稻麦轮作条件下菌渣还田对土壤剖面养分分布的影响

[目的]揭示菌渣还田提升耕地土壤质量的机理,以期为种植业固体废弃物的资源化利用提供理论依据。[方法]以成都平原稻麦轮作区为研究对象,进行为期1a的田间小区试验。共设置常规化肥(CF)、等氮量还田(T_1)、1.5倍氮量还田(T2)、2倍氮量还田(T3)和2.5倍氮量还田(T_4)5个处理;分别在水稻种植期和小麦种植期采集0—15cm,15—30cm,30—50cm土层土样,对土壤样品的全量养分进行测定。[结果](1)化肥施用或菌渣还田后,0—15cm土层养分含量显著高于15—50cm土层(p0.05);(2)不同处理下土壤养分的变化与常规施肥(CF)相比,在水稻季土壤中,T_4处理下的土壤含有较高的全氮和全钾养分含量水平,T2,T3和T4能有效提高全磷养分含量;在小麦季土壤中,T4能有效提高土壤全氮、全磷含量,全钾在不同菌渣处理条件下的含量与常规施肥相比差异不显著(p0.05);(3)T_1、T_2、T_3和T_4处理下的土壤养分含量均大致呈现出随着还田量的增加而增加的变化趋势。[结论]高量菌渣还田能有效提高土壤全氮、全钾、全磷养分含量,中量菌渣还田能有效提高全磷含量。     

田间老化生物质炭减缓稻麦轮作系统土壤N2O排放能力降低的机理

作为一种重要的土壤调节剂,生物质炭在固碳减排,尤其在氧化亚氮(N₂O)减排方面的作用日益突出。本研究通过田间定位试验,分析稻麦轮作体系新鲜和田间不同时间老化生物质炭对N₂O排放的影响,旨在明确生物质炭对田间N₂O排放的持续效应及其作用机理。试验共设置5个处理,分别为CK（不施氮肥和生物质炭）、N（施氮肥）、NB_0y（氮肥+新鲜生物质炭）、NB_2y（氮肥+2年老化生物质炭）和NB_5y （氮肥+5年老化生物质炭）,动态监测稻麦轮作周期N₂O排放,测定水稻和小麦收获后土壤理化性质和氮循环功能基因丰度。结果表明,生物质炭显著降低土壤N2O累积排放量32.4% ~ 54.0%,且表现为NB_0y> NB_2y> NB_5y。与N处理相比,NB_0y, NB_2y 和NB_5y处理显著提高土壤pH值0.6 ~ 1.2个单位、土壤有机碳（SOC）含量21.4 % ~ 58.6%、硝态氮（NO_3^--N）含量1.7% ~ 31.3%,对土壤pH改善能力随着生物质炭老化而下降。生物质炭处理显著提高nosZ基因丰度54.9% ~ 249.4%,土壤 (nirS+nirK)/nosZ比值随着生物质炭老化而增加。相关性分析表明,土壤N₂O累积排放量与pH值呈显著负相关,与NO_3^--N含量和amoA-AOB（氨氧化细菌）丰度呈显著正相关。因此,新鲜和田间不同时间老化生物质炭均能显著改善土壤理化特性,降低土壤 N₂O排放且新鲜生物质炭的作用效果优于老化生物质炭。土壤NO_3^--N 含量及(nirS+nirK)/nosZ比值的增加,是导致老化生物质炭减排N₂O能力降低的主要原因。     

