添加DCD对雨养区春玉米产量、 氧化亚氮排放及硝态氮残留的影响

【目的】田间条件下氮肥中添加硝化抑制剂双氰胺(dicyandiamide,DCD)对氧化亚氮排放和硝态氮含量变化的影响尚不清楚,研究不同施氮模式对玉米产量、 氧化亚氮排放以及对土壤深层硝态氮残留和氮肥农学效率等的影响,对提高氮肥利用效率、 减少农业源温室气体排放具有重要意义。【方法】试验于2013年4月至2014年9月,在中国科学院长武黄土高原农业生态试验站进行,供试作物为春玉米,品种为先玉335,半覆膜种植。试验设4个处理: 传统施氮(Con)、 减量施氮(Opt)、 减量施氮+硝化抑制剂(Opt+DCD)、 不施氮(N0),定期采集土样和氧化亚氮气体,利用流动分析仪和气象色谱仪测定土壤矿质氮和氧化亚氮的含量,采用SAS软件对不同处理的产量和各个指标进行方差分析。【结果】Opt和Opt+DCD在保持产量的同时,显著影响氧化亚氮排放和硝态氮残留。Opt处理的硝态氮含量峰值降低13.7%,而Opt+DCD处理降低硝态氮峰值19.0%。其次,施氮模式还影响硝态氮峰值出现的时间: Con(190.1 mg/kg)率先出现, 其次是Opt(164.0 mg/kg)和Opt+DCD(132.9 mg/kg)。Opt显著降低了氧化亚氮的排放,降幅为29.4%,而在Opt基础上添加DCD可进一步降低氧化亚氮排放28.1%。在雨季,硝态氮含量和氧化亚氮排放随降雨而出现波动。尽管Opt降低了铵态氮峰值,但在Opt基础上,添加DCD提高了铵态氮峰值。4种施氮模式土壤剖面0100 cm和100200 cm的硝态氮残留量分别介于33.5~148.9和24.8~92.8 kg/hm2之间,平均值分别为78.5和56.4 kg/hm2。土壤剖面0200 cm的硝态氮残留量以Con最大,为225.9 kg/hm2,与Con相比,Opt和Opt+DCD的硝态氮残留量降幅分别为48.0%~59.0%、 29.4%~57.5%。Opt和Opt+DCD之间硝态氮残留差异不显著(P0.05)。【结论】不同施氮模式对玉米产量、 矿质氮和氧化亚氮的动态变化以及氮肥农学效率具有显著影响,但是Opt和Opt+DCD在施氮量减少20%的同时,不仅没有显著降低玉米产量,还进一步降低了土壤剖面硝态氮的残留量和农业源温室气体的排放。因此在黄土高原雨养农业区,添加DCD是一种科学有效的施肥管理方式。     

添加外源碳对苹果园土壤无机氮变化和氨挥发损失的影响

大田条件下,采用磷酸甘油-双层海绵通气法,监测了玉米秸秆两种不同利用方式(直接施用和制成生物质炭施用)下土壤无机氮含量和氨挥发速率的变化,研究了两种碳源对土壤氨挥发的影响。试验共设4个处理,分别为CK(N0)、N(N 250kg/hm2)、N+S(N 250kg/hm2+生物秸秆)和N+B(N 250kg/hm2+生物质炭)。结果表明:不同处理间氨挥发速率存在显著差异,施氮处理(N,N+S和N+B)的氨挥发速率均显著高于对照(CK)处理,氨挥发速率随着施肥后时间的推移迅速增大,均在施肥后第3天达到峰值,然后逐渐下降,呈"低-高-低"的单峰曲线。各施氮处理氨挥发峰值大小存在显著差异,N处理最大,为2.37kg/(hm2·d),其次是N+S处理,为1.65kg/(hm2·d),N+B处理最低,仅为1.32kg/(hm2·d),N处理分别是N+S和N+B处理的1.44,1.80倍。0—10cm土层土壤铵态氮浓度的变化趋势与氨挥发速率的变化趋势一致,与氨挥发速率呈极显著正相关,但各处理间土壤铵态氮含量的峰值存在显著差异,N处理最大,N+S处理次之,N+B处理最小。去掉CK本底值后,氨挥发损失量以N处理最大,为15.29kg/hm2,占施氮量的6.12%;N+S处理次之,为9.32kg/hm2和3.73%;N+B处理最低,仅为6.01kg/hm2和2.40%。因此,添加外源碳显著降低了氨挥发损失,以添加生物质炭效果最好。     

