华北露地茄田氮肥减施综合方案的增效减排成效分析

2018年6-11月在华北露地茄田设置不施肥处理（CK）、常规施氮处理（N1）、减氮20%处理（N2）、减氮50%处理（N3）、减氮20%并施用抑制剂包膜尿素处理（N2I）及减氮20%并增施生物炭（N2B）6个处理。测定并分析不同氮肥减施综合方案对作物氮肥利用率、土壤氨挥发及N2O排放的影响。结果表明：（1）与常规施氮处理（N1）相比,减氮20%（N2）对茄子产量无显著影响,减氮50%处理（N3）茄子显著减产。施用抑制剂包膜尿素（N2I）或添加生物炭（N2B）可提高作物氮肥利用率。（2）土壤氨挥发、N2O排放与施肥关系密切,各施肥处理的氨挥发、N2O排放量均高于不施肥处理（CK）,两种气体的排放系数分别为9.6%～14.8% （氨）和0.9%～1.1%（ N2O）,排放通量峰值均出现于施肥之后。（3）与常规施氮（N1）相比,N2、N3、N2I和N2B的土壤氨挥发累积量分别降低20.3%、48.6%、41.7%和30.7%。在不影响产量的前提下,减氮20%并施用抑制剂包膜尿素处理（N2I）减排效果最好。（4）与常规施氮（N1）相比,N2、N3、N2I和N2B的N2O累积排放量分别降低21.5%、41.7%、44.2%和31.6%。N2I处理的累积排放量远低于常规施氮（N1）处理,与减氮50%处理（N3）的N2O累积水平相当。综上,减氮20%并施用抑制剂包膜尿素处理对蔬菜产量无显著影响,氮肥利用率有一定程度提高,且对环境风险小,主要体现为氨挥发和N2O减排效果显著,成本适中,是华北地区露地茄田增效减排的优选推荐方案。     

纳米增效尿素对水稻产量及氮肥农学利用率的影响

在2009年水稻生长季,以高产水稻品种皖稻153为试材,研究了纳米增效尿素和普通尿素对水稻产量及氮肥农学利用率的影响。结果表明,等施氮量下,纳米增效尿素处理水稻分蘖数、叶片SPAD值、干物质积累量均显著高于普通尿素处理。施氮量在N 0~90 kg/hm2范围内,纳米增效尿素处理子粒产量、氮肥农学利用率与普通肥料处理无明显差异;随施氮量进一步增加,差异则达显著水平;其中,纳米增效尿素处理水稻产量最大增幅达10.2%,氮肥农学利用率最大增幅达44.5%。根据施氮量与产量拟合方程推算,施氮量在N 90~244.9 kg/hm2范围内,获得相同产量,纳米增效尿素比普通尿素可节省氮12.4%~41.7%。在本试验条件下,纳米增效尿素施用量为N 244.9 kg/hm2时,水稻子粒产量达11174.7 kg/hm2,比普通尿素提高9.2%,氮肥农学利用率为13.7 kg/kg,比普通尿素提高4 kg/kg,是理想的超高产氮肥运筹模式;纳米增效尿素施用量为N 180 kg/hm2时,水稻子粒产量达10332.9 kg/hm2,比普通尿素提高6.0%,氮肥农学利用率为18.5 kg/kg,比普通尿素提高4.3 kg/kg,是理想的氮肥运筹安全模式。     

不同氮磷肥施用对春玉米农田N_2O排放的影响

农田过量施肥会增加N2O排放,使农田土壤成为重要的温室气体排放源。为减少农田N2O排放,利用自动观测系统研究了春玉米农田中不同肥料对N2O排放的影响,并结合作物产量及N2O的排放量探索减少温室气体排放的施肥措施。采用田间试验方法设定了不施肥（CK）、尿素（U）、尿素加磷肥（NP）和硝酸磷肥（NOP）4个处理进行研究。结果表明,各处理下N2O排放总量分别为：CK0.21kgN·hm-2、U1.19kgN·hm-2、NP0.93kgN·hm-2、NOP0.69kgN·hm-2;N2O排放主要受施肥、灌溉,降雨和土壤温度的影响;在作物生长后期土壤含氮量小于7mgN·kg-1的情况下,观测到土壤吸收N2O的情况;各处理下排放因子均小于政府间气候变化委员会（IPCC）的缺省值1%,表明IPCC推荐的排放因子不适用于估算中国北方的春玉米农田N2O排放。施加磷肥有助于减少农田N2O排放并提高产量,硝态磷肥较尿素可以显著减少N2O排放。综合考虑产量和N2O排放,相对于施用尿素和尿素加磷肥处理,硝酸磷肥处理不仅可节约15%和30%的肥料投入,而且分别减少42%和26%的N2O排放,具有减排不减产的良好效果。     

