不同农作措施对棕壤玉米田N2O排放及碳足迹的影响*2

于2014年5-9月在辽河平原棕壤地区春玉米地设置不施氮肥（对照,CK）、常规施肥（F）、吡啶尿素包衣（FP）、常规施肥加生物黑炭（FC）以及常规施肥加秸秆半量还田（FS）5个试验处理,每处理3次重复,在玉米整个生育期观测N2O的排放情况,对比分析5种农作措施对农田土壤N2O排放及玉米生产过程中碳足迹的影响效果。结果表明：（1）施肥对N2O排放有明显影响,其排放通量主要受施肥时间和施肥量的影响,施肥后排放通量较高,其中基肥和追肥阶段排放的N2O分别占全生育期N2O累积排放量的24.3%～27.3%和32.0%～38.2%;（2）各施肥处理中 N2O 的排放量均高于 CK 处理,但与 F 处理（常规施肥）相比较,FP、FC和 FS处理N2O累积排放量分别降低了30.2%、22.7%和9.4%,其中FP的减排效果最好;（3）各施肥处理碳足迹均显著大于CK。除CK外,FP和FC处理的碳足迹较低,分别较F处理降低了19.5%和14.8%;FP 处理的碳强度最低、碳效率最高,与其它农作措施相比,是高产低排效果最优的措施;（4）施用氮肥的直接 N2O排放占玉米生产全周期中碳排放的最大份额,其占比为74.9%～89.0%,其次是化肥生产过程的碳排放,其占比为13.4%～17.8%。因此,适当减少氮肥用量,提高氮肥利用率是降低玉米生产过程碳足迹的关键,本研究中,吡啶尿素包衣处理（FP）是棕壤区春玉米生产过程碳足迹管理的最优措施。     

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。     

生物炭对棕壤玉米田CO_2与N_2O排放的影响

在棕壤区玉米田开展对比试验,以当地常规施肥量为基础,以不施生物炭为对照CK,设3个生物炭施量处理,分别为C1(3000kg·hm~(-2))、C2(5000kg·hm~(-2))、C3(7000kg·hm~(-2)),均以基肥形式一次性施入,玉米播种-成熟收获期内定期测定土壤CO_2与N_2O排放量,以探讨不同生物炭施量对棕壤区玉米田CO_2和N_2O排放的影响。结果表明:C1、C2处理的CO_2排放量小于对照CK,分别比CK减少9.9%和8.0%,但差异不显著。在玉米不同生育时期,土壤CO_2累积排放量表现为拔节-开花阶段最高,达到800~1200mg·m~(-2)·h-1,苗期和成熟阶段排放最低。玉米全生育期内不同处理的CO_2排放量均与土壤5cm处温度呈显著正相关关系;施用生物炭对土壤N_2O排放有抑制作用,且随着生物炭添加量的增加,抑制作用加强。N_2O排放与玉米氮肥施用关系密切,两个排放高峰分别出现在施入底肥和追肥之后。C1、C2、C3处理土壤N_2O累积排放量分别比CK减少24.7%、35.2%、37.0%。研究表明,生物炭抑制了棕壤区土壤呼吸,从而抑制土壤CO_2与N_2O的排放,并与氮肥用量关系密切。随着生物炭施用量的增加,土壤对CO_2排放的抑制作用减弱,而对N_2O排放的抑制作用增加。总体而言,土壤中施加生物炭对抑制农田温室气体排放和固碳减排有积极作用,而生物炭的施用量需要综合考虑土壤条件和施肥量等多种因素。     