常规灌溉条件下施氮对温室土壤氨挥发的影响

为明确温室土壤的氨挥发特征,探讨适宜的减量施氮措施对氨挥发损失量及黄瓜产量的影响,在常规灌溉条件下设置了3个施氮（尿素）处理,采用通气法测定了冬春季黄瓜地中的氨挥发速率。结果表明：温室土壤在氮肥基施后7 d出现氨挥发速率峰值,但在氮肥追施后,施肥带与非施肥带的氨挥发速率峰值分别在第1 d与第5 d出现,氨挥发速率的峰值比氮肥基施时下降了8.6%～46.3%,施肥带的累积氨挥发量是非施肥带的0.91～1.54倍。冬春季黄瓜地的氨挥发损失量为16.7～26.6 kg/hm2,其中减施氮25%处理N900（900 kg/hm2）与减施氮50%处理N600（600 kg/hm2）与习惯施氮处理N1200（1 200 kg/hm2）相比,氨挥发损失量分别降低了22.1%和37.2%。而2 a黄瓜产量的平均值以处理N600（600 kg/hm2）最高,比处理N1200（1 200 kg/hm2）增加了6.52%。综合考虑氨挥发损失量、黄瓜产量及施氮量,在河北省的温室冬春季黄瓜生产中,比农民习惯氮用量（1 200 kg/hm2）减少25%～50%的措施是可行的。     

春季有机肥和化肥配施对苹果园土壤氨挥发的影响

采用磷酸甘油-双层海绵通气法对旱地苹果产区不同有机肥和化肥配施下的氨挥发进行了研究。结果表明,不同有机肥和化肥配施显著影响了氨挥发速率和损失量。各处理氨挥发速率峰值大小和出现时间存在差异,纯化肥(100%N)处理峰值最高,达2.07kg N/(hm2.d),而纯有机肥(100%Y)处理峰值出现时间最早。氨挥发损失量以100%N处理为最大,达10.39kg N/hm2,占施氮量的3.46%,显著高于其它处理;50%N+50%Y处理氨挥发损失量和占施氮量的比例均为最低。有机无机肥配施可以有效减少氨挥发损失,以有机肥和化肥各半最好。     

添加外源炭对苹果园土壤无机氮变化和氨挥发损失的影响

大田条件下,采用磷酸甘油-双层海绵通气法,监测了玉米秸秆两种不同利用方式（直接施用和制成生物质炭施用）下的土壤无机氮含量和氨挥发速率的变化,研究了两种碳源对土壤氨挥发的影响。试验共设4个处理,分别为：CK（N0）、N（N 250 kg/hm2）、N+S（N 250 kg/hm2+生物秸秆）和N+B（N 250 kg/hm2+生物质炭）。结果表明：不同处理间氨挥发速率存在显著差异,施氮处理（N,N+S和N+B）的氨挥发速率均显著高于对照（CK）处理,氨挥发速率随着施肥后时间的推移迅速增大,均在施肥后第3天达到峰值,然后逐渐下降,呈“低-高-低”的单峰曲线。各施氮处理氨挥发峰值大小存在显著差异,N处理最大,为2.37 kg/(hm2·d),其次是N+S处理,为1.65 kg/(hm2·d),N+B处理最低,仅为1.32 kg/(hm2·d),N处理分别是N+S和N+B处理的1.44,1.80倍。0—10 cm土层土壤铵态氮浓度的变化趋势与氨挥发速率的变化趋势一致,与氨挥发速率呈极显著正相关,但各处理间土壤铵态氮含量的峰值存在显著差异,N处理最大,N+S处理次之,N+B处理最小。去掉CK本底值后,氨挥发损失量以N处理最大,为15.29 kg/hm2,占施氮量的6.12%;N+S处理次之,为9.32 kg/hm2和3.73%;N+B处理最低,仅为6.01 kg/hm2和2.40%。因此,添加外源炭显著降低了氨挥发损失,以添加生物质炭效果最好。     

