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。     

玉米秸秆不同构件添加对土壤N_2O排放的影响

通过室内培养试验,研究玉米秸秆不同构件及按比例混合添加对土壤N_2O排放的影响。试验设置无枯落物土壤对照(CK)及四种枯落物添加处理:茎+土壤(CKS)、叶+土壤(CKL)、鞘+土壤(CKLS)、混合枯落物(茎∶叶∶鞘=5∶3∶2)+土壤(CKM)。结果表明:培养初期添加枯落物对土壤N_2O产生激发作用,培养6d之后趋于稳定,但各添加枯落物处理高于对照;培养结束各添加不同构件及混合枯落物土壤N_2O累积排放量都显著增加(p0.05),添加茎和混合枯落物土壤N_2O排放量显著高于添加叶和鞘枯落物(p0.05)。枯落物混合对土壤N_2O排放的影响在培养前期(10~28d)有一定的促进作用,培养后期不同枯落物之间无相互作用。培养结束后各枯落物全氮含量显著高于初始值,C/N显著低于初始值(p0.05)。枯落物混合培养结束后剩余质量实测值低于预测值,全氮含量实测值高于预测值,枯落物碳氮比实测值低于预测值,土壤N_2O累积排放量差异不显著,表明枯落物混合有利于枯落物分解和氮累积,但是对N_2O累积排放影响不大。     

农田土壤N_2O排放研究进展

农田土壤的N2O排放主要是在微生物的作用下通过硝化和反硝化作用产生的。土壤中多变的理化性质影响各种微生物的生长,因而硝化和反硝化过程中产生N2O的途径也不同,尤其以硝化过程的研究进展最快。影响N2O的生成和排放有:土壤含水量、温度、O2以及土壤结构和质地等物理因素,pH和氮肥等其它因素。本文详细地阐述旱地和水田土壤中这些影响因子与N2O的作用机理的差异,及农田土壤中的N2O排放估计的方法。区分硝化和反硝化作用中生成N2O的贡献可用15N标记法和不同浓度的乙炔抑制法。     

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。     

施肥方式对冬小麦—夏玉米轮作土壤N_2O排放的影响

氧化亚氮(N_2O)是一种重要的农田温室气体,本研究利用紫色土长期施肥试验平台,采用静态箱/气相色谱法对紫色土旱作农田冬小麦—夏玉米轮作系统的N_2O排放进行了定位观测(2012年11月至2013年9月),研究单施氮肥(N)、常规氮磷钾肥(NPK)、猪厩肥(OM)、猪厩肥配施氮磷钾肥(OMNPK)和秸秆还田配施氮磷钾肥(ICRNPK)等施肥方式对紫色土N_2O排放特征的影响;不施肥(NF)作为对照计算排放系数,以探寻紫色土地区可操作性强、环境友好的施肥方式。结果表明,所有施肥方式的N_2O排放均呈现双峰排放,峰值出现在施肥初期;玉米季N_2O排放峰值显著高于小麦季(p0.05)。在相同的施氮水平(小麦季130 kg hm~(~(-2)),玉米季150 kg hm~(~(-2)))下,施肥方式对N_2O排放和作物产量均有显著影响(p0.05)。N、OM、NPK、OMNPK和ICRNPK处理的土壤N_2O周年累积排放量分别为1.93、1.96、1.12、1.50和0.79 kg hm~(~(-2)),排放系数分别为0.62%、0.63%、0.33%、0.47%和0.21%,全年作物产量分别为4.35、11.95、8.39、9.77、10.93 t hm~(~(-2))。施用猪厩肥显著增加N_2O排放量,而秸秆还田在保证作物产量的同时显著降低N_2O排放量,可作为紫色土地区环境友好的施肥方式。土壤无机氮(NO_3~--N和NH_4~+-N)是N_2O排放的主要限制因子。因此,在施氮水平相同时,施肥方式对紫色土活性氮含量的影响导致N_2O排放差异显著,是土壤N_2O排放差异的根本原因。土壤孔隙充水率也是影响N_2O排放的重要环境因子,并且其对N_2O排放的影响存在阈值效应。     