不同灌溉施肥措施对夏玉米-冬小麦农田N2O排放和产量的影响

为明确不同灌溉施肥措施下夏玉米-冬小麦轮作农田N_2O的排放特征,寻求既能减少N_2O排放又保证粮食产量的灌溉施肥方法,以华北地区夏玉米-冬小麦轮作农田为研究对象,利用静态暗箱-气相色谱法对土壤N_2O排放特征进行了周年(2015年6月15日-2016年6月12日)观测,探讨了常规施氮量(夏玉米:205.5 kg/hm2;冬小麦:250 kg/hm2)下传统灌溉施肥(FP100%)、滴灌+传统施肥(DN100%)、滴灌水肥一体化(FN100%)以及滴灌水肥一体化下不同施氮量(减氮60%(FN40%)、减氮30%(FN70%)、常规氮量(FN100%)和增氮30%(FN130%))下农田N_2O排放特征及土壤温湿度对农田N_2O排放的影响,另设滴灌+不施氮肥(CK)为对照。结果表明:在夏玉米-冬小麦轮作体系中小麦季农田土壤N_2O排放通量高于玉米季,夏玉米季土壤N_2O阶段排放峰值出现在拔节期和抽雄期;而冬小麦季土壤N_2O阶段排放峰值出现在冬前苗期和拔节期。与FP100%处理相比,FN40%处理在夏玉米和冬小麦季的N_2O平均排放通量分别降低了70.8%和66.7%,N_2O排放总量分别减少了58.7%和66.3%;整个轮作季周年产量没有显著减少,N_2O排放总量显著降低了62.9%(P0.05)。FN40%处理夏玉米季和冬小麦N_2O排放系数分别为0.06和0.01,显著低于其他施肥处理(P0.05)。土壤温湿度均影响农田N_2O排放,但不同处理在夏玉米和冬小麦生长季与土壤温度和土壤湿度的相关性并不相同。综合考虑N_2O排放量和作物产量,研究认为,在华北地区夏玉米-冬小麦轮作系统下,若采用滴灌,则根据作物需肥规律同时采用水肥一体化方式进行施肥才既有增产,又减少农田N_2O排放的效果,并且在滴灌水肥一体化技术下,减少60%施氮量在保障粮食产量的同时,可以有效地减少N_2O排放,是兼顾作物产量及大气环境的推荐管理措施。     

氮肥减施对黄淮海地区麦田温室气体排放的影响

为探讨玉米秸秆还田条件下,氮肥减量施用对黄淮海区域小麦田温室气体排放的影响,通过田间试验,以农民传统施氮量作为对照(CK),研究了不同氮肥减量施用条件下(比农民传统施氮量减少10%(N_1)、20%(N_2)、30%(N_3)和40%(N_4)),麦田温室气体排放量和排放强度的变化。结果表明,不同氮肥减量施用条件下,温室气体(CO_2、N_2O和CH_4)排放通量均具有明显的季节变化。氮肥减量施用显著降低了CO_2和N_2O的排放量,但对CH_4排放量影响不显著。不同氮肥减量施用条件下,CO_2和N_2O的排放量大小分别为CKN_1N_2N_4N_3和CKN_1N_2N_3N_4,且不同处理间差异显著(p0.05)。与CK相比,N_1、N_2、N_3和N_4处理的CO_2排放量分别降低了4.9%、18.7%、36.5%和31.2%;N_2O的排放量分别降低了21.9%、32.5%、40.4%和53.5%,并且氮肥使用量与N_2O排放量间存在显著正相关关系(r=0.939p0.05)。不同氮肥减量施用条件下,CH_4吸收量的大小为N_2CKN_4N_3N_1,但不同处理间差异不显著(p0.05)。氮肥减量施用显著影响麦田温室气体排放强度(Greenhouse Gas Intensity,GHGI),表现为CKN_1N_2N_4N_3,且CK与不同处理间差异显著(p0.05)。与CK相比,N_1、N_2、N_3和N_4处理的GHGl分别降低了7.7%、11.5%、34.6%和19.2%。氮肥施用量比农民传统施氮量减少10%~30%,小麦产量间无显著差异(p0.05)。从环境和经济效益综合考虑出发,推荐氮肥最佳用量为210 kg·N·hm~(-2)(比农民传统施氮量减少30%)。在该施肥量条件下,小麦产量稳定,且温室气体排放强度最低。该研究结果可为黄淮海区域建立合理的施肥制度提供基础数据。     

