施氮方式与添加脲酶/硝化抑制剂对稻季NH3挥发和N2O排放的影响

【目的】分析施肥方式及添加脲酶/硝化抑制剂对稻田NH₃挥发和N₂O排放的影响,基于稻田NH₃和N₂O减排的效果评价优化施肥措施的可行性。【方法】在太湖地区开展为期两年的稻季田间小区试验,供试脲酶抑制剂为N-丁基硫代磷酰三胺(NBPT),硝化抑制剂为对羟基苯丙酸甲酯(MHPP),用量为施氮量的1%。设置6个处理：1)不施氮肥对照(CK);2)表施尿素N 300 kg/hm² (当地常规施肥,CN);3)表施尿素N 225 kg/hm²(RNB);4)尿素N 225 kg/hm²,50%表施,50%深施(RND);5)表施尿素N 225 kg/hm²+NBPT+MHPP(RNB+DI);6)尿素N 225 kg/hm²+NBPT+MHPP,50%表施,50%深施(RND+DI)。每次施肥后两周内,用密闭式抽气法监测稻田NH₃挥发,在水稻生育期内用静态箱—气相色谱法监测稻田N...     

不同硝化抑制剂对稻季N2O排放、NH3挥发和水稻产量的影响

为了筛选出在水稻生产中应用效果更佳的硝化抑制剂，探讨三种不同硝化抑制剂对水稻季N2O排放、NH3挥发、水稻产量和氮肥利用率的影响。本研究在太湖地区开展水稻季田间小区试验，在尿素中分别添加化学合成硝化抑制剂2-氯-6-三氯甲基吡啶（CP）和3,4-二甲基吡唑磷酸盐（DMPP）以及生物硝化抑制剂对羟基苯丙酸甲酯（MHPP）。结果表明，与单施尿素处理相比，尿素添加三种硝化抑制剂能显著减少N2O排放总量，抑制效果表现为DMPP（31.71%）>MHPP（30.40%）>CP（27.83%），不同硝化抑制剂间减排效果无显著差异；添加硝化抑制剂均显著增加了NH3挥发总量，促进作用表现为CP（58.7%）>DMPP（40.3%）>MHPP（25.3%），不同硝化抑制剂间差异显著；添加硝化抑制剂的增产幅度为MHPP（4.9%）>CP（3.3%）>DMPP（1.1%），不同硝化抑制剂间无显著差异，氮肥表观利用率显著增加，表现为MHPP（15.7%）>CP（13.8%）>DMPP（10.9%），但不同硝化抑制剂间无显著差异；综合考虑活性气态氮损失量和水稻产量，三种硝化抑制剂相比单施尿素均显著增加了单位产量活性气态氮排放强度，增加幅度表现为CP（50.3%）>DMPP（35.0%）>MHPP（17.8%），CP显著高于DMPP和MHPP。综合比较，生物硝化抑制剂MHPP在水稻生产中增效减排的作用优于化学合成硝化抑制剂CP和DMPP，但在生产应用中要与其他NH3挥发减排措施相结合，更好的发挥其增效减排潜力，推动农业绿色可持续发展。     

菜地追施猪粪沼液后NH3和N2O排放特征及氮损失率

将厌氧发酵残留物作为肥料还田是其资源化利用的有效途径,但国内外对其还田后氨气（NH3）和氧化亚氮（N2O）的排放特征及氮素利用率的报道较少。本研究通过微区试验,探讨了冬季和夏季大棚菜地追施猪粪沼液（DPS）后NH3和N2O的排放速率及氮素损失率。结果发现, 追施DPS后菜地NH3挥发激增,通常发生在施肥后的48 h 内;而N2O排放量在第一次施肥后大幅增加,随后逐步趋于稳定。追施DPS的处理其NH3和N2O的排放量均显著高于施用化肥的处理,冬季和夏季二者的损失量分别占肥料总量的16.4%～23.2%和24.7%～27.5%。土壤温度、水分和pH对沼液中氮素以NH3和N2O的形式损失的影响较大。     

硝化抑制剂影响小麦产量、N2O与NH3排放的研究

通过田间小区试验研究不同施氮水平下,施用硝化抑制剂CP对小麦产量、氮素利用率、氧化亚氮(N_2O)排放与氨(NH_3)挥发的综合影响规律。结果表明:在施氮水平为140 kg/hm2与180 kg/hm2时,施用CP促使小麦产量分别显著增加17.8%和15.4%,在同一施氮水平下,施用CP促进小麦氮素利用率提高11.3%~25.2%。施用硝化抑制剂CP可以降低麦季(特别是基肥与穗肥施用时期)土壤N_2O的排放速率,并显著减少39.3%~53.7%的累积N_2O排放量。但是在两个施氮水平下,施用CP导致麦季NH_3挥发量增加1.46~1.75倍,而且此效应主要发生于基肥与穗肥观测期。本研究说明:在麦季施用硝化抑制剂CP可以提高氮素利用率,从而提高小麦产量,并且能减少N_2O排放,但同时会导致一定程度的NH_3挥发增加,需加以控制。     