开封黑岗口引黄灌区稻麦轮作下农田土壤剖面重金属分布特征

引黄灌区是我国重要的农业生产基地,其土壤重金属赋存状况直接关系到农业的可持续发展。本研究以黑岗口引黄灌区开封北郊稻麦轮作下农田土壤为研究对象,采集了耕作层(0~15 cm与15~30 cm)与剖面(0~100 cm)土壤样品,对其土壤剖面主要性质与重金属Pb、Cd、Cu和Zn的积累特征进行了分析。结果表明:(1)长期引黄灌溉及稻麦轮作下,开封北郊农业土壤主要性质在剖面上表现出明显的分异特征:总有机碳(TOC)与全氮(TN)含量主要分布在耕作层土壤,而30 cm以下的土层其含量明显降低;全磷(TP)含量在各土壤层中无明显差异;在部分土壤剖面中CaCO3呈现出明显的淀积层。(2)耕作层(0~30 cm)土壤中重金属Pb、Cu、Zn的含量与研究区背景值相当,而Cd含量显著高于背景值。除少部分剖面含量超标外,Cd、Pb、Cu、Zn的平均含量均未超出WHO限值,且远低于我国农业土壤环境质量标准。因子分析源解析表明:引黄灌区土壤中Pb、Cu和Zn具有相似的来源和迁移特性,而Cd的来源和迁移特性具有特殊性,它可能与当地的化肥施用等农业活动有关。(3)土壤剖面中Cu和Zn具有明显的表聚现象,Pb的表聚作用不明显,而Cd在剖面各层土壤含量具有较大变异性,这与重金属的自身属性、土壤剖面性质和当地的耕作条件有较大相关性。(4)Cu和Zn在土壤剖面主要以有机结合态和残余态形式存在;Pb的残余态、有机态以及铁锰氧化态含量也较高,且Pb的全量与有机结合态含量百分比变化呈现出一定的相似性;而Cd具有较高的碳酸盐结合态和离子交换态,表明Cd在土壤中具有较强的移动性,预示Cd的潜在健康风险较高。     

水稻控制灌溉对稻麦轮作农田N_2O排放的调控效应

为了揭示水稻控制灌溉对稻麦轮作农田N2O排放的调控效应,该文对稻麦轮作农田N2O排放进行原位观测,分析稻麦轮作农田N2O排放对水稻控制灌溉水分调控的动态响应。结果表明,水稻灌溉模式对后茬冬小麦田N2O排放产生了显著的后效性影响,控制灌溉稻季农田N2O排放总量较常规灌溉稻季农田平均增加了136.9%(P0.05),而稻季采用控制灌溉的麦季农田N2O排放总量较稻季采用常规灌溉的麦季农田平均减少47.1%(P0.05);稻季采用控制灌溉的稻麦轮作农田全年N2O排放总量平均为761.50 mg/m2,较稻季采用常规灌溉的轮作农田平均减少了1.0%,差异很小(P0.05)。稻季采用控制灌溉的稻麦轮作农田N2O-N损失率为1.01%,稻季采用常规灌溉的轮作农田N2O-N损失率为0.98%。麦季N2O排放通量的峰值一般出现在施肥后伴随降雨时,降雨后7~10 d是麦季N2O剧烈排放的关键时期。水稻控制灌溉较常规灌溉没有增加稻麦轮作农田的N2O排放。研究结果为准确估算中国农田N2O排放量及制定N2O减排措施提供参考。     