施肥处理和环境因素对华北平原春玉米田N2O排放的影响——以山西晋中为例

采用静态箱自动采样监测系统,对生长季内华北平原春玉米田在不同施肥处理下（化肥、有机肥、有机无机配施和不施肥）的土壤N2O排放通量进行监测,分析各处理的土壤N2O排放量和变化规律,探讨土壤温度、水分和有效氮含量对土壤N2O排放通量的影响,并在相同施氮量条件下寻求既能增产又能减少N2O排放的施肥措施。结果表明：不同施肥处理下N2O排放通量存在显著差异（P〈0.05）,其中施肥处理的农田N2O-N排放总量为0.99～1.17kg.hm-2,占总施氮量的0.45%～0.55%;N2O通量与土壤铵态氮含量呈极显著正相关（P〈0.01）;土壤含水量是影响农田N2O排放的一个主要因子,N2O通量与土壤含水量呈显著正相关;在产量无显著下降的情况下,有机无机配施的减排效果最好。     

不同氮肥处理春玉米温室气体的排放

春玉米种植过程中会造成直接和间接的温室气体排放。该文采用生命周期的方法综合评估了不同施肥处理下的温室气体排放,目的是筛选出既能保证产量和经济效益,又能有效减排的措施。4种不同的施肥处理包括：当地传统施肥方式、尿素处理、硫包衣尿素、尿素添加双氰胺处理。采用静态箱-气相色谱法连续监测土壤 N2O排放,并计算了不同肥料处理的N2O排放总量;计算了肥料生产、运输、农田耕作管理能源消耗、种子生产等的温室气体排放,计算了春玉米全生命周期中温室气体排放总量、单位产量、万元产出的温室气体排放量。结果表明,不同处理施肥造成的N2O排放量、全生命周期中温室气体排放总量、单位产量排放强度和净收益排放强度的排序均为传统施肥处理＞尿素处理＞尿素添加双氰胺处理＞硫包衣尿素处理。传统施肥处理的N2O排放总量极显著高于其他3个处理（P＜0.01）;硫包衣尿素处理的N2O排放总量显著低于尿素处理（P＜0.05）,与尿素添加双氰胺处理无显著差异（P＞0.05）。不同处理的全生命周期排放总量、单位玉米产量排放量和万元净产值排放量变化范围分别是2.56～4.11 t/(hm2·a)、216.6～364.1 kg/t和1.15～2.19 t/万元。和传统施肥处理相比,硫包衣尿素处理可分别降低温室气体（greenhouse Gas,GHG）排放总量、单位玉米产量排放和万元净产值碳排放37.8%、40.5%和47.3%,尿素添加双氰胺处理可降低36.5%、38.6%和45.9%。化肥尤其是氮肥的生产在春玉米种植过程中对碳足迹的贡献最大,占42.4%～55.0%;玉米生产过程中的N2O排放次之,占20.8%～26.1%。在保证粮食产量和经济效益的前提下,硫包衣尿素处理和尿素添加双氰胺处理2种施肥方式具有较低的碳排放强度,可作为当地较为合理的施肥方式进行推广。     