硝化抑制剂对稻田土壤N2O排放和硝化、反硝化菌数量的影响

【目的】本研究旨在明确硝化抑制剂对稻田土壤氮素周转的影响,探讨抑制剂提高氮肥利用率及微生物响应机理。【方法】以草甸黑土发育的水稻土为研究对象,进行了两组培养试验 (25℃),培养周期均为150天。共设4个处理:1) 不施肥 (CK);2) 单施尿素 (Urea);3) 尿素 + 双氰胺 (Urea + DCD);4) 尿素 + 3, 4-二甲基吡唑磷酸盐 (Urea + DMPP)。一组试验从培养第1天起,抽取气体样品,用气相色谱法测定N₂O排放量。另一组试验从培养第1天直到结束,取土样测定氨氧化细菌和氨氧化古菌数量,采用荧光定量PCR等技术测定nirK基因和nirS基因拷贝数,用常规方法测定土壤无机氮含量。【结果】施用尿素显著增加了N₂O排放量,其中85%的N₂O排放发生在培养开始后的前两周内。Urea + DMPP处理土壤NH₄+浓度在前23天稳定在较高水平,与Urea处理相比,N₂O减排率为78.3%,Urea + DCD处理为21.6%。Urea + DMPP处理排放系数为0.05%,Urea + DCD为0.18%,Urea + DMPP处理显著低于Urea + DCD处理。施用尿素培养,土壤氨氧化细菌 (AOB) 数量显著增加而氨氧化古菌 (AOA) 数量则显著减少。添加DCD和DMPP能显著抑制AOB的数量,但对AOA没有影响。培养第3、30和90天,Urea + DMPP处理土壤中的AOB数量显著低于Urea + DCD处理的30%、56%和60%。对于反硝化细菌来说,所有处理中的nirK基因拷贝数均显著高于nirS基因拷贝数。添加DMPP在培养第3和30天显著减少了含nirK和nirS基因的反硝化细菌数量,而添加DCD对两类反硝化细菌数量无明显作用。【结论】东北黑土水稻生产中,硝化抑制剂DMPP降低N₂O排放量和排放系数的效果显著好于DCD,因为DMPP在培养后的30天内,可以显著抑制氨氧化细菌繁衍,降低反硝化细菌数量,从而起到减少N₂O排放、提高肥料利用率的作用。     

玉米地土壤反硝化速率与N2O排放通量的动态变化

应用乙炔抑制原状土柱培育法测定了4种施肥处理的玉米地N素反硝化损失速率和氧化亚氮（N2O）排放通量，并分析了它们与土壤湿度、土壤温度以及硝态氮（NO3^-－N）含量之间的关系，计算了因反硝化和N2O排放造成的N肥损失率。结果表明，玉米生育期内土壤N素的反硝化损失量为0．67－3．85kg/hm^2，N肥的反硝化损失率为0．5％－1．5％；土壤N2O排放总量为0．55－1．42kg/hm^2，N肥的N2O排放系数为0．2％－0．5％。     

温度对旱田土壤N2O排放的影响研究

以南方亚热带代表性旱田土壤－贵州玉米－油菜轮作田、大豆－冬小麦轮作田和休耕地为研究对象，同步观测了整轮作期土壤N2O排放通量和温度的季节变化。同时，采用DNDC模型定量探讨了未来气温变化对土壤N2O排放的潜在影响。结果表明，温度是土壤N2O排放通量规律性日变化的最主要控制因素；除大豆地外，其他作物生长季节和休耕地的N2O排放通量季节变化与温度之间均存在一定程度的正相关性，其中冬季休耕地的N2O排放通量与温度间存在弱指数函数关系。模型检验结果表明，除大豆地外，其余试验地的N2O排放通量均随年均气温升高而升高，在冬春季，土壤N2O排放通量对气温变化的敏感性强于夏秋季，尤其以冬春季休耕地受体气温变化的影响最为显著。     