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。     

不同施肥措施对河套灌区盐化潮土氨挥发及氧化亚氮排放的影响

本研究以河套灌区农田盐化潮土为研究对象,通过静态暗箱-气相色谱法和田间土壤氨挥发原位测定法(通气法),研究了4种不同施肥措施(农民习惯施肥、膨润土+农民习惯施肥、生物炭+农民习惯施肥、腐殖酸+农民习惯施肥,分别标记为CK、B、C、HA)对土壤氨(NH_3)挥发及氧化亚氮(N_2O)排放的影响。结果表明:B处理可以显著降低土壤N_2O的排放,其N_2O累计排放量较CK降低30.9%,氮肥损失率较CK降低31.5%;其他处理N_2O累计排放量与CK无显著差异。各处理NH_3挥发速率于施肥灌水后3~5 d达到峰值,之后逐渐降低趋于平稳。B、C、HA处理可以显著降低土壤NH_3挥发,NH_3累计挥发量较CK降低56.0%、41.2%、49.0%,氮肥损失率较CK降低56.0%、41.2%、52.1%。相关性分析表明,土壤温度和空气温度与土壤N_2O的排放呈显著正相关;生育期土壤含水量处于151.2~203.3 g/kg,在这一范围内,土壤含水量与土壤N_2O的排放呈正相关关系。B处理可显著降低土壤NH3挥发及N_2O排放,且比CK增产11.1%,是较为合理的施肥措施。     

施肥方式对紫色土农田生态系统N2O和NO排放的影响

依托紫色土施肥方式与养分循环长期试验平台(2002年—),采用静态箱-气相色谱法开展紫色土冬小麦-夏玉米轮作周期(2013年10月至2014年10月)农田生态系统N_2O和NO排放的野外原位观测试验。长期施肥方式包括单施氮肥(N)、传统猪厩肥(OM)、常规氮磷钾肥(NPK)、猪厩肥配施氮磷钾肥(OMNPK)和秸秆还田配施氮磷钾肥(RSDNPK)等5种,氮肥用量相同[小麦季130 kg(N)×hm~(-2),玉米季150 kg(N)×hm~(-2)],不施肥对照(CK)用于计算排放系数,对比不同施肥方式对紫色土典型农田生态系统土壤N_2O和NO排放的影响,以期探寻紫色土农田生态系统N_2O和NO协同减排的施肥方式。结果表明,所有施肥方式下紫色土N_2O和NO排放速率波动幅度大,且均在施肥初期出现峰值;强降雨激发N_2O排放,但对NO排放无明显影响。在整个小麦-玉米轮作周期,N、OM、NPK、OMNPK和RSDNPK处理的N_2O年累积排放量分别为1.40 kg(N)×hm~(-2)、4.60 kg(N)×hm~(-2)、0.95 kg(N)×hm~(-2)、2.16kg(N)×hm~(-2)和1.41 kg(N)×hm~(-2),排放系数分别为0.41%、1.56%、0.25%、0.69%、0.42%;NO累积排放量分别为0.57 kg(N)×hm~(-2)、0.40 kg(N)×hm~(-2)、0.39 kg(N)×hm~(-2)、0.46 kg(N)×hm~(-2)和0.17 kg(N)×hm~(-2),排放系数分别为0.21%、0.15%、0.15%、0.17%、0.07%。施肥方式对紫色土N_2O和NO累积排放量具有显著影响(P0.05),与NPK处理比较,OM和OMNPK处理的N_2O排放分别增加384%和127%,同时NO排放分别增加3%和18%;RSDNPK处理的NO排放减少56%。表明长期施用猪厩肥显著增加N_2O和NO排放,而秸秆还田有效减少NO排放。研究表明,土壤温度和水分条件均显著影响小麦季N_2O和NO排放(P0.01),对玉米季N_2O和NO排放没有显著影响(P0.05),土壤无机氮含量则是在小麦-玉米轮作期N_2O和NO排放的主要限制因子(P0.01)。全量秸秆还田与化肥配合施用是紫色土农田生态系统N_2O和NO协同减排的优化施肥方式。     