庐山毛竹扩张及模拟氮沉降对土壤N_2O和CO_2排放的影响

毛竹是我国南方广泛分布的一种典型的森林资源,其扩张已引发了多方面的生态问题,但是目前关于氮沉降背景下毛竹扩张引起的土壤N_2O和CO_2气体排放变化的研究甚少,且无原位观测数据。采用静态箱-气相色谱法,分析江西庐山毛竹纯林、毛竹扩张形成的毛竹-日本柳杉混交林及日本柳杉纯林3种林分土壤的N_2O和CO_2排放速率和累积排放量及其对模拟氮沉降的响应。结果表明:(1)混交林土壤的NH_4~+-N含量、NO_3~--N含量及pH分别为14.39mg·kg~(-1)、8.65mg·kg~(-1)、4.88,显著高于日本柳杉纯林的9.75 mg·kg~(-1)、5.58 mg·kg~(-1)、4.05,但是混交林土壤DOC含量(236.5 mg·kg~(-1))却显著低于日本柳杉纯林(382.0mg·kg~(-1))。(2)混交林土壤N_2O累积排放量(393.6mg·m~(-2))显著高于毛竹纯林(202.5mg·m~(-2))和日本柳杉纯林(192.8mg·m~(-2)),混交林土壤CO_2累积排放量(4 655 g·m~(-2))显著高于日本柳杉纯林(2 815 g·m~(-2))。(3)模拟氮沉降未对3种林分类型土壤的CO_2排放速率和累积排放量产生显著影响,但明显增加了混交林和日本柳杉纯林的N_2O累积排放量。本研究表明:毛竹扩张不同阶段土壤的理化性质、N_2O及CO_2排放表现出不同特征。毛竹扩张过程中一定程度上增大了土壤N_2O和CO_2的排放量,但是完全扩张后N_2O排放出现明显下降趋势,而CO_2的排放未发生显著变化。同时,氮沉降促进了毛竹未扩张和扩张初期土壤的N_2O排放,而对CO_2排放未产生显著影响。表明在未来气候变化条件下管理亚热带毛竹扩张时,必须明确考虑这些生态系统组成、结构和影响因子之间的影响。     

典型菜地土壤剖面N2O、CH4与CO2分布特征研究

为探究菜地土壤剖面N2O、CH4与CO2时空分布特征,利用地下气体原位采集系统与气相色谱法,周年动态监测3种典型菜地,即休闲裸地、轮作地Ⅰ(芹菜?空心菜?小白菜?苋菜)以及轮作地Ⅱ(菜心?芹菜?空心菜?大青菜)7 cm、15 cm、30 cm与50 cm土层N2O、CH4与CO2浓度变化。结果表明,0~50 cm土层范围内,N2O、CH4与CO2 3种气体浓度周年变异性较大,变幅分别为0.63~1 657.0μL(N2O)?L?1、0.8~72.5μL(CH4)?L?1和0.41~36.6 m L(CO2)?L?1。轮作地Ⅰ与轮作地Ⅱ的N2O平均浓度随土壤深度增加而增加,休闲裸地则呈现先增加(0~30 cm)后降低(30~50 cm)的变化趋势。两种轮作菜地4个土层N2O平均浓度均显著高于休闲裸地,二者氮肥施用量不同并未造成相同土层间N2O平均浓度的显著差异。3种菜地CH4与CO2平均浓度均呈现50 cm30 cm15 cm7 cm的梯度特征。轮作地Ⅰ与轮作地Ⅱ0~15 cm土层CH4平均浓度均大于休闲裸地,而在15~50 cm土层则分别大于和小于休闲裸地。CO2浓度呈现明显的季节性变化,除轮作地Ⅰ50 cm土层外,两种轮作菜地其他土层CO2平均浓度均小于休闲裸地对应土层。可见,蔬菜地高氮肥施用、多频次耕作等复杂管理使得N2O、CH4与CO2表现出较大的时空变异特征,其中氮肥施用对N2O的影响大于CH4与CO2,CH4受施肥与耕作的影响均较小,CO2显著受土壤温度与耕作措施的影响,在此基础上需进一步探究N2O、CH4与CO2的其他影响因素。     