南京郊区番茄地中氮肥的气态氮损失

采用田间试验研究了番茄地施用化学氮肥后的氨挥发、反硝化损失和N2O排放及其影响因素。氨挥发采用通气密闭室法测定，反硝化损失（N2＋N2O）采用乙炔抑制-土柱培养法测定，不加乙炔测定N2O排放。结果表明，番茄生长期间全部处理均未检测到氨挥发，其原因是土表氨分压低于检测灵敏度，较低的氨分压是由于表层土壤的铵态氮浓度和pH都不高所致。在番茄生长期间，对照区即来自有机肥和土壤本身的反硝化损失和N2O℃排放量相当高，反硝化损失总量高达N29．6kghm^-2，N2O排放量为N7．76kghm^-2。施用化学氮肥显著增加了反硝化损失和N2O排放，3个施用化学氮肥处理的反硝化损失变化在N40．8～46．1kghm^-2之间，占施入化肥氮量的5．50％～6．01％；N2O排放量为N13．6～17．6kghm^-2，占施入化肥氮量的2．62％～4．92％；与尿素相比，包衣尿素未能显著减低反硝化损失和N2O排放。施用尿素的处理在每次追肥后，耕层土壤均会出现NO3^--N高峰，继之的反硝化和N2O排放高峰。反硝化速率与土壤含水量呈极显著正相关。总的看来，番茄生长期间没有氨挥发，而硝化反硝化是氮素损失的重要途径之一。     

不同来源氮素配合施用提高东北春玉米氮素利用与改善土壤肥力的可持续性研究

【目的】研究不同氮素形态对东北春玉米氮素利用和土壤肥效的影响,为氮素养分持续高效利用和培肥土壤提供理论依据。 【方法】2013～2015 年连续三年在东北典型春玉米种植区开展田间定位试验,在相同磷钾肥施用前提下,试验设 4 个处理:1) 50% 玉米秸秆氮 (N0);2) 100% 速效氮 165 kg/hm2 (N1);3) 60% 速效氮 + 20% 有机肥氮 + 20% 缓释氮,施氮量 165 kg/hm2 (N2);4) N2 + 生物炭,生物炭量相当于 50% 玉米秸秆 (N3)。收获期测定耕层土壤基本理化指标、作物产量及氮素利用率、基肥和追肥后土壤 N₂O 排放量。 【结果】1) 三年玉米平均产量 N1、N2 和 N3 处理分别比 N0 处理显著增加了 62.7%、67.7% 和 80.1% (P < 0.05);N2 和 N3 处理分别比 N1 处理增产 3.0% 和 10.7%;N3 处理玉米产量可持续性指数 (SYI) 最高,产量可持续性最好。2) 与 N1 处理相比,2013 年和 2014 年累计化肥氮利用率 N2 和 N3 处理分别增加了 8.4% 和 12.7%、10.2% 和 15.5%,2015 年分别显著增加了 8.4% 和 12.7% (P < 0.05)。N2 和 N3 处理累计化肥氮利用率呈现逐年增加的趋势,且 N3 处理增加幅度大于 N2 处理,说明 N3 处理氮肥的后效更加明显。3) 施氮处理显著提高了土壤 N₂O 累积排放量 (P < 0.05),N3 处理较 N1 处理显著降低了 53.2%;4) N3 处理的综合土壤肥力指数 (IFI) 最高,N3 处理在农学、土壤肥力和环境效应评价中最优。 【结论】在总氮施用量不变的前提下,以添加适宜比例生物炭、有机肥和缓释氮肥替代部分速效化肥氮,可协同实现东北春玉米持续稳产、氮素养分持续高效利用和土壤肥力的可持续改善。     

不同氮肥管理措施对华北地区夏玉米田增产减排的效果分析

减少因氮肥施用而产生的N_2O对于全球N_2O的减排具有重要作用。本研究利用静态暗箱-气相色谱法,对农民习惯施肥(FP)、氮肥条施(ND)、缓控释氮肥(CRF)和一次性分层施肥(LD)4个氮肥管理措施下的华北地区夏玉米农田生态系统N_2O排放进行了观测,并分析不同处理下的N_2O减排效果和减排成本。结果表明,玉米季农田土壤N_2O排放峰值主要出现在施肥并灌溉后,峰值持续时间一般为3~5 d。与FP相比,ND、CRF和LD可以显著降低土壤N_2O的排放峰值,N_2O排放总量减少12.6%~18.9%,三者的减排效果依次为LDCRFND。ND、CRF和LD均有N_2O减排和玉米增产的作用,但由于劳动力成本的提高,仅CRF和LD处理略有增收。与FP相比,三者的单位产量N排放强度和单位净收益N排放强度均有所降低。本试验条件下,每减排1 kg CO_2-eq,CRF可减少成本0.97元,而ND和LD的减排成本分别增加4.83和3.23元。如果生产中使用施肥机械,一次性分层施肥的减排成本可节省2元。综合来看,若无配套施肥机械,施用缓控释肥可被选为夏玉米保产减排且效益最优的氮肥管理措施;反之,也可选用一次性分层施肥。     