黑土区玉米施用新型肥料的效果和环境效应

为明确新型肥料在黑土区春玉米上的一次性施用效果及其环境效应,通过开展田间试验,测定了不同新型肥料施用与常规施肥条件下玉米的产量、氮素吸收利用、氨挥发状况、土壤无机氮残留量,并估算了氧化亚氮量。结果表明:施氮肥处理的产量明显高于对照处理,增产幅度在34.9%~46.7%之间,不同氮肥处理间产量差异不明显,其中硅酸盐肥料处理的产量相对较高,为14 140kg/hm~2,硫包衣肥料处理的氮肥利用率最高为50.8%。常规施肥处理(底肥+追肥)的氨挥发累积量最高,占氮肥施用量的9.38%。新型肥料中,肥包肥、硅酸盐包膜肥料和控释肥料的氨挥发累积量相对较小,分别为28.8,28.7,28.6kg/km~2,比掺混肥料氨挥发累积量低23.2%,23.8%和24.5%。与掺混肥料相比,高塔工艺肥料、控释肥料、脲甲醛肥料玉米收获后0—100cm土层的无机氮积累量较低,分别为31.4,52.8,46.1kg/km~2。经估算,高塔工艺肥料处理N_2O排放量最高,为1.49kg/hm~2,稳定态肥料和硫包衣肥料处理相对较低,分别为1.45,1.44kg/hm~2。几种新型肥料中,稳定性肥料、硫包衣肥料、硅酸盐包膜肥料能有效降低氨挥发和N_2O排放,从而提高氮肥利用率。     

有机无机氮肥配施对莴苣土壤N2O排放的影响

采用静态箱–气相色谱法研究不同种类有机无机氮肥配合施用对盆栽莴苣土壤N_2O排放规律及排放量的影响。试验设置不施肥(CK)、不施氮肥(PK)、施纯化肥(NPK)、有机无机肥配施1(20%猪粪氮+80%化肥氮,NPKM1)、有机无机肥配施2(20%沼渣沼液氮+80%化肥氮,NPKM2)和有机无机肥配施3(20%猪粪堆肥氮+80%化肥氮,NPKM3)共6个处理。结果表明:莴苣生育期各处理施肥后土壤N_2O排放出现多个峰值,出峰时间和大小不一;累积排放量随着生育期的进程逐渐增加,处理间差异更为明显。莴苣生育期各处理土壤N_2O平均排放通量及累积排放量范围分别为0.10～0.25 mg/(m2·h)和1.37～3.42 kg/hm2,大小均表现为NPKNPKM2PKNPKM1NPKM3CK。土壤N_2O排放系数范围为0.13%～0.68%,大小表现为NPKNPKM2NPKM1NPKM3。与NPK处理相比,NPKM1、NPKM2和NPKM3处理莴苣土壤N_2O累积排放量均分别降低48.08%、25.75%和48.30%,产量分别增加48.66%、22.13%和53.76%。总之,施用纯化肥会促进菜地土壤N_2O的排放,而不同种类有机无机氮肥配施能有效减少N_2O排放且提高作物产量,以猪粪类配施效果最佳。因此,有机无机配施是菜地N_2O减排、降低蔬菜种植中氮素损失的重要途径。     