氮肥与生物炭施用对稻麦轮作系统甲烷和氧化亚氮排放的影响

【目的】以我国稻麦轮作系统为对象,研究氮肥和小麦秸秆生物炭联合施用对CH4和N2O排放规律的影响;结合小麦和水稻总产量进而评估对该生态系统综合温室效应(GWP)和温室气体强度(GHGI)的影响,为生物炭在减缓全球气候变化及农业生产中的推广应用提供科学依据。【方法】生物炭通过小麦秸秆在300 500℃条件下炭化获得。田间试验于2012年11月至2013年10月进行,为稻麦轮作体系。采用静态暗箱—气相色谱法观测CH4和N2O排放通量;试验共设置不施氮肥不施生物炭(N0B0)、不施氮肥施20 t/hm2生物炭(N0B1)、施氮肥不施生物炭(N1B0)、氮肥与20 t/hm2生物炭配施(N1B1)、氮肥与40 t/hm2生物炭配施(N1B2)等5个处理,各处理3次重复。【结果】单施氮肥(N1B0)与不施氮肥(N0B0)处理相比,增加了稻麦轮作产量82.8%,增加了CH4排放0.6倍,增加了N2O排放5.5倍。单施生物炭(N0B1)与不施生物炭(N0B0)处理相比,显著增产25.4%,却不能减少CH4和N2O的排放。在施氮的同时,配施20 t/hm2生物炭与单施氮肥处理相比,显著增加稻麦轮作产量21.6%,小麦和水稻总产量也比配施40 t/hm2生物炭处理高;配施40 t/hm2生物炭与单施氮肥处理相比,显著降低稻麦轮作系统CH4排放11.3%和N2O排放20.9%,CH4和N2O排放量也比配施20 t/hm2生物炭的排放量低。随着生物炭配施量的增加,CH4和N2O减排效果更明显。单施生物炭并不能有效地减少GWP,但却可以显著增加作物产量,从而减小GHGI。对N0B0、N0B1、N1B0、N1B1四个处理进行双因素方差分析发现,氮肥和生物炭在CH4和N2O排放、作物产量、GWP和GHGI方面都不存在明显的交互作用。各处理在100 a时间尺度上总GWP由大到小的顺序为N1B0N1B1N1B2N0B0N0B1,GHGI值由大到小的顺序则为N1B0N1B1N0B0N1B2N0B1。单施生物炭与配施生物炭都能降低稻麦轮作系统的GWP和GHGI,配施40 t/hm2生物炭处理降低效果更好。【结论】稻田麦季施用不同水平生物炭都能在保产或增产的同时,降低稻麦轮作系统CH4和N2O的排放及GWP和GHGI。在当前稻麦轮作系统中,与20 t/hm2的生物炭施用量相比,40 t/hm2的生物炭施用量显著降低GWP,但增产效果不明显,因此二者GHGI相当,需要根据温室效应与作物产量权衡选择生物炭实际施用量。     

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。     

稻麦轮作稻田中N_2O排放规律的研究

通过连续3年在中国浙江杭州的大型稻田原状土柱渗漏计中开展稻麦轮作稻田中N2O排放规律的研究,探讨了不同作物生长季节、不同年份、不同氮肥用量和氮肥品种对N2O排放的影响。结果表明:稻季的N2O排放主要发生在施肥之后,呈单高峰特征;麦季N2O排放则发生在施肥和较大降水之后,呈多高峰特征,麦季排放与降水有密切相关;不施氮情况下,稻田中N2O排放通量和累计排放量都是稻季高于麦季,稻季分别为麦季的1.97倍和1.34倍;施氮情况下,稻季与麦季排放通量和累计排放量则差别不大,排放通量是稻季略高于麦季(+17%),而累计排放量则是麦季略高于稻季(+21.96%).;施加氮肥可以促进N2O的排放;尿素的排放因子大于硫铵;在麦季施N100~1000 kghm-2的条件下,尿素的排放因子值为0.75~1.31,硫铵为0.15~0.16;在稻季施N150~300 kg hm-2的条件下,硫铵的排放因子值为0.19~0.20;在中国浙江省杭州稻麦轮作稻田中,N2O本底排放量为0.12~0.25 kgN2O-Nhm-2 yr-1,施肥引起的N2O排放占总排放的33%~59%。渗漏水中的N2O/NO3比值随种植季数而增高,可用乘幂关系式表达。     