不同施肥模式对设施生菜产量和氮损失的影响

  目的  探讨液体肥滴灌施肥模式和常规施肥模式对设施生菜产量和氮损失（氨挥发、氧化亚氮排放、硝态氮淋洗）的影响。  方法  采用田间小区试验,以日光温室生菜为对象,共设3个处理,分别为液体肥优化施肥模式（LF,170 kg hm?2 N,基肥不施氮肥 + 3次追肥）、固体水溶肥常规施肥模式（CF,200 kg hm?2 N,基肥 + 2次追肥）,以及不施氮对照（CK,0 kg hm?2 N,磷钾做基肥+清水滴灌）。安装水肥一体化设施进行追肥灌水,采用通气法和静态箱法收集并测定生菜生长季内氨挥发和氧化亚氮的排放。  结果  结果表明,与常规施肥处理（CF）相比,液体肥料处理（LF）在生长前期可以延迟氨挥发和氧化亚氮的排放高峰3 ~ 5 d,且在生长季内显著降低土壤氨挥发和氧化亚氮的排放量,减排率分别为24.6%和21.6%;应用液体肥料可以减少0 ~ 100 cm土层硝态氮残留21.0%,降低了氮素淋洗风险;与CF模式相比,LF模式在减氮15.0%的基础上,产量没有下降,氮肥利用率提高了32.4%。  结论  新型液体肥料优化施肥模式（LF）可以显著降低设施菜田氨挥发和氧化亚氮排放量,减轻土壤硝态氮淋洗风险,维持产量不降低并提高肥料利用效率,是一种节氮减排的绿色生产方式。     

不同氮水平下黄瓜-番茄日光温室栽培土壤N_2O排放特征

为探讨日光温室黄瓜—番茄种植体系内N2O排放动态变化及其对不同氮水平的响应规律,采用密闭静态箱法,研究了常规氮量(黄瓜季1 200 kg/hm2,番茄季900 kg/hm2)、比常规氮量减25%(黄瓜季900 kg/hm2,番茄季675 kg/hm2)、减50%(黄瓜季600 kg/hm2,番茄季450 kg/hm2)以及不施氮对日光温室土壤N2O排放的影响。结果表明,温度是影响日光温室土壤N2O排放强度的重要因素,4-10月(平均气温为27.4℃)的N2O排放通量最高达818.4μg/(m2·h);而2-3月(平均气温15.1℃)以及11-12月(平均气温14.7℃)期间的N2O排放通量最高仅为464.5μg/(m2·h),比4-10月的N2O排放峰值降低了43.2%。N2O排放峰值在氮肥追施后5 d内出现,N2O排放量集中在氮肥施用后7 d内,可占整个监测期(271 d)排放量的64.7%~67.8%。施氮因增加了土壤硝态氮含量而引起N2O排放爆发式增长,0~10 cm土壤硝态氮含量与N2O排放量呈指数函数关系(P0.01)。日光温室黄瓜—番茄种植体系内的N2O排放量为0.99~9.92 kg/hm2,其中75.6%~90.0%由施氮造成。与常规氮用量相比,氮减量25%和50%处理的N2O排放量分别降低了40.4%和59.3%,总产量却增加4.9%和7.4%。综上所述,合理减少氮用量不仅可显著降低日光温室土壤N2O排放,而且不会引起产量的降低。该研究为日光温室蔬菜生产构建科学合理的施氮技术及估算中国设施农田温室气体排放量提供参考。     

稻草还田对烟田追肥气态氮损失及相关微生物的影响

研究不同农艺措施下N2O和NH3的排放,对减缓温室效应及雾霾治理有重要意义。该研究针对烟田追肥浇施的特殊管理方式,进行了水稻烤烟轮作定位试验,于2017年选择单施化肥（NPK）、化肥+稻草还田（NPKS）、化肥+稻草还田+饼肥（NPKSB）3个处理,研究稻草还田对追肥气态氮损失及其相关微生物群落结构的影响。研究显示,烤烟追肥后土壤NH3挥发和N2O排放速率开始上升,2～3 d达到最大,之后开始下降。NPK处理追肥氨挥发氮量为1.45±0.04 kg/hm2、N2O排放氮量为2.49±0.23 kg/hm2,气态氮损失中以N2O排放为主。与单施化肥相比,稻草还田配施化肥提高了土壤含水率、改变了氧化亚氮还原酶基因（nosZ）和氨氧化细菌（AOB,Ammonia Oxidizing Bacteria）的微生物群落结构,其根瘤菌目相对丰度显著降低、红螺菌目相对丰度显著升高;同时N2O排放量增加了55.35%、氨挥发氮量显著降低了11.43%,气态氮损失显著增加。与单施化肥相比,化肥+稻草还田+饼肥处理提高了土壤含水率、改变了nosZ和AOB基因的微生物群落结构,其伯克尔霍尔德氏菌目相对丰度显著提高。化肥+稻草还田+饼肥处理N2O排放量与单施化肥差异不显著,氨挥发氮量显著降低了8.91%,但两者气态氮损失差异不显著。化肥+稻草还田+饼肥处理N2O排放量较化肥+稻草还田处理降低27.82%,但两者氨挥发量差异不显著。综上所述,秸秆还田抑制了土壤氨挥发、激发了N2O排放,稻草还田配施饼肥能够降低土壤氨挥发、抑制稻草还田引起的N2O排放。该研究可为氮肥高效利用及绿色生产提供技术支持。     