施肥对稻田温室气体排放及土壤养分的影响

【目的】农业活动引起的温室气体排放对全球变暖的影响日益得到关注,本试验研究不同施肥处理对稻田温室气体排放、 产量和土壤养分的影响,以期为农田可持续利用和温室气体减排提供依据。【方法】在长江中下游地区稻麦轮作区进行田间试验,设置不施氮肥(CK)、 当地习惯施肥(FP)、 推荐N肥(OPT)、 有机无机配施(OPT+M)、 秸秆还田(OPT+S)5个处理,采用静态箱/气相色谱(GC)法测定了稻季CH4、 N2O和CO2的排放情况,调查了不同施肥措施对稻田温室气体增温潜势以及产量,测定了土壤养分,并综合产量和增温潜势对温室气体排放强度进行分析,提出该区域稻田减排增产的合理施肥措施。【结果】 1) 不同处理CH4季节排放总量为OPT+SOPT+M FP OPT CK,排放量为99.02~143.69 kg/hm2; N2O季节排放量为FPOPT+MOPT OPT+S CK,排放量范围为0.95~3.57 kg/hm2; CO2排放顺序与CH4季节排放趋势一致,排放量为7231.64~13715.24 kg/hm2。2)根据稻季CH4和N2O季节排放量以及在100年尺度上的CO2当量计算,不同处理温室气体全球增温潜势大小顺序为OPT+SOPT+M FP OPT CK。在CK、 FP、 OPT、 OPT+M和OPT+S的全球增温潜势中,N2O占的比重分别为10.31%、 26.39%、 21.51%、 22.91% 和11.58%,CH4所占比重分别为89.69%、 73.61%、 78.49%、 77.09%和88.42%。稻田N2O的排放量很少,排放以甲烷为主,因此不同施肥措施所排放的N2O对综合温室效应的贡献远低于CH4。相对于当地习惯施肥处理,OPT、 OPT+M和OPT+S 3种优化施肥措施均在减少化肥施用量的情况下增加了水稻产量,增产率分别为3.6%、 14.3%和 8.5%,其中以有OPT+M处理增产效果最明显。3)不同施肥处理下,CO2排放强度为FP(0.56)OPT+S(0.52) OPT(0.50)OPT+M(0.49),OPT和OPT+M显著低于当地习惯施肥处理,OPT+M CO2排放强度最低。4)有机碳、 全氮、 速效磷和速效钾含量均在OPT+S处理中最高。【结论】不同施肥措施影响稻季温室气体排放,施用有机肥和氮肥均增加了CO2、 CH4、 N2O的排放,秸秆还田增加了CO2和CH4排放,减少了N2O排放。稻田减排应以减少CH4排放为主,推荐氮肥量配施有机肥为碳强度评价体系下最优处理。秸秆还田对土壤养分的改善趋势明显,虽然增加了CO2排放,但考虑到其可避免因焚烧造成大量CO2的排放,总体上依然减少了CO2的排放,但对秸秆还田的适宜量需要进一步研究。     

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。     

不同种植模式对黄壤烟田 N2O排放的影响

为探明烤烟-玉米轮作和烤烟连作在黄壤烟田N_2O排放变化特征,并探明不同环境因子对其排放通量的影响。2016年于贵州省烟草科学研究院龙岗长期养分定位试验站,采用静态箱—气相色谱法测定了N_2O含量,试验共设3个处理,不施任何肥料+轮作(CK);常规施肥+轮作(CR);常规施肥+连作(CC)。试验结果表明,烤烟生长季,各施肥处理的黄壤烟田N_2O排放均有2次高峰,峰值主要出现在烤烟施基肥后3～5 d和追肥后1～7 d,其中施基肥后N_2O排放累积量占整个生长季N_2O排放累积量的比例较高,范围为16.26%～18.30%。各个处理N_2O平均排放通量的顺序是CCCRCK,其平均排放通量分别为0.044、0.022和0.013 mg·m~(-2)·h~(-1);相同施肥量条件下,烤烟连作较轮作N_2O排放总量提高了2倍,烤烟生物量降低了30.01%。相关分析表明,施肥+轮作的烟田N_2O排放通量与土壤硝态氮含量有关(P0.05)。黄壤烟田轮作后显著降低了土壤N_2O排放量,合理轮作是降低黄壤烟田温室气体N_2O排放的重要途径。     