三峡库区农业发展现状及农田CH_4和N_2O排放与减排对策

全球气候变暖的主要原因在于大气中的温室气体含量的急速增加。以低碳为特征的新发展模式成为目前减少温室气体排放、应对全球气候变暖的根本途径。农业生态系统作为最大的人工生态系统,成为温室气体的第二大来源。因此,农业活动与气候变暖关系密切。以三峡库区为例,在分析了库区农业发展面临的问题的基础上,初步估算了库区水田CH4及耕地(含水田和旱地)N2O温室气体的排放量。2008年库区水田CH4及农田N2O的排放量分别为5.5×104~6.5×104 t、8500~10000 t,提出推广免耕等保护性耕作法、改变传统种植模式,合理施肥、改进稻田生产管理技术、对稻田生产系统的时间和空间差异进行管理。     

春玉米田施用双氰胺和硫包衣尿素的节本减排效果分析

氧化亚氮（N2O）是一种重要的温室气体,农田土壤是其重要的排放源.本研究利用温室气体自动测定系统,对华北平原春玉米农田尿素（U）、尿素添加10％双氰胺（DCD1）、尿素添加5％双氰胺（DCD2）、硫包衣尿素（SCU）和不施肥（CK）5个不同施肥处理土壤进行N2O测定,以分析双氰胺和硫包衣尿素对土壤N2O排放的影响.结果表明,（1）各处理N2O排放总量顺序为U＞SCU＞ DCD2＞DCD1＞CK,各处理的排放系数在0.20％ ～0.71％,与单施尿素相比,DCD1、DCD2分别减少N2O排放59.5％、47.1％,硫包衣处理的N2O排放与尿素处理差异不显著,但两者的N2O排放均极显著高于添加DCD的处理（P＜0.01）.（2）排放高峰是伴随土壤孔隙含水量（WFPS）明显上升而发生的,各施肥处理N2O的排放通量与土壤WFPS呈极显著相关关系（P＜0.01）.（3） DCD2施肥方案每减排1tCO2-eq的同时可减少支出约178元,表明此方案可作为减少春玉米农田N2O排放的技术措施.     

外源氮添加对湿地土壤N_2O排放量的影响

为搞清湿地土壤驱动N2O排放的关键氮源类型,有效减少湿地N2O的排放,本文通过室内控制温湿度,用气相色谱法分析不同外源氮素对湿地N2O排放的影响。结果表明:外加氮源组总是高于对照组N2O排放量(4.4 mg·m-3)。在设定的剂量范围内,单独添加尿素或尿素与硝酸铵1∶1配合时N2O排放量呈现先增后减的单峰分布趋势,峰值分别为10.6 mg·m-3和229.0 mg·m-3;单独添加硝酸铵时N2O排放量(32.6~111.0 mg·m-3)随着氮素添加量增加呈现持续上升趋势。单独添加尿素或硝酸铵、尿素与硝酸铵1∶1配合均促进N2O的排放,但硝酸铵尿素混合添加对N2O排放量的贡献单独添加硝酸铵单独添加尿素。这为预测内蒙古高原区农牧交错带湿地氮素输入可能带来的温室效应和有效减排提供科学依据。     

Effect of Alternating Furrow Irrigation and Nitrogen Fertilizer on Nitrous Oxide Emission in Corn Field

The objectives of this 2-year field study were to assess the effects of irrigation and nitrogen (N) application on nitrous oxide (N₂O). Soil N₂O flux was determined using open-bottomed chambers. Nitrous oxide concentrations were determined with gas chromatography. The results showed that in 2008, N₂O emission rates ranged from 2.0 to 50.0 g N ha^?1 d^?1 in the alternating furrow irrigation and N application treatments (AFINA) and from 2.4 to 68.4 g N ha^?1 d^?1 in the conventional every-furrow irrigation and fertilization treatment (CIF). In 2009, cumulative N₂O-N loss in the optimal combination with greater yields and lower N₂O emission in AFINA was 1277 g N ha^?1 compared to 1695 g N ha^?1 with CIF. The study indicated that AFINA practices combined with optimum N fertilizer and irrigation rates could reduce soil N₂O emission and water input compared to CIF practices without causing a decline in corn yield.     