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。     

控释肥施用对小麦生长期N2O排放的影响

通过田间试验,采用静态箱法研究不同施氮水平下控释肥和尿素(N 0、100、200、270 kg hm-2)对麦季N2O排放的影响。结果表明,与对照相比,整个小麦生长季N2O排放量均随尿素和控释肥施用量的增加呈指数增加(32%～164%,p<0.05),但控释肥处理增加程度则较尿素处理缓和;施用控释肥可以有效抑制小麦生长季N2O排放(p<0.05),控释肥对N2O的减排量随着施氮量的增加而增加。小麦产量随尿素施用量的增加呈抛物线增加(24%～43%,p<0.05),随控释肥施用量的增加亦呈抛物线增加(30%～45%,p<0.05);与施用相同水平尿素相比,施用控释肥的小麦产量略有增加,但无显著差异(p>0.05)。单位产量N2O排放量随尿素施用量的增加而呈指数增加(31%～114%,p<0.05),随控释肥施用量的增加而呈抛物线增加(2%～50%,p<0.05);施用控释肥可以有效抑制小麦生长季单位产量N2O排放(p<0.05),控释肥对单位产量N2O的减排量随着施氮量的增加而增加。各处理N2O排放量与土壤水分存在显著正相关(p<0.05),与土壤NH4+-N、NO3--N浓度和土温不呈明显线性关系(p>0.05)。     

控释肥对土壤氮素反硝化损失和N_2O排放的影响

在实验室培养条件下,研究了3种控释肥对土壤氮素硝化反硝化损失和N2O排放的影响。结果表明,控释肥具有明显控制氮素释放的作用。在培养的前23d,控释肥处理的土壤NH4＋-N含量低于尿素处理,而后则高于尿素处理。各肥料处理土壤NO3--N含量均随培养时间逐渐增加,但不同肥料处理间差异不显著。28d培养期间,施入控释肥的土壤反硝化氮损失量为30.33～30.91mg N·kg-1土,比施加尿素处理土壤低13.83～14.41mgN·kg-1土,差异达到显著水平（P〈0.05）,控释肥降低氮肥的反硝化损失达3.45～3.60个百分点。控释肥处理土壤N2O累积释放量约为15.71～20.45mgN·kg-1土,比尿素处理高0.86～5.60mgN·kg-1土,但差异未达到显著水平。     

土壤温度对北京旱地农田N2O排放的影响

在作物生长期内,通过田间自动采样系统的测定和室内温湿模拟实验,对北京地区麦豆轮作生态系统的N2O排放进行了初步研究。结果表明:在10~30℃范围内,随着土壤表层温度的升高,麦豆轮作生态系统的N2O排放通量在不同程度上有一定的增加,但不呈明显的线性相关关系。     

施氮方式对玉米氮吸收及土壤养分、N2O排放的影响

通过3年定位试验,研究不施氮肥、农民传统施氮、比传统施氮减量20%、减氮20%配合秸秆还田、减氮20%施用包膜尿素处理对玉米年际产量、植株氮吸收、土壤养分变化及N2O排放的影响。结果表明:包膜尿素处理产量最高,比空白处理增产18.50%,比产量次高的秸秆还田处理仅增产0.51%,二个处理间产量差异不显著;包膜尿素处理和秸秆还田处理可增加植株氮的吸收固定;秸秆还田处理的肥料利用率和植株总氮积累量高于包膜尿素处理,但其氮收获指数最低,为0.606,从注重品质角度,包膜尿素处理的效果略好于秸秆还田处理;各施肥处理都比空白处理提高了土壤主要养分含量,但从有机质、全氮、有效磷和速效钾含量提升综合评价,包膜尿素处理和秸秆还田处理对土壤的培肥作用好于农民习惯施肥处理;秸秆还田处理的N2O-N季节排放总量和排放系数都最高,分别为N 1.50 kg·hm-2·季-1和0.27。因此,从保产稳产、培肥地力、提升品质、减少N2O排放综合考虑,建议推广比农民习惯施肥量减少氮量20%的包膜尿素一次性施入在玉米生产中的应用。     