施氮量对砂姜黑土小麦-玉米轮作体系N_2O排放的影响

砂姜黑土是黄淮海平原重要的中低产土壤,由于其剖面含有砂姜层,易产生裂隙,影响了氮素在土壤剖面的迁移分布,可能导致砂姜黑土的N_2O排放存在一定的独特性。基于此,本研究以砂姜黑土小麦-玉米轮作体系为研究对象,设置4个处理,分别为不施肥(CK)、传统施肥(TR)、优化施肥(OPT)和再优化施肥(ZOPT),通过静态箱-气相色谱法结合常规土壤参数的监测与分析,探究砂姜黑土不同施氮条件下N_2O排放特征、累积排放量及关键驱动因素。结果显示,砂姜黑土小麦季的N_2O平均排放通量为14.2～21.6μg·m~(-2)·h~(-1),累积排放量为0.82～1.24kg(N)·hm~(-2);玉米季的N_2O平均排放通量为14.4～24.5μg·m~(-2)·h~(-1),累积排放量为0.42～0.71 kg(N)·hm~(-2);不同处理小麦季的N_2O累积排放量均高于玉米季。小麦季追肥期与基肥期的N_2O累积排放量分别为0.27～0.41 kg(N)·hm~(-2)和0.55～0.83 kg(N)·hm~(-2),玉米季分别为0.18～0.30 kg(N)·hm~(-2)和0.24～0.41 kg(N)·hm~(-2),追肥期N_2O累积排放量均高于基肥期。相关性分析结果显示, CK处理的N_2O排放量与土壤温度、含水量和硝酸盐含量均表现出明显的多元线性相关(P0.05), TR、OPT和ZOPT仅与土壤硝酸盐含量呈极显著多元线性相关(P0.01),而与土壤温度和土壤含水量未表现明显的相关性,说明施肥条件下,土壤硝酸盐含量的高低成为影响砂姜黑土农田土壤N_2O排放最关键的影响因素。除此之外,不同施氮量的N_2O累积排放量差别明显(P0.05), TR处理的N_2O排放量最高,小麦玉米季分别为1.24 kg(N)·hm~(-2)和0.71 kg(N)·hm~(-2),显著高于OPT处理[0.99 kg(N)·hm~(-2)和0.51 kg(N)·hm~(-2)]和ZOPT处理[0.82kg(N)·hm~(-2)和0.42 kg(N)·hm~(-2)]。无论小麦季还是玉米季N_2O的累积排放量均随施氮量的增加而呈指数增加趋势,相关性系数分别达0.997和0.977 (P0.05),说明砂姜黑土传统施氮N_2O存在过量排放问题。总而言之,尽管与其他土壤相比,砂姜黑土不属于N_2O高排土壤,但传统施氮量导致的N_2O排放量仍不可忽视。     

适宜施氮量降低京郊小麦-玉米农田N2O排放系数增加产量

为明确京郊地区小麦-玉米轮作农田的N_2O排放特征,寻求既能减少N_2O排放又保证粮食产量的切实有效措施,以京郊地区冬小麦-夏玉米轮作农田为研究对象,运用静态箱法对8个施氮水平的农田N_2O交换通量进行了连续一年对比研究,每季作物施肥量分别为N0(0 kg/hm~2),N1(50 kg/hm~2),N2(100 kg/hm~2),N3(150 kg/hm~2),N4(200 kg/hm~2),N5(250 kg/hm~2),N6(300 kg/hm~2),和N7(400 kg/hm~2)。在N0-N7施氮量条件下冬小麦季N_2O排放量为0.08~0.52 kg/hm~2;夏玉米季0.26~3.70 kg/hm~2。整个轮作周期,小麦季各处理N_2O排放损失率为0.05%~0.13%;玉米季0.78%~1.02%。在京郊地区冬小麦-夏玉米轮作体系中夏玉米季氮肥施入农田土壤后,土壤N_2O排放通量高于小麦季。京郊农田土壤N_2O排放通量表现出明显的季节性和日变化规律。综合考虑本试验条件下施肥量、N_2O排放量和京郊地区潮土农田小麦-玉米产量,研究认为该轮作体系中每季作物的施肥量为N4(200 kg/hm~2)比较合理,可为合理施肥及估算中国农田温室气体排放量提供参考。     