陆地生态系统N_2O排放源研究进展

N2O是一种痕量气体,不仅能产生温室效应,而且对臭氧同温层有严重的破坏作用。随着人类活动的加剧,大气中N2O浓度每年以0.2%～0.3%的速度增加,N2O排放问题引起了人们的广泛关注。目前,对大气N2O排放的源与汇还缺乏全面认识,N2O在大气中增加量的40%～50%尚不知来源。综述了陆地生态系统N2O排放的自然源和人为源,分析了N2O排放的影响因素,并对今后N2O的研究提出了展望。     

不同施氮水平对稻麦轮作农田氧化亚氮排放的影响

利用江苏常熟田间随机区组试验,以密闭箱法采集气样,气相色谱分析N2O浓度,对稻麦轮作制下不同施氮水平的土壤N2O排放进行了观测,探讨了不同施氮水平对稻麦轮作农田氧化亚氮排放的影响。结果表明,土壤N2O排放量受施氮量的影响,稻季和麦季N2O排放量都随旌氮量的增加而增加;稻季N2O排放量最大峰值出现在烤田复水期间,其排放量大小主要受基肥和分蘖肥施用量的影响,并随施氮量的增加而增大;麦季最大峰值出现在气温回暖的第二次追肥后,排放量的最大峰值也随施氮量的增加而增大;稻麦轮作土壤N2O排放以麦季的排放为主,麦季N2O累积排放量在轮作周期中占三分之二。     

Nitrification Inhibitor,Fertilizer Rate,and Temperature Effects on Nitrous Oxide Emission and Nitrogen Transformation in Loamy Sand Soil

An incubation study investigated the effects of nitrification inhibitors (NIs), dicyandiamide (DCD), and neem oil on the nitrification process in loamy sand soil under different temperatures and fertilizer rates. Results showed that NIs decreased soil nitrification by slowing the conversion of soil ammonium (NH₄⁺)-nitrogen (N) and maintaining soil NH₄⁺-N and nitrate (NO₃^?)-N throughout the incubation time. DCD and neem oil decreased soil nitrous oxide (N₂O) emission by up to 30.9 and 18.8%, respectively. The effectiveness of DCD on reducing cumulative soil N₂O emission and retaining soil NH₄⁺-N was inconsistently greater than that of neem oil, but the NI rate was less obvious than temperature. Fertilizer rate had a stronger positive effect on soil nitrification than temperature, indicating that adding N into low-fertility soil had a greater influence on soil nitrification. DCD and neem oil would be a potential tool for slowing N fertilizer loss in a low-fertility soil under warm to hot climatic conditions.     

基于同位素特征的华北平原菜地N2O排放监测中取样时间的探讨

【目的】为了长期监测土壤释放N2O的通量和同位素变化规律,了解产生N2O的微生物过程,提高对N2O排放量和排放系数估计的准确性,需要对N2O的日变化规律做深入研究,以便获得具有代表性的取样时间点及密闭时间。【方法】采用田间原位试验对华北平原的莴苣菜地进行了N2O排放监测,选取N2O排放高峰期即施肥灌溉后5~6 d为监测时间段,采用静态气体箱收集土壤释放的N2O气体,结合气相色谱和质谱技术测定N2O的含量及其同位素值(δ15N-N2O,δ18O-N2O和SP)。试验设2种取样间隔,即2 h和10 min,分别对N2O日变化规律和密闭时间进行研究。【结果】 1)在莴苣菜地N2O排放高峰期内,N2O通量日变化范围为34.65~131.45 μg/(m2·h),最大和最小的通量分别发生在13: 00和次日5: 00,9: 00的N2O通量为83.66 μg/(m2·h),与日通量平均值82.81 μg/(m2·h)相接近。N2O通量产生日变化的原因与土壤温度有关,相关分析表明,N2O通量与地下5 cm处土壤温度呈显著正相关(R2=0.82, P＜0.01),而与土壤充水孔隙度(WFPS)无显著相关性。2)24 h内,δ15Nbulk-N2O和δ18O-N2O随着时间呈现先降低后增加的变化趋势,变化范围分别为－31.22‰~－11.09‰和－7.45‰~-0.68‰; SP值随时间呈现先增加后降低的变化趋势,变化范围为16.13‰~26.41‰。N2O各个同位素值随时间的变化表明产生N2O的微生物过程随之变化,但SP值在9: 00~17: 00较稳定,变化范围为23.26‰~26.21‰,极显著高于其他时刻(P＜0.01),表明硝化作用在这一时间段内对N2O的产生起主导作用。3)扣箱40 min后, N2O含量、 δ15N-N2O和SP值都达到稳定状态,因此选取40 min作为单次观测N2O含量和同位素变化的密闭时间。4)24 h内N2O通量加权SP值为22.54‰。根据前人总结的规律,本研究中N2O主要由细菌硝化作用产生,且估计60.92%的N2O来自于细菌硝化作用, 39.08%的N2O来自于反硝化作用。【结论】华北平原莴苣菜地的N2O通量和同位素值具有较大的日变化,综合N2O通量和同位素值,建议选取9: 00作为观测莴苣菜地N2O排放通量和同位素特征值变化规律的时刻,建议静态气体箱密闭时间为40 min。     