传统和优化施氮对春玉米产量、氨挥发及氮平衡的影响

【目的】本文通过在陕西省长武县(CW)和吉林省梨树县(LS)的春玉米田间试验,研究了传统和优化施氮对春玉米产量、土壤氨挥发及氮平衡的影响,以探讨春玉米氮肥优化的潜力及其对农田氨减排的效果。【方法】试验设对照、传统施氮(长武N 250 kg/hm2,梨树N 300 kg/hm2)及优化施氮(N 200 kg/hm2)3个处理,分别以N0、Ncon、Nopt表示。氨挥发采用德尔格氨管法(简称DTM法)进行原位测定,通过田间气象因素的校正计算氨挥发累积量。【结果】长武和梨树点不同施氮处理下春玉米的产量结果表明,除对照(长武7.9 t/hm2、梨树3.8 t/hm2)外,传统和优化施氮处理间均无显著差异(长武10.6 10.8 t/hm2,梨树9.5 9.6 t/hm2)。玉米氮肥利用率表现为优化施氮(44.3%44.5%)显著高于传统施氮(33.6%36.4%),其中长武点氮肥利用率提高了8.1个百分点,梨树点氮肥利用率增加了10.7个百分点。氨挥发田间监测结果显示,基肥翻耕入土后,伴随降雨的产生,长武和梨树点均未产生氨挥发。喇叭口追肥期表施氮肥后,长武和梨树点均产生大量氨挥发(占追施尿素氮量的16%22%),减少追肥用量N 30 kg/hm2(长武点)和N 100 kg/hm2(梨树点)能显著减少氨挥发损失N 8和15 kg/hm2。土壤-春玉米系统氮平衡估算的结果显示,与长武点氮素表观矿化N 97 kg/hm2相比,梨树点仅为N 16 kg/hm2。优化施氮比传统施氮处理显著降低表观氮素盈余N 48 88 kg/hm2。长武点各施氮处理的表观氮素盈余中,约46%的氮素残留在0—1 m的土壤中,54%损失到环境中,氨挥发占总损失的15%30%;梨树点表观氮素盈余中,35%损失到环境中,其中氨挥发占总损失的54%75%,约有65%残留在0—1m的土壤中。梨树点传统施氮处理0—1 m土层的氮素残留达N 140 kg/hm2,部分残留在土壤中的氮素也将面临淋洗、硝化和反硝化等损失的风险。与优化施氮相比传统施氮氮素表观损失增加了约N 30 40 kg/hm2,除氨挥发损失外,淋洗和硝化/反硝化等也是土壤-春玉米系统中不可忽视的氮素损失途径。【结论】我国春玉米主产区农民传统的氮肥用量偏高,增产效应不明显,氮肥损失风险加剧,尤其是氨挥发损失较大,氮肥的优化潜力高达20%33%,相当于可减少施氮N 50 100kg/hm2。     

太湖地区冬小麦季土壤氨挥发与一氧化氮排放研究

采用密闭室连续抽气法和静态箱法同步研究了太湖地区冬小麦季田间小区试验中不同施氮处理的氨挥发与一氧化氮（NO）排放的规律。结果表明,麦季氨挥发主要发生在施肥后 7～10d,以基肥期挥发量最大,为NH3-N 0.49～9.36 kg/hm2,占整个麦季观测期间挥发量的60.4%～74.7 %;NO的排放则主要发生在施用基肥后的30d 内,量虽小但持续时间较长,排放速率为NO-N 0.009～0.304 mg/(m2.h),该时期总损失量为NO-N 0.68～1.23 kg/hm2,约占整个麦季观测期排放量的 93%。氨挥发和 NO 排放均随施氮量的增加而增加。各施氮处理麦季观测期的氨挥发总损失量为NH3-N 7.6～12.6 kg/hm2,损失率4.62%～5.26%;NO排放总量为NO-N 0.73～1.3 kg/hm2,损失率0.27%～0.41%。研究结果对综合评价太湖地区麦季氮肥的气态损失及其环境效应、指导合理施肥都具有重要意义。     

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...     