氮肥与氮转化调控剂配施降低夏玉米-冬小麦农田N2O排放

针对农业生产中氮肥施用不合理导致氮肥利用率低、N_2O排放增加及经济效益下降等问题,采用田间试验法研究了不同氮肥与氮转化调控剂配施模式的夏玉米-冬小麦一年两作农田N_2O排放特征及经济效益。结果表明:与农民施氮肥处理(FN)相比,各推荐施氮处理在夏玉米季和冬小麦季的N_2O平均排放通量分别降低29.2%~65.4%(P0.05)和26.9%~74.9%(P0.05),N_2O排放总量分别降低1.05~2.72(P0.05)和1.10~2.47(P0.05)kg/hm~2;整个轮作季纯收益增加967.5~3 887.0元/hm~2。同等施氮量条件下,与推荐施氮处理(RN)相比,夏玉米季推荐施氮配施双氰胺处理(RN+DCD)和推荐施氮配施吡啶处理(RN+CP)分别使N_2O平均排放通量降低41.5%(P0.05)和31.2%(P0.05);而在冬小麦季则分别下降63.0%(P0.05)和65.7%(P0.05);整个轮作季RN+DCD和RN+CP处理N_2O排放总量分别降低了52.5%(P0.05)和49.0%(P0.05),纯收益分别增加312.6和708.9元/hm~2。夏玉米季,土壤N_2O阶段排放峰值出现在三叶期-拔节期和大喇叭口期-抽雄期;而冬小麦季土壤N_2O阶段排放峰值出现在播种-冬前苗期和返青-拔节期。考虑作物产量、N_2O排放以及经济效益,RN+DCD和RN+CP处理经济效益较高,N_2O排放总量较少,是兼顾作物产量、农民收入及大气环境的推荐氮肥管理措施。     

等氮量下不同分施次数对燥红壤N2O排放的影响

通过室内培养试验研究等氮量下不同施肥次数对N_2O排放的影响。试验设一次性施氮(S1,将200 mg/kg氮肥一次性施入土壤),二次分施(S2,将200 mg/kg氮肥分两次平均施入土壤),三次分施(S3,将200 mg/kg氮肥分80、60、60 mg/kg 3次施入土壤)和空白(CK,不施肥)4个处理。培养在65%田间持水量,30℃恒温箱中进行。结果表明,氮肥施入显著促进土壤N_2O排放;等施氮量下,不同分施次数使土壤pH呈显著性差异,而土壤pH的差异又影响了土壤N_2O累积排放量;分施次数越多,土壤酸化程度越强,N_2O累积排放量越少。因此,在等施氮量下,要充分考虑土壤酸化、N_2O排放、NO–3-N积累以及施肥成本等,确定合理分施次数。     

有机无机氮肥配施下洛阳烟田土壤N2O排放特点及其控制因素

随着农田化肥使用量的逐年增加和土壤退化问题日趋严重,农田温室气体排放关注度持续提高,为研究旱作植烟土壤N_2O排放特征及影响机理,设置6个田间试验处理,分别为CK0(不施肥处理)、CK1(100%无机氮)、T1(50%无机氮+50%饼肥氮)、T2(50%无机氮+50%羊粪肥氮)、T3(25%无机氮+75%饼肥氮)、T4(25%无机氮+75%羊粪肥氮),各处理施氮量均为45 kg/hm²,烟田施用基肥后起142天内测量不同处理土壤N_2O排放通量、硝态氮、铵态氮含量、根层温度和含水率。结果表明:(1)基肥施入后的3~7天内,土壤N_2O排放通量进入高峰,无机肥处理和有机无机肥配施处理的高峰期分别可维持20,9天,追肥后3天再次出现排放峰并持续9天,随后伴随烟株的生长发育,烟地N_2O排放通量逐渐趋向稳定。(2)基肥施用后仅1个月内N_2O累积排放量可达到总排放量的27.4%~32.6%;处理间N_2O排放量和排放系数均表现为无机>有机+无机(1∶1)>有机+无机(3∶1),无机肥配施有机肥明显降低了肥料中氮素以N_2O形态的损失量;与无机肥相比,T1和T2烟叶产量分别增加9.44%和6.37%,T1、T2、T3和T4处理的N_2O排放强度有着不同程度的降低。(3)主成分分析结果显示,在不施肥烟地中0—5 cm土壤温度和含水率是N_2O排放通量主导因子,利用相关性分析此环境下温度和水分分别与N_2O排放通量间呈现显著和极显著正相关关系;施肥后土壤铵态氮含量和土壤含水率是烟地N_2O排放通量的主导因子且相关性分析均呈现极显著正相关关系。综上,旱地植烟土壤N_2O排放受氮肥种类影响较大,施肥后N_2O排放通量对土壤温度响应减弱,主要受土壤铵态氮含量和含水量的影响;在总氮量相同情况下,有机无机肥配施比例为1∶1时明显降低土壤N_2O排放并提高了产量,该比例饼肥和羊粪肥处理分别将烟地N_2O排放强度降低20.4%和23.7%。     