硝化抑制剂和通气调节对土壤N2O排放的影响

采用室内培养方法,研究了土壤水分含量和温度对硝化反应速度、N2O排放及施用硝化抑制剂(N-Serve)和土壤掺砂对N2O排放的影响。结果表明,硝化反应速度随温度升高而加快,30℃时反应进行最快;水分对硝化反应速度的影响不显著。N2O排放通量随温度和水分含量升高而加大,最高排放通量出现在水分含量28.5%,20℃或30℃时。30℃、低水分(14.2%)时,N2O排放量较低,15d累积排放量为126.4.mg/kg,且主要来自硝化反应,施用N-Serve可使总排放量减少65.0%;水分含量增加到28.5%,反硝化反应发生,N2O排放量急剧增加,15d累积排放量达764.4.mg/kg;施用砂子或N-Serve,总排放量分别减少82.9%、62.1%。因此,低水分时,施用N-Serve可抑制硝化反应;高水分时,施用砂子或砂子与N-Serve配合,可有效抑制N2O排放。     

抑制剂对海南土壤中硝化作用及N2O排放的影响

通过室内培养试验研究4种肥料增效剂对尿素在海南土壤中氮素转化和N₂O排放的影响,以期筛选出适合海南土壤的氮肥增效剂类型。培养试验设单施尿素（CK）、尿素 + 长效复混肥添加剂（加入尿素量的8‰,NAM）、尿素 + 双氰胺（加入尿素量的3.5%,DCD）、尿素 + 3,4-二甲基吡唑磷酸盐（加入尿素量的1%,DMPP）、尿素 + 2-氯-6-三氯甲基吡啶（加入尿素量的8‰,NMAX）5个处理。在培养过程中定期测定土壤理化性质、铵态氮和硝态氮含量以及N₂O排放量的变化,以分析不同增效剂对土壤氮素形态及N₂O排放的影响。结果表明:添加增效剂处理土壤的pH、有机质、全氮和速效钾等均与CK无显著差异,但土壤速效磷含量显著降低。培养过程中,除DCD外,DMPP、NAM和NMAX处理铵态氮浓度一直处于较低水平,而土壤硝态氮含量缓慢增长,显示出明显的硝化抑制效果。与CK处理相比,添加抑制剂处理土壤N₂O浓度峰值延后,累计排放量显著降低,但不同抑制剂间差异不显著。综合比较硝化抑制作用及N₂O减排效果,可以认为添加长效复混肥添加剂（NAM）、3,4-二甲基吡唑磷酸盐（DMPP）和2-氯-6-三氯甲基吡啶（NMAX）等抑制剂的肥料适宜应用于海南水稻土。     

氮肥品种对亚热带土壤N2O排放的影响

以亚热带湿热地区红壤性旱地(SU),灌丛(GB),林地(QF)为研究对象,通过在30℃和60%WHC水分条件下,35 d的培养试验,研究了外源铵态氮输入对土壤N2O排放的影响。结果表明,对于pH较高的土壤SU(pH=6.27),施用硫铵、尿素和碳酸氢铵后,硝态氮累积量和N2O排放量均高于未施氮的处理,且随施N量增加而增加。对于酸性土壤GB(pH=4.82)和QF(pH=4.46),施用硫铵明显地抑制硝化作用,但却极大地促进N2O排放;施用尿素和碳酸氢铵对硝化作用有微弱的促进作用或无明显的影响,N2O的排放则略低于对照或无明显差异。酸性土壤中,加入不同类型的氮肥后,N2O排放量与硝态氮含量的比例与加入氮肥后测定的土壤pH具有显著的负相关关系。氮肥品种影响N2O排放量与硝态氮产生量比例的机理值得进一步研究。     

施氮方式及测定方法对紫色土夏玉米氨挥发的影响

以川中丘陵区紫色土为对象,研究了撒施尿素添加脲酶抑制剂及尿素深施对夏玉米季氨挥发的减排效果,为合理施肥和减少农田氨排放提供依据;同时,对比风洞法和密闭室连续抽气法测定氨挥发的结果,为准确定量农田氨挥发提供方法依据。设置5个施氮方式处理,分别为：不施氮（CK）;农民传统施氮———雨后撒施尿素（BC）;撒施添加有Limus（德国BASF公司新开发的脲酶抑制剂）的尿素（BC+Limus）;尿素一次性条施（Band1）;尿素分两次条施（Band2）。除不施氮处理外,其他处理施氮量均为150 kg·hm-2,各处理采用密闭室连续抽气法测定氨挥发。另外,选取农民传统施氮处理用风洞法测定氨挥发,以研究不同测定方法对氨挥发损失量的影响。结果表明：紫色土夏玉米季农民传统的施氮方式氨挥发损失率可高于40%,而处理BC+Limus、Band1、Band2的氨挥发损失率分别为4.8%、3.8%、1.3%,分别比处理BC减少了90%、92%和97%的氨挥发损失,均具有很好的减排效果。密闭室连续抽气法测定氨挥发量稍高于风洞法,氨挥发损失率分别为48.4%和41.9%,但差异不显著。     

