施用有机肥对农田温室气体排放影响研究进展

有机肥因具有丰富的氮、磷、钾、生物活性物质,能改善地力及作物品质等优点,而被广泛运用。然而有机肥对农田土壤的作用机理复杂,对农田土壤温室气体的影响不容忽视。通过增加土壤中有机C、改变土壤的C/N、影响土壤呼吸速率、增强土壤微生物活性等途径影响农田土壤温室气体的排放量。本文结合当前国内外研究进展,综述了施用有机肥对农田温室气体排放影响因子及作用特征,并提出了今后重点研究方向,以期为更好地揭示有机肥对农田温室气体通量的作用机制和控制农田温室气体排放提供参考。     

免耕方式下土壤温室气体排放及影响因素的研究进展

综述了免耕方式下农田土壤中3种主要温室气体(CO2、N2O和CH4)的排放情况及影响因素。分析发现,这些温室气体的排放受到诸多因子的影响,如免耕农作持续时间、土壤特性、秸秆(种类、粉碎长短和施用方式)、降水和土壤温度等等。大多数研究都认为,免耕方式下CO2和CH4的释放有所降低,N2O的释放会加强,但这种结果并不是不变的,它会随着影响因素的变化而变化,有时甚至出现相反的结果。因此,免耕方式下,温室气体的排放情况是由不同免耕地区的环境条件决定的,只有结合当地实际情况才能对温室气体的排放做出正确的评价。最后指出了目前研究的不足,并对今后的研究提出了展望。     

不同施氮量对设施甜椒温室气体排放及净温室效应的影响

本研究在华北地区进行温室甜椒(Capsicum)栽培肥料试验,通过测定不同施氮处理土壤N_2O和CH_4排放量、排放特征和土壤呼吸强度,估算化肥投入、灌溉能源消耗、机械燃油、农药施用等生产投入产生的CO_2当量进而计算净温室效应,探讨了氮肥用量对当地温室蔬菜栽培温室气体排放、净温室效应的影响。田间试验设当地农民传统施肥量(C)、不施氮肥(CK)、推荐施氮量(T1)、推荐施氮量+硝化抑制剂(NP)(T1+NP)4个处理,土壤排放的温室气体用静态箱法采集、Agilent 6820型气相色谱仪测定,土壤呼吸用LI-8100土壤碳通量自动监测系统监测。结果表明,与传统施肥量处理相比,推荐施肥量处理,N_2O排放量明显下降;而4个处理的土壤CO_2累积排放量分别为3.36、3.19、3.25、3.07 thm~(-2),处理间无明显差异,CH_4累积排放量表现出随施氮量升高而下降的趋势;4个处理的净温室效应分别为5460.91、3439.28、4873.21、4622.85 kghm~(-2),因此,可以认为N_2O排放和土壤CO_2当量随施氮量的增加而升高,减少氮肥投入使之保持在适当水平,可降低N_2O、CH_4等温室气体的排放;而在等氮肥投入量的条件添加硝化抑制剂也能,减少温室气体排放和减轻净温室效应。     

不同土地利用方式土壤温室气体排放对碳氮添加的响应

揭示不同土地利用方式下土壤N2O产生机制及其CO2和CH4的排放,有助于土壤温室气体减排措施的制定。本研究以长沙金井河流域酸性红壤上菜地、稻田、茶园和林地土壤为研究对象,控制温度和土壤含水量,采用静态培养-气相色谱法,研究4种利用方式土壤N2O、CO2和CH4的排放对不同碳氮和硝化抑制剂添加的响应。结果表明,由于土壤pH较低,酸性红壤外加氮源后仅有较小的N2O排放。葡萄糖能够促进尿素添加后N2O的排放及土壤反硝化作用N2O的排放。异养硝化作用可能是酸性红壤N2O产生的主要途径。硝化抑制剂双氰胺（DCD）对酸性红壤N2O减排无明显效果。碳氮添加后土壤N2O的总排放量表现为茶园 > 菜地 > 稻田 > 林地。外源有机碳能够显著促进4种利用方式土壤CO2的排放,表现为茶园、稻田 > 菜地、林地。但除稻田土壤CH4排放增加外,菜地、茶园和林地土壤CH4排放对外源有机碳无明显响应。     