有机无机肥料配施对春玉米农田N2O排放及净温室效应的影响

为了明确有机无机肥料配施条件下华北旱地春玉米农田N2O周年排放规律、影响因素及其净温室效应,采用静态箱-气相色谱法和生物地球化学模型（DNDC）相结合的方法,对单施化肥（NPK）、有机无机肥料配施（50％M＋50％U）、单施有机肥（M）、对照（CK）等处理的春玉米农田N2O排放情况进行了周年监测,并对DNDC模型进行验证,利用验证后的模型定量评价了不同施肥处理的净温室效应。结果表明：不同有机无机肥料配施处理N2O放通量具有明显的季节变化规律,通量变化范围是-17．56—157．25μg·m2·h-1,在非生长季观测到明显的N2O排放峰,最大排放通量为83．85μg·m2·h-1。NPK、50％M＋50％U、M、CK处理周年累计排放量分别为1．49、1．20、0．82、0．61kgN·hm-2·a-1,非生长季排放总量分别占全年总排放量的40．6％、59．2％、61．7％和60．7％,非生长季N2O排放不容忽视;在整个周年观测期内,当土壤水分含量介于19％-37％之间时,各处理下的N2O通量同土壤含水量呈极显著正相关关系。综合考虑整个农田生态系统碳收支平衡和温室气体排放,经过DNDC模型模拟表明有机无机肥料配施同单施化肥处理相比净温室效应减少33．5％,可以达到在保持产量的基础上“减排”和“固碳”的协同效果。上述研究结果为有机无机肥料合理使用以及旱地农田“稳产、减排、固碳”相协调施肥技术的筛选提供了科学依据。     

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。     

肥水管理方式对蔬菜田N2O释放影响的模拟研究

通过田间静态箱监测和DNDC模型模拟的方法,对比研究了崇明岛东滩蔬菜田在常规肥水管理和精确滴灌施肥方式下N2O的排放情况,从排放特征、全年通量、单位氮肥N2O损失率以及单位作物产量排放量等方面分析了不同肥水管理方式对旱田土壤N2O排放的影响。 结果表明,基于土壤和作物养分平衡管理的精确滴灌施肥技术,由于减少了氮肥施用量并改进了肥水分配方式,提高了肥料的利用效率,在保持农作物产量的基础上减少了N2O的排放。与常规肥水管理方式相比,滴灌施肥区2006年和2007年的N2O排放通量分别减少6.2和6.8 kg N·hm^-2·a^-1,单位氮肥N2O损失率明显降低,2006年和2007年单位产量排放量分别削减53.2％和58.9％。     

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。     

参与碳氮磷转化的水解酶对不同施肥响应的差异

本文旨在研究土壤水解酶对不同施肥的响应差异以及影响因素。通过在红壤中添加牛粪有机肥、化肥进行90d的室内土壤培养试验,采用微孔板荧光法动态分析5、30和90d参与碳氮磷转化的土壤水解酶(α-1,4-葡萄糖苷酶、β-1,4-葡萄糖苷酶、纤维素酶、木聚糖酶、亮氨酸氨基肽酶、β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶、磷酸酶)活性。与不施肥(对照)相比,在30 d后,化肥处理的总酶活性显著下降,对应的参与碳氮磷转化酶活性均有不同程度下降;而有机肥处理的总酶活性在培养期内均未发生显著变化,但是其α-1,4-葡萄糖苷酶显著增加,而磷酸酶活性显著降低。参与碳转化的4种水解酶中,只有α-1,4-葡萄糖苷酶活性对施肥的响应较强,且施加有机肥增加其活性而无机肥则降低其活性;对于参与氮转化的水解酶而言,化肥明显抑制了亮氨酸氨基肽酶活性,而有机肥增加了β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶活性;磷酸酶活性明显受到有机肥的抑制作用,而对化肥的响应总体不明显。不同水解酶对不同施肥的响应有明显差异,NMDS分析表明,α-1,4-葡萄糖苷酶和亮氨酸氨基肽酶响应最明显,其次为磷酸酶与木聚糖酶;相关和冗余分析显示,土壤p H、可溶...     