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。     

交替灌溉施肥对夏玉米土壤氨挥发的影响

为了解交替灌溉施肥条件下土壤氮素平衡过程,提高氮肥利用率,采用密闭法研究了夏玉米农田土壤氨挥发速率和挥发量。结果表明：夏玉米拔节期追肥灌水后,不同处理的氨挥发速率峰值（1.68～3.97 kg/hm2×d）出现在第2天,而后迅速下降并进入低挥发阶段;抽雄期追肥灌水后,水肥异区交替灌溉施肥处理的氨挥发速率呈现上下波动变化;玉米拔节期追肥灌水的氨挥发量和损失率远远小于抽雄期。在灌水量350 m3/hm2、施肥量256.08 kg/hm2时的氨挥发量最低。与常规灌水施肥处理相比,水肥异区交替灌溉施肥处理可明显减少氨挥发损失。     

改性尿素施用对氨挥发量及无机氮变化的影响

采用室内土壤培养和玉米幼苗盆栽试验的方法,研究了改性尿素施用后的氨挥发量及其对土壤无机氮和pH值的影响。结果表明:(1)表施改性尿素比表施普通尿素的氨挥发量显著减少,从而降低氮素的损失;在一定范围内,土壤含水量越大,氨挥发量越低。(2)硝化抑制剂双氰胺(DCD)能够抑制土壤硝化作用,使NH+4-N能较长时间存在土壤中,从而减少NO-3-N的损失;在一定范围内,DCD施用浓度越大,抑制效果越好。(3)土壤pH值与铵态氮呈极显著指数正相关,与硝态氮呈极显著线性负相关,与无机氮呈多项式相关。因此,改性尿素能够显著减少氨挥发量,抑制土壤硝化作用,从而降低尿素的氮素损失。     

腐植酸对土壤氮素转化及氨挥发损失的影响

采用培养试验方法研究腐植酸添加量(0、5%、10%、25%、50%、75%HA)对土壤氮素转化及其损失的影响。结果表明:与CK对比,1)腐植酸可显著降低氨挥发量,各处理平均降低12.08%,且随着腐植酸添加量的增加对氨挥发的抑制作用增大;2)培养前期,5%~50%添加量范围内腐植酸能提高土壤脲酶活性,至5 d时平均提高了35.13%,75%腐植酸添加量的土壤脲酶活性降低了13.23%,但培养后期(14 d后)腐植酸处理均能提高土壤脲酶活性;3)添加腐植酸使土壤铵态氮含量增加,且随着腐植酸添加量的增大,土壤铵态氮含量呈增加趋势,至培养112 d时,腐植酸处理的土壤铵态氮含量平均增加了39.63%;4)在整个培养期间,腐植酸处理的土壤表观硝化率平均降低了17.20%,且腐植酸的添加量越大,土壤表观硝化率越低。这些结果充分表明腐植酸能够调控土壤氮素去向、减少氮素损失,对提高氮肥利用率具有重要意义。     

东北黑土玉米单作体系氨挥发特征研究

采用通气法测定了东北黑土玉米单作体系田间土壤的原位氨挥发。试验设5个氮肥用量处理,即:施氮量（N）分别为0、150、225和300 kg/hm2（用N0、N1、N2 和N3表示）,基施氮肥和拔节期追肥各1/2,其中N3为习惯施肥;同时设置优化施肥处理N4,用量为N 225 kg/hm2,基施氮肥、拔节期和孕穗期追肥各1/3。结果表明,来自肥料的氨挥发持续时间较短,一般发生在施肥后的7 d内。由于追肥期高温低湿,追肥期氨挥发量显著高于基施氮肥。随施氮量增加,氨挥发损失增加;优化施肥（N4）的氨挥发损失量明显低于习惯施肥,N1、N2、N3和N4处理来自氮肥的氨挥发依次为N 5.09、9.18、13.47和7.14 kg/hm2,相当于施氮量的3.39%、4.08%、4.49%和3.17%。可见,优化施肥对于我国东北集约化农区节省氮肥和提高氮肥利用率有重要意义。     