长期定位施肥对农田土壤温室气体排放的影响

采用静态箱/气象色谱法,研究长期不同养分配施(CK,NK,NP,PK和NPK)后的农田土壤温室气体排放差异。结果表明,不同处理条件下,土壤CO2排放呈相似的变化趋势,受土壤温度和水分的共同影响,土壤CH4和N2O的时间变化在不同处理间存在差异,和温度水分的关系不明显。平均排放通量的分析表明,长期不同肥料配合施用后形成的不同肥力的土壤以及作物生长的差异是影响土壤温室气体排放的一个重要因素,土壤CO2平均排放通量顺序依次为CK相似文献   

有机资源等氮替代化肥对免耕稻田N2O排放及水稻产量的影响

试验设置两种稻田免耕模式［常规免耕（C）、粉垄免耕（F）］,两种免耕模式下各设置四种施肥方式,绿肥与化肥配施（C3、F3）、蚕沙与化肥配施(C4、F4）,同步设置不施肥的空白对照（C1、F1）,施全量化肥的常规对照（C2、F2）处理,采用分离式静态箱−气象色谱法测定双稻季水稻生育期内稻田N₂O排放通量,并测定水稻收获期干物质量、产量和根冠比等,以探讨集约化稻作下有机氮替代化学氮对稻田N₂O排放及水稻产量的影响,为稻田有机资源与化肥配施提供科学依据。结果表明：（1）有机资源替代化学氮肥能够显著降低稻田N₂O累计排放量。C3、C4、F3、F4的N₂O累计排放量较C2、F2在早稻季分别降低69.1%、86.3%、69.9%和63.4%,晚稻季分别降低7.3%、67.2%、38.5%和60.4%;（2）免耕稻田下绿肥替代化肥利于水稻稳产。粉垄免耕下F3较F2产量提升0.6%～10.0%,F4较F2产量下降1.7%～6.6%;常规免耕下C3较C2产量降低1%～1.1%,C4较C2产量下降1.1%～8.4%。（3）有机资源等氮替代化肥影响水稻根系生长,显著提高植株干物质量、有效穗数和穗粒数。早、晚稻生长季C3、F3的植株干物质量较C2、F2分别提高22.6%和5.4%;有效穗数和穗粒数分别提高6.3%～13.5%和0.3%～6.2%。稻田免耕下两种有机资源替代化学氮肥均能有效降低N₂O排放,粉垄免耕下绿肥替代化学氮肥显著提高水稻干物质量及根系活力,能够维持水稻产量稳定并减少稻田N₂O排放,采用绿肥等氮替代化肥可作为一种集约化稻作可持续生产调控技术。     

适宜有机肥氮替代化肥氮比例提高甜瓜养分吸收、产量和品质

  【目的】  新疆有丰富的有机肥养分资源,我们研究了不同有机肥替代化肥比例对甜瓜氮磷钾养分吸收、积累及产量和品质的影响。  【方法】  2016和2017年连续进行了两年田间试验,供试甜瓜品种为‘黄皮9818’。试验设置不施氮肥(CK)、单施化肥(CF),和以100%、75%、50%、25%羊粪有机肥氮替代化肥氮素6个处理,对照除不施氮肥外,磷钾肥同其他处理,其他处理的氮磷钾养分投入量相同。在甜瓜主要生育期,取样分析了氮磷钾积累量,成熟期测定了甜瓜产量和可溶性固形物含量。  【结果】  与单施化肥相比,施用100%有机肥氮降低了甜瓜各生育期的氮磷钾积累量;施用75%有机肥氮降低了果实膨大期前的氮磷钾阶段积累量,但总积累量没有明显降低;施用25%和50%有机肥氮,除伸蔓期外,氮磷钾阶段积累量没有显著降低,总积累量甚至明显高于单施化肥处理。从阶段氮磷钾吸收量占全生育期的比例看,施25%～50%有机肥氮增加了伸蔓期—花果期磷钾积累量的占比和果实膨大期—成熟期氮素吸收量的占比,比单施化肥处理更能满合甜瓜对氮磷钾养分吸积累的需求。施25%～50%有机肥氮处理甜瓜产量和可溶性糖含量与单施化肥处理相比没有显著差异,而施用75%～100%有机肥氮与单施化肥处理相比显著降低了甜瓜产量。  【结论】  在新疆甜瓜生产中,有机肥氮超过总氮量的75%不能满足甜瓜对氮磷钾养分的吸收和积累需求,会不同程度地降低甜瓜产量和品质。施用25%～50%的有机肥氮(羊粪)替代化肥氮,其对养分的供应与甜瓜氮磷钾养分的吸收积累规律吻合,既可保证甜瓜营养生长期对磷钾的需要,又可促进果实膨大期后对氮素的吸收积累,进而提高甜瓜产量和品质。     