CO2浓度升高对稻麦轮作农田氨挥发的影响

氨挥发不仅造成农田氮素损失,还加剧了大气灰霾污染。二氧化碳(CO₂)浓度升高和气候变化对农田氨挥发的影响尚不清楚。采用OTC(Open-Top Chamber,开顶式气室)模拟研究CO₂浓度渐升和骤升200 mg/L对南方稻麦轮作农田氨挥发的影响,探明在21世纪末CO₂浓度背景下农田氨挥发的响应特征。本研究分别设置CK对照组、T1渐增组和T2骤增组,通气式氨气捕获法测定农田氨挥发,并比较各处理之间的差异。试验结果表明:(1)两年田间试验后,在CO₂浓度升高下,小麦田累积氨挥发为7.87 kg/hm²,水稻田累积氨挥发为80.38 kg/hm²,小麦季氨挥发量较少,全年氨挥发量主要由水稻季贡献。(2)小麦季氨挥发持续时间较长,峰值出现与降水情况有关;水稻季氨挥发峰值出现在施肥后1～4 d,随后下降,氨挥发持续时间较短,两周之后降至背景值。(3)本试验影响氨挥发的主要因素是气温、降水和土壤铵态氮含量。(4)2018年冬小麦、2019年水稻、2019年冬小麦和2020年水稻的农田氨挥发量各处理之间均无明显差异。由此推论,到21世纪末,无论CO₂浓度渐升或骤升200 mg/L,均对稻麦轮作农田氨挥发无明显影响。     

比较土壤和土壤－植物系统中由尿素转化的N2O的排放

A pot experiment with a sandy loam soil and spring wheat as test crop was conducted to compared the N2O emissio from soil system with plant cut off and from soil-plant syste with plant kept.The results showed that after urea fertilizer applied,the N2O emission from soil and soil-wheat system decreased exponentially with time,and its total amount was 0.34-0.63% and 0.33%-0.58% of applied urea-N respectively,no significant difference being found between these two systems.The N2O emission urea-N respectively,no significant difference being found between these two systems.The N2O emission had a very significant negative relationship (P=0.01) with the biomass of wheat plant.A combined application of urease inhibitor hydroquinone and nitrification inhibitor dicyandiamide could reduce the N2O emission by 50%-83% and 46-74%,respectively,from soil and soil-wheat system.The N2O was mainly produced and emitted from soil,and the soil biochemical regulation.i.e.applying related inhibitors into soil could effectively diminish the urea derived N2O emission.     

高氮和NO2-对中亚热带森林土壤N2O和NO产生的影响

利用15N同位素标记方法,研究在两种水分条件即60％和90％ WHC下,添加硝酸盐(NH4NO3,N 300 mg kg-1)和亚硝酸盐(NaNO2,N 1 mg kg-1)对中亚热带天然森林土壤N2O和NO产生过程及途径的影响.结果表明,在含水量为60％ WHC的情况下,高氮输入显著抑制了N2O和NO的产生(p＜0.01);但当含水量增为90％ WHC后,实验9h内抑制N2O产生,之后转为促进.所有未灭菌处理在添加NO2-后高氮抑制均立即解除并大量产生N2O和NO,与对照成显著差异(p＜0.01),在60％ WHC条件下,这种情况维持时间较短(21 h),但如果含水量高(90％ WHC)这种情况会持续很长时间(2周以上),说明水分有效性的提高和外源NO2-在高氮抑制解除中起到重要作用.本实验中N2O主要来源于土壤反硝化过程,而且加入未标记NO2-后导致杂合的N2O(14N15NO)分子在实验21 h内迅速增加,表明这种森林土壤的反硝化过程可能主要是通过真菌的“共脱氮”来实现,其贡献率可多达80％以上.Spearman秩相关分析表明未灭菌土壤NO的产生速率与N2O产生速率成显著正相关性(p＜0.05),土壤含水量越低二者相关性越高.灭菌土壤添加NO2-能较未灭菌土壤产生更多的NO,但却几乎不产生N2O,表明酸性土壤的化学反硝化对NO的贡献要大于N2O.     