长期有机无机肥配施对东北黑土真菌群落结构的影响

【目的】分析长期有机无机肥配施对土壤真菌丰度、多样性及其群落特征的影响,探讨东北黑土真菌群落变化与施肥的相关性,为进一步调节土壤微生物结构,改善其生态功能提供参考依据。【方法】依托黑龙江省农业科学院36年长期定位试验站,选取4个不同施肥处理:不施肥处理（CK）、有机肥处理（M）、氮磷钾无机肥处理（NPK）和有机肥配施无机肥处理（MNPK）的耕作层土壤为研究对象,以真菌ITS基因为分子标靶借助qPCR技术和Illumina Miseq高通量测序平台,研究不同施肥处理对黑土中真菌群落丰度、多样性和组成的影响,并与土壤化学性质进行偶联分析,揭示群落与施肥的相关性。【结果】长期施用无机肥显著降低土壤pH,而有机无机配施可以有效缓解土壤酸化。NPK处理的ITS基因丰度显著高于MNPK;MNPK处理的细菌/真菌比值（26.91104）显著大于NPK,各处理比值由高到低为MNPK M CK NPK。细菌/真菌比值与土壤pH正相关;MNPK处理的真菌多样性指数值略大于NPK。Ascomycota和Zygomycota为土壤中主要真菌门,不同施肥处理之间真菌组成的相对丰度存在显著差异,对照处理Ascomycota的相对丰度为45.35%,MNPK和NPK处理分别为50.93%和56.16%。有机肥有利于降低病原真菌相对丰度,具有高度侵染性的Cochliobolus在MNPK（0.41%）和M（0.39%）中的相对丰度显著小于CK（3.25%）和NPK（2.08%）。CCA分析表明,土壤理化性质共解释土壤真菌群落结构变化的73.3%,有效磷（贡献量为32.4%,P=0.002）、铵态氮（贡献量为14.8%,P=0.01）和硝态氮（贡献量为16.2%,P=0.048）是3个重要的影响因子。【结论】不同施肥条件下土壤真菌丰度、多样性,以及菌群组成特征不同。与无机肥相比,有机肥无机肥配施能够有效改善真菌群落结构,降低真菌的丰度,增加真菌多样性,并提高土壤pH,减缓土壤酸化。土壤有效磷、铵态氮和硝态氮含量是影响黑土土壤真菌群落结构变化重要因素。     

施肥培肥措施对春玉米农田土壤氨挥发的影响

采用通气法进行不同秸秆还田方式、施肥时期和方法对春玉米农田土壤氨挥发影响的研究。结果表明,秸秆还田同秋季耕翻深施肥结合,可以大幅度减少春玉米农田土壤氨挥发损失。试验测定期间,春施肥各处理的田间土壤氨挥发总量较大且处理间有明显差异,特别是秸秆直接还田春施肥处理(S3)氨挥发量最高,达30.36kg/hm2,较不施肥处理多挥发26.91kg/hm2,田间氨挥发损失占到施N肥总量的17.94%;秋施肥各处理的田间土壤氨挥发总量介于5.57~6.92kg/hm2间,田间氨挥发损失仅占施N肥总量的0.28%~1.18%,各处理间差异甚微,氨挥发损失总量极低。春施肥同秋施肥处理间比较,田间土壤氨挥发总量也存在明显差异,以秸秆覆盖间(S2、A2)差异最小,为2.65kg/hm2,以秸秆直接还田间(S3、A3)差异最大,为25.58kg/hm2,氨挥发损失增加了1.77%~17.06%。     

保护地土壤N2O排放通量特征研究

为研究保护地土壤N2O排放通量特征,于2009年8～12月,在河北辛集不施氮（N0）、当地习惯施氮（N900）及减量施氮（N675）处理下的秋冬季番茄保护地土壤上使用静态箱采集、气相色谱仪检测的方法测定了土壤N2O排放通量。得到以下研究结果:灌溉施肥后,各处理N2O平均排放通量与表层土壤硝态氮含量呈极显著正相关关系。灌溉施肥后7 d内是施氮处理土壤N2O主要排放期,其排放量占当季总排放量的55.9%~59.8%;高峰值一般出现在第3～5 d,此时的土壤含水量对硝化、反硝化作用都较适宜。8～10月份由于温度较高,N2O排放通量明显高于较冷的11～12月。8～10月份施氮是影响保护地土壤N2O排放的主导因素,减少施氮量显著降低了N2O排放量;之后温度是主导因素,此时N2O排放量受追施氮量的影响较小。经估算,保护地秋冬季番茄不同施氮处理N2O总排放量的大小顺序为:N900（N 5.304 kg/hm2）N675（N 3.616 kg/hm2） N0（N 0.563 kg/hm2）,差异显著,减量施氮比习惯施氮处理降低了31.8%的N2O排放量;N675和N900处理的N2O排放系数分别为0.45和0.53。     

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)。