不同时期施用生物炭对稻田N_2O和CH_4排放的影响

通过分别在水稻季(R)和小麦季(W)设置对照(RB0-N0、WB0-N0)、单施氮肥(RB0-N1、WB0-N1)、20 t hm-2生物炭与氮配施(RB1-N1、WB1-N1)、40 t hm-2生物炭与氮配施(RB2-N1、WB2-N1)等8个处理,研究稻麦轮作周年系统N2O和CH4排放规律及其引起的综合温室效应(Global warming potential,GWP)和温室气体强度(Greenhouse gas intensity,GHGI)特征。结果表明:稻季配施20 t hm-2生物炭对N2O和CH4的排放、作物产量及GWP和GHGI均都无明显影响;稻季配施40 t hm-2生物炭能显著降低8.6%的CH4的排放和9.3%的GWP,显著增加作物产量17.2%。麦季配施20 t hm-2生物炭虽然对温室气体及GWP影响不明显,但显著增加21.6%的作物产量,从而显著降低21.7%的GHGI;麦季配施40 t hm-2生物炭能显著降低20.9%和11.3%的N2O和CH4排放,显著降低15.7%和23.5%的GWP和GHGI。因此麦季配施生物炭对减少N2O和CH4的排放、增加稻麦轮作产量及降低GWP和GHGI的效果较稻季配施生物炭效果更好。     

不同有机肥对稻田温室气体排放及产量的影响

为研究有机肥施入稻田对温室气体排放的影响,设置猪粪、鸡粪和稻草分别与化肥混施处理,利用静态箱法-气相色谱仪监测稻田甲烷(CH_4)和氧化亚氮(N_2O)排放通量并进行分析。研究结果表明,化肥处理(CF)CH_4季节排放为202.1、279.9和332.5 kg/hm~2,与猪粪(PM)无显性差异,明显低于鸡粪(CM)和稻草(RS)处理;CF处理N_2O排放总量最高,与有机肥处理无显著性差异;CH_4季节排放通量与土壤Eh值呈极显著负相关关系,与土壤温度呈极显著正相关关系;肥料中不同活性有机碳质量分数为18.4~114.5 g/kg,肥料中被167 mmol/L高锰酸钾氧化的有机碳(ROC167)与稻田CH_4排放总量呈显著正相关关系(相关系数为0.872,P0.05);施有机肥第三年水稻平均产量比CF处理增加14.3%(P0.05);不同有机肥中,以PM处理的增温潜势和温室气体排放强度最小,与不施肥和CF处理无显著性差异,猪粪的ROC167含量低,能较好的协调环境与产量之间关系,是值得推荐的有机肥种类。     

有机肥替代化肥比例对红心柚产量和品质及土壤养分的影响

研究等量氮磷钾养分下有机肥替代化肥处理对红心柚化肥减量配施管理及优质高效生产意义重大。2018年在重庆丰都连续开展3年田间试验,设置常规施肥(FP)、有机肥替代常规施肥25%(75%FP+25%OF,氮磷钾有机替代比例均为25%)、有机肥替代常规施肥50%(50%FP+50%OF)、优化施肥(OPT)、有机肥替代优化施肥25%(75%OPT+25%OF)、有机肥替代优化施肥50%(50%OPT+50%OF),共6个处理,分析各处理红心柚叶片果实养分状况、产量和土壤养分变化。结果表明:(1)相比于FP,有机肥替代处理显著提高土壤pH、有机质、碱解氮、全氮、有效磷、速效钾和缓效钾含量,随替代比例的增加而增加。(2)有机肥替代处理叶片氮及果实磷、钾养分浓度较FP分别增加1.2%～8.5%及21.3%～48.9%、1.29%～14.8%,叶片磷、钾和果实氮无明显影响。(3)各有机肥替代处理产量增加1.2%～30.3%,产量构成上,单株挂果数增加了0.4%～32.2%,单果重无明显变化。(4)红心柚产量随有机替代比例增加呈先升后降的趋势,最优产量对应的有机肥替代比例为26%;肥料运筹上,最优产量对应的氮、磷、钾养分基施比例分别为52%、52%、50%。(5)相比于FP,有机肥替代处理的果实可滴定酸含量明显降低,而固酸比和糖酸比显著增加,随有机替代比例的增加均呈增加趋势。综上所述,等氮磷钾养分条件下,有机肥替代化肥处理通过优化红心柚生产的肥料运筹、提高叶片和果实养分状况、改善果园土壤化学性质,实现了植株地上部-地下部养分需求的系统高效匹配,进而提高红心柚的产量和品质。     

Effects of rice straw incorporation and N fertilizer on ryegrass yield,soil quality,and greenhouse gas emissions from paddy soil

Journal of Soils and Sediments - Ryegrass is usually rotated with rice in southern China. The influences of returning ryegrass residues on rice yield and soil dynamics have been studied...     