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。     

不同缓控释氮肥对连作春玉米产量及氮肥去向的影响

在山西省连作春玉米区连续4年设置大田定位试验,设置不施氮肥(CK)、一次性基施尿素(CU1)、追施尿素(CU2)、树脂包膜尿素(PCU)、硫包衣尿素(SCU)、多酶金缓释尿素(MEU)6个施肥处理,研究施用缓控释氮肥对春玉米产量、氮肥去向及氮素平衡的影响,为春玉米氮素养分的科学管理技术提供参考。结果表明:(1)缓控释氮肥处理能够明显提高春玉米产量,促进氮素吸收。与CU1处理相比,SCU、MEU、PCU和CU2处理可分别提高春玉米产量17.51%,9.88%,9.62%,9.48%,同时氮肥农学利用效率分别提高7.5,4.2,4.1,4.1 kg/kg。(2)不同缓控释氮肥处理的作物吸收肥料氮以及肥料氮在0-100 cm土层残留量之间存在显著差异。SCU、MEU、PCU、CU2和CU1的氮肥表观利用率分别为36.1%,32.5%,26.5%,26.7%,19.5%,肥料氮在0-100 cm土层残留量分别占施氮量的28.5%,31.6%,35.7%,35.5%,39.1%。此外,与一次性基施尿素相比,缓控释氮肥能够显著降低肥料氮的损失,SCU、MEU、PCU和CU2分别降低了22.65%,18.81%,8.99%,8.47%。(3)综合分析不同氮肥处理的农田氮素平衡,SCU处理的春玉米吸氮量最高,为261.5 kg/hm^2,其次是MEU,为253.5 kg/hm^2。SCU的0-100 cm土层残留量在缓控释氮肥中最低,为124.1 kg/hm^2,MEU和PCU分别为131.04,140.09 kg/hm^2。SCU处理的氮表观损失量最低,为106.3 kg/hm^2,MEU和PCU分别为111.6,125.1 kg/hm^2。在山西省春玉米主产区土壤上,缓控释氮肥能够显著促进春玉米对氮素的吸收,减少氮素损失。硫包衣尿素和多酶金缓释尿素的效果相对较好。     

不同种植年限旱田N2O排放研究

以三江平原沼泽湿地不同开垦年限（1987年、1993年开垦）的旱田（种植方式为大豆-冬闲）为研究对象,探讨了种植年限,降雨、土壤湿度以及植物参与对旱田N2O排放的影响。结果表明,种植年限越长,N2O排放量越高,1987年开垦的旱田N2O排放量显著高于1993年开垦的,这与土壤的理化性质有关;土壤有机碳和总氮含量随种植年限的增加而逐渐降低,而δ^15N随种植年限呈线性升高。在大豆生长季内,两种种植年限的旱田N2O通量具有相同的季节变化趋势,而降水条件是控制这一变化趋势的主要因素,N2O排放通量与观测日前6天的加权平均降水量呈线性正相关,与土壤体积含水量呈多项式正相关。另外,植物的参与降低了旱田土壤N2O的排放。     

不同种植年限旱田N2O排放研究

以三江平原沼泽湿地不同开垦年限(1987年、1993年开垦)的旱田(种植方式为大豆-冬闲)为研究对象,探讨了种植年限、降雨、土壤湿度以及植物参与对旱田N2O排放的影响。结果表明,种植年限越长,N2O排放量越高,1987年开垦的旱田N2O排放量显著高于1993年开垦的,这与土壤的理化性质有关;土壤有机碳和总氮含量随种植年限的增加而逐渐降低,而1δ5N随种植年限呈线性升高。在大豆生长季内,两种种植年限的旱田N2O通量具有相同的季节变化趋势,而降水条件是控制这一变化趋势的主要因素,N2O排放通量与观测日前6天的加权平均降水量呈线性正相关,与土壤体积含水量呈多项式正相关。另外,植物的参与降低了旱田土壤N2O的排放。     

猪粪沼液施用对稻麦轮作系统土壤氧化亚氮排放的影响

以典型的猪粪尿发酵沼液为对象,探讨了沼液施入量和管理方式对以中国东部稻麦轮作农田系统土壤N2O排放规律和排放量的影响。研究结果表明,与化学氮肥相比,沼液施用未影响稻麦轮作系统土壤N2O排放的季节变化规律,但影响其排放量的大小。稻季100%施用沼液的处理（N100%DPS）其累积排放量为0.71kg·hm-（22008年）和1.38kg·hm-（22009年）,显著高于100%施用化肥的处理（N100%Ure）a,即0.68kg·hm-2和1.06kg·hm-2。麦季N100%DPS处理N2O的累积排放量分别为6.56kg·hm-（22008年）和5.05kg·hm-2（2009年）,与N100%Urea处理（2008年：5.89kg·hm-2;2009年：3.93kg·hm-2）无显著差异,但均显著高于稻季各处理。随着沼液替代化学肥料用量的降低,稻田N2O排放量呈降低趋势,而沼液一次性施入和分次施入对稻田N2O排放的季节动态和累积排放量均无显著影响;但沼液不同的管理方式对麦季累积N2O排放量更为复杂。稻、麦两季N100%DPS处理中N2O排放系数（f）均最大,分别达到0.3%和1.6%,但沼液分次施入和一次性施入的处理间f值均无显著差异。