冬油菜产量的影响。结果表明：较地表撒施相比,肥料深施土壤N2O排放量增加了13.3%,但不显著（P>0.05）;冬油菜产量显著增加了20.1%,肥料偏生产力（Partial Factor Productivity,PFP）和农学利用率（Agronomic Efficiency,AE）分别显著提高了20.1%和31.9%（P<0.05）。减量施肥显著减小了土壤N2O排放、冬油菜产量及肥料利用率（P<0.05）,DF100处理较DF80、DF60和F0处理土壤N2O排放量分别增加了22.7%、42.5%和153.7%;DF100处理冬油菜产量分别是DF80、DF60和F0处理的1.30、2.24和3.24倍;DF100处理较DF80和DF60处理PFP分别增加了3.8%和34.5%且AE分别增加了19.7%和201.3%。综合考虑产量和温室效应,在深施当地推荐缓释肥施用量的基础上能够适当减量施肥,但需高于600 kg/hm2。该研究为冬油菜区N2O减排及油菜机械化直播种植合理施肥提供参考。     

优化施氮下稻-麦轮作体系土壤N_2O排放研究

采用了静态箱法研究优化施氮下湖北稻-麦轮作体系农田N2O排放特征。结果表明,农田N2O排放量随施氮量增加而增加。N2O排放通量峰值大约发生在施氮后的第37~d。小麦季土壤N2O排放量范围为N2O 2.43~4.84kg/hm2,肥料氮通过N2O排放的损失率为0.54%0~.74%。水稻季土壤N2O排放量为N2O 0.892~.45 kg/hm2,肥料氮通过N2O排放的损失率为0.39%0~.47%。小麦季和水稻季施氮后01~5 d N2O排放量占当季总排放量的百分比分别为62.79%6~6.72%和87.97%9~3.14%。与习惯施氮相比,基于作物阶段氮素吸收增加追肥比例和施氮次数的优化施氮能有效减少土壤N2O排放。     

pH 升高对红壤硝化过程产生 N2O 的影响

对红壤添加NaOH培养获得不同pH系列的土壤.通过室内培养试验.研究了3种pH条件下土壤的N_2O排放和无机N的变化情况.结果表明:硝化活性随土壤pH升高而增强:pH升高增加了土壤N_2O的释放;纯化学过程对N_2O散发的贡献随pH的升高而降低;Nitrapyrin在pH 4.8和pH 6.0时表现山硝化抑制作用,在pH 8.5时抑制效果不明显,且提高了培养期间pH8.5土壤N_2O的释放量.