有机肥氮替代部分化肥氮对棉花养分吸收、氮素利用和产量的影响

为探讨有机肥氮替代化肥氮在新疆棉花生产中的增产增效作用,在滴灌条件下,采用连续2年定位试验,研究了不施氮(CK)、牛粪堆肥(OM)、农民常规施肥(CF)和不同有机肥氮替代10%(OF1)、20%(OF2)和30%(OF3)的化肥氮时,对棉花氮磷钾养分吸收、氮素利用率及产量的影响。与单施化肥相比,有机肥氮替代部分化肥氮均有利于棉花氮磷钾养分吸收,可提高棉花氮素表观利用率、偏生产力、肥料氮贡献率和农学效率。在有机肥氮替代10%化肥氮的情况下,氮素利用率最高并能提高氮素表观利用率10.5个百分点,棉花产量增加6.8%(P<0.05),而且棉花经济效益与单施化肥相当。有机肥氮替代20%的化肥氮时,棉花产量增加7.9%(P<0.05)。有机肥氮替代30%化肥氮,获得与单施化肥相当的产量,氮素表观利用率仅提高3.4个百分点。综合养分吸收、氮素利用效率、产量及经济效益等方面考虑,有机肥氮替代10%化肥氮是该地区中等肥力棉田增产稳产、氮肥增效的合理施肥方式。     

有机肥替代化肥对京郊夏播青贮玉米生长与饲料品质的影响

青贮玉米是当前玉米生产中的重要形式,有机肥替代化肥是提高青贮玉米生产效益的重要途径.本研究旨在通过田间试验为青贮玉米生产中实施有机肥替代化肥行动提供实验依据.试验设置4个处理:(1)100％化肥N,(2)70％化肥N+30％有机肥N,(3)40％化肥N+60％有机肥N,(4)100％有机肥N.测定指标包括生育期内植株生...     

沼液替代化学氮肥对滨海稻田土壤有机氮和细菌群落的影响

【目的】明确沼液替代化肥对稻田土壤有机氮(SON)矿化的影响及其与土壤微生物群落变化的关系。【方法】田间试验于2017年在江苏滨海稻田上进行,在总氮投入量225 kg/hm²的前提下,设置4个沼液替代化肥氮比例：0%、33%、66%、100%(即,BS0、BS33、BS66、BS100处理)。试验连续进行3年后(2019年),取土测定了有机氮的矿化特征,分析有机氮中酸解氮、非酸解氮、酸解铵态氮、氨基酸态氮、氨基糖态氮、酸解未知态氮的含量及细菌组成结构。【结果】与BS0处理相比,BS66处理的土壤氮矿化势(N₀)增幅最大,达39.7%。氨基酸态氮和非酸解氮含量沼液施用处理有显著升高(P<0.05),BS66处理的氨基酸态氮较BS0增加了39.2%,BS100处理的非酸解氮含量增加了73.9%。沼液替代化肥提高了土壤Chloroflexi (绿弯菌门)与Actinobacteria (放线菌门)的相对丰度,显著降低了Nitrospirae (硝化螺旋菌门)的相对丰度(P<0.05)。不同细菌属对沼液替代化肥水平的响应差异较大,随着沼液...     

微生物发酵有机肥对温室番茄产量、品质和土壤肥力的影响

研究了施用微生物发酵有机肥对番茄产量、品质和土壤养分、微生物群落的影响。结果表明,微生物发酵有机肥+50%化肥比对照(不施肥)增产95.58%,比常规施肥增产47.56%;单施微生物发酵有机肥比对照增产68.70%,比常规施肥增产27.28%。微生物发酵有机肥可以显著降低番茄的硝酸盐含量,增加Vc、还原性糖、番茄红素、可溶性固形物含量,从而提高了番茄品质。能明显提高土壤有机质、碱解氮、速效钾、速效磷含量,降低土壤硝态氮含量,增强土壤酶的活性,可显著增加三大微生物类群的数量,从而提高土壤综合肥力。也可显著提高经济效益。可作为一种生产无公害蔬菜的施肥技术推广应用。     