稻麦轮作下秸秆还田对稻麦产量和稻田可溶性有机碳含量的影响

为阐明稻麦轮作体系下秸秆还田对作物产量与稻田可溶性有机碳（DOC）的影响,通过连续2年盆栽试验研究了两种典型土壤（壤土和黏土）在无秸秆还田、半量秸秆还田、全量秸秆还田3种处理下稻麦产量和稻季土壤溶液DOC浓度的动态变化。结果表明,秸秆还田显著增加了两种土壤大多数处理的水稻产量,增幅1.6%~11.9%,其中全量秸秆还田的增产效果大于半量秸秆还田（第1年不显著,第2年显著）。秸秆还田对小麦产量的影响因土壤类型而异,壤土中小麦产量显著增加7.2%~10.6%（第1年）或增产不显著（第2年）,但全量秸秆还田和半量秸秆还田处理之间没有显著差异;黏土中小麦显著减产（5.0%~9.3%）,其中第2年的全量秸秆还田减产效应显著大于半量秸秆还田。秸秆还田及土壤类型显著影响水稻前期（烤田之前）的土壤溶液DOC浓度,全量秸秆还田、半量秸秆还田分别比无秸秆还田处理平均增加141.7%、61.9%,壤土比黏土平均增加89.6%;间歇淹水之后,所有秸秆还田处理及土壤类型的DOC浓度均迅速降低。总体上,秸秆还田对两种土壤的水稻增产都有利,但对黏土小麦增产不利,秸秆还田显著增加了稻田前期的DOC浓度,间歇淹水可以迅速降低稻田DOC浓度。     

小麦-玉米轮作田与菜地N2O排放的对比研究

应用静态箱/气相色谱法对旱地小麦-玉米轮作田和种菜历史超过20a的菜地进行了N2O排放的定位观测,分析了旱地和菜地生态系统N2O排放特征的差异,及施氮、土壤温度、土壤湿度和作物参与对两种农田系统N2O排放的不同影响。结果表明,不施氮情况下,旱地和菜地N2O排放通量分别为17.8±5.6和50.7±13.3μg m-2h-1,菜地N2O排放通量是旱地农田的3.1倍。在施氮(N 150 kg hm-2)情况下,菜地N2O排放系数较旱地高39.0%。粮食作物参与和蔬菜作物参与对增加各自农田生态系统N2O排放量的贡献无明显差异。旱地和菜地不同作物季N2O排放量的差异主要是由于作物生育期长短不同造成单位时间施肥强度存在差异。所以,根据作物生育期特点调节施肥量可能会减少农田生态系统N2O排放量,并且由于菜地各蔬菜生育期长短的差异更大,因此,菜地若能实现精量施肥,其N2O减排的潜力可能大于旱地农田。     

水分管理对水稻生长期N2O排放的影响

通过温室盆栽试验研究相同施肥条件下,不同水分管理(持续淹水,分蘖肥后提前烤田、正常烤田和推迟烤田)对水稻生长期N2O排放的影响。结果表明,整个水稻生长期N2O的排放集中在施分蘖肥后的烤田期间及随后复水的5~8天内。在此期间各处理N2O排放量占季节排放总量的70.30%~94.26%;烤田前淹水及后期干湿交替阶段有少量N2O排放。对持续淹水处理而言,N2O的排放通量是正常烤田处理的12.10%。提前烤田、正常烤田和推迟烤田的平均N2O排放通量分别为188.56、158.48和147.84μg/(m2?h),随着烤田开始时间的推迟,N2O排放量逐渐减少。     