减量施氮与秸秆添加对设施菜田N2O的减排效应

采用静态箱–气相色谱法,在宁夏灌区设施菜田研究了不施肥(CK)、单施有机肥(M)、常规施肥(CON)、减量优化化肥(OPT)、优化化肥+调节土壤碳氮比(OPT+C/N) 5种施肥方式对春茬黄瓜和夏休闲期土壤N_2O排放通量、累积排放量和排放系数的影响。结果表明:各施肥处理土壤N_2O排放通量高峰一般出现在黄瓜滴灌施肥或夏休闲期漫灌后第1天或第3天。春茬黄瓜基肥、追肥和夏休闲期,OPT、OPT+C/N处理土壤N_2O排放通量较CON处理分别降低了3.6%～47.2%、5.9%～49.9%和14.7%～46.6%。春茬黄瓜季和夏休闲期各施肥处理的N_2O累积排放量分别为2.05～9.98kg/hm~2和3.55～7.23 kg/hm~2,OPT、OPT+C/N处理较CON处理分别降低了26.2%～34.3%和29.6%～33.7%。春茬黄瓜当季肥料的N_2O排放系数为0.43%～0.71%,而春茬黄瓜–夏休闲期总排放系数为0.54%～1.04%。N_2O总排放量与施氮量呈显著正相关(R~2=0.778);N_2O排放通量与5cm表层地温呈显著或极显著相关(R~2=0.47～0.68),与0～20cm土壤含水量呈极显著相关(R~2=0.63～0.88)。因此,相对于农民常规施氮方式,减施50%化肥氮量或减氮配合添加7.5 t/hm~2的小麦秸秆来调节土壤碳氮比都能达到设施菜田土壤N_2O的减排目标。     

长期定位施肥对潮土氮素矿化特性及作物产量的影响

基于连续进行37a的莱阳长期定位施肥试验,采用田间原位—离子交换树脂法(ISC—IERB)研究了冬小麦—夏玉米轮作制下长期施用氮肥及其配施磷钾肥对非石灰性潮土氮素矿化特性的影响,并探究了氮素矿化特性及冬小麦或夏玉米产量之间的关系。结果表明,与长期不施肥(CK)相比,长期施肥使土壤全氮和矿质氮含量分别显著增加60.2%~130.9%和65.4%~307.8%;在施等量氮肥情况下,氮磷钾配施(N~2PK)较氮肥单施(N_2)使土壤全氮显著降低8.0%~8.6%。在冬小麦和夏玉米生长季,低氮处理(N_1,138kg N/hm~2)氮净矿化量分别为35.2mg/kg和76.7mg/kg,高量氮肥(N_2,276kg N/hm~2)处理氮净矿化量分别为76.6 mg/kg和105.4 mg/kg,N_2较N1分别显著增加117.8%和37.5%,高氮配施磷钾(N_2PK,N_2P,N_2K)与N_2氮净矿化量差异不显著;在冬小麦和夏玉米生长季,N_2PK处理作物吸氮量较CK分别显著增加320.0%和155.2%;N_2土壤表观淋失最严重,而氮磷钾配施有利于滞缓氮素淋失。与CK相比,长期施肥使夏玉米、冬小麦产量分别显著提高136%~327%和56%~317%;N_2PK夏玉米和冬小麦产量均最高,分别为9 659,5 484kg/hm~2。总之,增施氮肥是提高土壤供氮潜力的基础,氮磷钾配施有利于提高作物对氮素的吸收,并提高作物产量。