Tillage, nitrogen and crop residue effects on crop yield, nutrient uptake, soil quality, and greenhouse gas emissions

Management practices that simultaneously improve soil properties and yield are crucial to sustain high crop production and minimize detrimental impact on the environment. The objective of this study was to determine the influence of tillage and crop residue management on crop yield, N uptake and C removal in crop, soil organic C and N, inorganic N and aggregation, and nitrous oxide (N₂O) emissions on a Gray Luvisol (Boralf) soil near Star City, Saskatchewan, Canada. The 4-year (1998–2001) field experiment was conducted with two tillage systems: no tillage (NT), and conventional tillage (CT); two levels of straw: straw retained (S), and straw removed (NS); and four rates of fertilizer N: 0, 40, 80, and 120 kg N ha⁻¹, except no N to pea phase of the rotation. The plots were seeded to barley (Hordeum vulgare L.) in 1998, pea (Pisum sativum L.) in 1999, wheat (Triticum aestivum L.) in 2000 and canola (Brassica napus L.) in 2001. Tillage and straw treatments generally had no effect on crop yield during the first three years. But in 2001, NT produced 55, 32, and 20% greater canola seed, straw and chaff than CT, respectively, whereas straw retention increased seed and straw yield by 33 and 19% compared to straw removal. Seed, straw and chaff yield of canola increased with N rate up to 40 kg N ha⁻¹, and root mass (0–15 cm depth) with N rate to 80 kg N ha⁻¹. Amount of N uptake and C removed in wheat and canola generally increased with N rate, but tillage and straw management had no consistent effect. After four crop seasons, total organic C (TOC) and N (TN), light fraction organic matter (LFOM), C (LFC), and N (LFN) were generally greater with S than NS treatments. Tillage did not affect TOC and TN in soil, but LFOM, LFC, and LFN were greater or tended to be greater under NT than CT. There was no effect of tillage, straw and N fertilization on NH₄-N in soil, but CT and S tended to have higher NO₃-N concentration in 0–15 cm soil than NT and NS, respectively. Concentration of NO₃-N increased substantially with N rate ≥80 kg ha⁻¹. The NT + S treatment had the lowest proportion (34%) of wind-erodible (<0.83 mm diameter) aggregates and greatest proportion (37%) of larger (>12.7 mm) dry aggregates, compared to highest (50%) and lowest (18%) proportion of corresponding aggregates in CT + NS, indicating less potential for soil erosion when tillage was omitted and crop residues were retained. Amount of N lost as N₂O was higher from N-fertilized than from zero-N plots, and it was substantially higher from N-applied CT plots than from N-applied NT plots. Retaining crop residues along with no-tillage improved soil properties and may also be better for the environment.     

施氮水平对稻田土壤温室气体排放的影响

该研究以江西稻田为研究对象,设置了不施氮对照(N0)、减氮40%(N1)、常规施氮(N2)、增氮50%(N3)等4个处理,采用静态箱-气相色谱法研究了稻田温室气体(N_2O、CH4、CO_2)的排放通量和速率,并计算了温室气体排放强度及全球增温潜势。结果表明:在晚稻栽培过程中,N_2O和CO_2的排放通量均出现3次峰值,且都表现为增施氮肥处理高于其他处理,而CH4排放通量仅出现一次峰值;N0、N1、N2的N_2O和CO_2的总排放量无显著差异(P0.05),但N3处理下的N_2O和CO_2的排放量显著高于其他处理(P0.05);与对照比,N1、N2和N3的CH4总排放量分别提高了58.70%、69.63%、96.15%,净增温潜势分别增加了22.34%、25.34%、52.92%;N3的温室气体排放强度最高,达1.12kg/kg,显著高于N1和N2。     

化肥减量配施有机肥对葡萄产量、品质及土壤质量的影响

以5年生"巨峰"葡萄为试验材料,按照不同化肥减量比例配施有机肥,开展连续2年的田间试验,研究不同化肥减量配施有机肥对"巨峰"葡萄产量、品质及土壤质量的影响,以期获得最佳的化肥减量配施有机肥比例.结果表明:化肥减量配施有机肥各处理与单施化肥(CK)相比,不仅使葡萄产量和品质得到提高,还能有效减少土壤大量元素的累积,提高土...