农田土壤N2O生成与排放影响因素及N2O总量估算的研究

综述了国内外农田土壤N2 O生成与排放及其影响因素、N2 O排放测定技术及总量估算等方面的研究进展 ,指出硝化与反硝化过程均可产生N2 O ,而影响硝化、反硝化过程的土壤水分含量、温度、pH、有机碳含量和土壤质地等是影响农田土壤N2 O生成与排放的重要因素。根据我国各地农田土壤N2 O排放通量测定结果及相应模型分析 ,初步估算全国农田土壤N2 O年排放总量为N 398Gg ,约占全球农田土壤排放总量的 1 0 % ,其中旱田N2 O年排放总量为N 31 0Gg ,水田为N 88Gg。     

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。     

Emission of N2O, N2 and CO2 from soil fertilized with nitrate: effect of compaction, soil moisture and rewetting

Soil compaction and soil moisture are important factors influencing denitrification and N₂O emission from fertilized soils. We analyzed the combined effects of these factors on the emission of N₂O, N₂ and CO₂ from undisturbed soil cores fertilized with (150 kg N ha⁻¹) in a laboratory experiment. The soil cores were collected from differently compacted areas in a potato field, i.e. the ridges (ρ_D=1.03 g cm⁻³), the interrow area (ρ_D=1.24 g cm⁻³), and the tractor compacted interrow area (ρ_D=1.64 g cm⁻³), and adjusted to constant soil moisture levels between 40 and 98% water-filled pore space (WFPS).High N₂O emissions were a result of denitrification and occurred at a WFPS≥70% in all compaction treatments. N₂ production occurred only at the highest soil moisture level (≥90% WFPS) but it was considerably smaller than the N₂O-N emission in most cases. There was no soil moisture effect on CO₂ emission from the differently compacted soils with the exception of the highest soil moisture level (98% WFPS) of the tractor-compacted soil in which soil respiration was significantly reduced. The maximum N₂O emission rates from all treatments occurred after rewetting of dry soil. This rewetting effect increased with the amount of water added. The results show the importance of increased carbon availability and associated respiratory O₂ consumption induced by soil drying and rewetting for the emissions of N₂O.     

氮肥减施对稻-麦轮作体系作物氮素吸收、利用和土壤氮素平衡的影响

田间试验研究了稻-麦轮作体系中减施氮肥对作物氮素吸收、利用和土壤氮素平衡的影响。结果表明,与当地习惯施肥(小麦:N 225 kg/hm2,基肥与分蘖肥各半;水稻:N 210 kg/hm2,基肥和分蘖肥为3∶2)相比,减氮20%～30%处理产量并没有降低,而氮肥当季利用率、氮素农学利用率以及氮素偏因子生产力则有所增加;而且,氮肥分次追施,能增加子粒产量,并减少氮肥成本。虽然减氮20%～30%处理0—40 cm土层无机氮含量较习惯施肥处理降低,但是并没有降低植株地上部对氮素的吸收。在小麦和水稻收获期,减施氮肥处理0—100 cm土壤无机氮残留量低于习惯施肥处理;且稻-麦轮作系统中氮的表观损失主要发生在水稻季。初步认为,在长江中下游平原稻-麦轮作体系氮素过量施用地区,第一个轮作周期减施氮肥20%～30%不仅不影响产量,而且可提高氮素利用率,有利于保护环境。     

Linking N2O emission to soil mineral N as estimated by CO2 emission and soil C/N ratio

Based on the N₂O and CO₂ emission data concomitantly measured from agricultural upland fields around the world, we developed an empirical model as follows: cumulative N₂O emission = aexp[b*(E_CO2/S_cn + F_n)] (R²_adj = 0.85∼0.87), where E_CO2 is the rate of heterotrophic respiration from soils, S_cn is the soil C/N ratio, and F_n is the chemical fertilizer N rate. The model parameters derived from the data from the soils without receiving chemical fertilizers were significantly different from the ones from the fertilized soils. This model indicates that CO₂ emission and soil C/N ratio can be used as scaling parameters to produce regional or global inventories of N₂O emission from agricultural soils.