Nitrification Inhibitor Effects on Nitrous Oxide Emission,Nitrogen Transformation,and Maize (Zea mays L.) Yield in Loamy Sand Soil in Thailand

The nitrification inhibitors (NIs) effects on soil nitrogen (N) fates and maize yields were investigated in a loamy-sand soil in Thailand. The treatments were chemical fertilizer (CF) and CF with dicyandiamide (DCD) or neem oil at two rates of 5% and 10%. Compared to the CF plot, DCD and neem oil reduced the cumulative nitrous oxide (N₂O) emission by the equivalent of 26% and 10%, respectively (P < 0.05). DCD and neem oil had a positive effect in slowing ammonium (NH₄⁺)-conversion and prolonging NH₄⁺-N in the soil with a maximum efficiency of 45% and 30%, respectively. NO₃^–N was higher in the NI plots (P < 0.05), but the effect was less pronounced later in the growing season. Adding the NIs increased maize yields and N uptake, but was only significant (P < 0.10) for neem oil. Results indicate that applying NIs is an effective method to mitigate soil N losses and enhancing N use efficiency in a tropical, agricultural field.     

不同氮肥管理方式对华北粮田2排放和作物产量的影响分析

通过华北小麦和玉米田已发表文献分析,明确不同施氮量、氮肥基追比及氮素调控措施对土壤N2O排放和作物产量的影响。结果表明：高氮水平下减少氮肥用量并调整基追比有助于减少土壤N2O排放;添加硝化抑制剂双氰胺（DCD）对小麦和玉米产量的提高和土壤N2O的减排效果均较好。兼顾华北粮田N2O减排和作物产量,小麦季推荐合理施氮量167~174 kg·hm-2,基追比1：1,添加DCD,土壤N2O总排放量为0.31 kg·hm-2,籽粒产量6200 kg·hm-2以上;玉米季推荐合理施氮量177~181 kg·hm-2,基追比2：3~1：2,添加DCD,土壤N2O总排放量1.70 kg·hm-2,籽粒产量9000 kg·hm-2以上。     

覆膜栽培及抑制剂施用对稻田N2O排放的影响

采用静态箱-气相色谱法研究脲酶抑制剂氢醌(Hydroquinone, HQ)与硝化抑制剂双氰胺(Dicyandiamide, DCD)配合施用(HQ/DCD)对常规栽培和水稻覆膜节水高产栽培下四川丘陵地区稻田的N2O排放的影响。结果表明,水稻生长期,常规栽培和水稻覆膜节水高产栽培稻田N2O排放总量分别为41.8 mg/m2 和506.9 mg/m2。HQ/DCD施用减少常规栽培与水稻覆膜节水高产栽培稻田N2O季节总排放,降幅分别为25.2% 和48.5%。常规栽培和水稻覆膜节水高产栽培N2O季节总排放占施氮量的0.3% 和3.4%,施入HQ与DCD后,其N2O季节总排放分别降为施氮量的0.2% 和1.7%,HQ/DCD施用对水稻覆膜节水高产栽培下的N2O减排更为有效。各处理N2O排放与5 cm土壤温度、土壤Eh无显著相关性。