紫云英与化学氮肥配施对双季稻田CH4与N2O排放的影响

【目的】 冬季种植紫云英翻压还田对促进稻田养分循环和提高氮素利用效率具有重要意义,本文重点研究了紫云英还田与氮肥配施对稻田温室气体排放的影响。 【方法】 盆栽试验条件下,设置紫云英与氮肥配施6个处理:不施肥 (CK);单施尿素 (CF);单施紫云英 (MV);1/4紫云英+3/4尿素 (1/4 MV+3/4 CF);1/2紫云英+1/2尿素 (1/2 MV+1/2 CF) 和3/4紫云英+1/4尿素 (3/4 MV+1/4 CF),除CK外,所有处理的施氮 (N) 量均为111.4 mg/kg干土。采用静态暗箱–气相色谱法,监测双季稻季节内稻田CH₄和N₂O排放特征及其全球增温潜势 (GWP) 与单位粮食产量温室气体排放强度 (GHGI)。 【结果】 1) 不同处理稻季CH₄排放规律基本一致,早稻和晚稻生长季各处理CH₄排放均集中在分蘖期与抽穗期,其中早稻季CH₄没有明显的排放峰,其最大值为5.69 mg/(m2·h);晚稻季有两个较为明显的排放峰,出现在水稻移栽初期以及晒田期,最大峰值分别为13.33 mg/(m2·h) 和8.83 mg/(m2·h);稻田CH₄累积排放量随紫云英施用比例的增加而增加。2) 不同施肥处理下N₂O排放通量有较为明显的季节变化规律。早稻季N₂O最大峰值出现在播后第3天,为1092.2 μg/(m2·h);晚稻季N₂O排放主要集中在分蘖期和后期干湿交替阶段,最大峰值为795.7 μg/(m2·h);N₂O累积排放量随紫云英施用比例的增加而减小,且MV的N₂O累积排放量为负值。3) CF处理双季稻产量最高,显著高于CK、1/4 MV+3/4 CF和MV;1/2 MV+1/2 CF处理双季稻产量显著高于CK和1/4 MV+3/4 CF;各处理对稻田GWP及GHGI的影响均不显著。 【结论】 通过不同配比紫云英与氮肥配施盆栽试验发现,与CF相比,紫云英与氮肥不同配比对于稻田GWP及GHGI并无显著影响。      

不同有机肥与化肥配施对作物产量及农田氮肥气态损失的影响

【目的】探讨本地区主要类型有机肥与化肥配施对作物产量及农田氮肥气态损失的影响,为不同类型有机肥的科学施用提供理论依据。【方法】2014年10月—2015年9月在山东省中国农业科学院禹城试验基地进行了冬小麦–夏玉米田间小区试验,供试小麦品种为‘济麦22’,玉米品种为‘郑单958’。在常规施氮量 (N 225 kg/季) 基础上,设化肥 (CF)、鸡粪 (CHM)、猪粪 (PM) 和牛粪 (CM) 单施以及化肥分别与3种有机肥配施处理 (化肥氮分别占25%、50%、75%),13个处理;加倍施氮量下,有机肥和化肥单施 (DCF、DCHM、CPM、DCM) 4个处理;1个不施肥处理 (CK),共计18个处理。测定了小麦和玉米产量、N₂O排放通量和NH₃挥发通量。【结果】常规施氮量 (N 225 kg/hm2) 下,单施鸡粪或猪粪的小麦、玉米产量与化肥相当,单施牛粪比化肥处理减产。分别与CF、CHM、PM、CM相比,DCF、DCHM、DPM处理无增产效果,DCM处理玉米表现为增产。猪粪和鸡粪与化肥各配施比例处理的小麦、玉米产量间无显著差异,且均与单施化肥处理相当;牛粪与化肥配施处理的小麦产量随化肥配施比例的提高而提高,玉米产量各配施比例处理间无显著差异。CF处理周年NH₃挥发量为39.63 kg/hm2,是单施有机肥处理的37～53倍;单施化肥处理的NH₃排放系数接近9%左右,单施有机肥处理的NH₃排放系数只有0.2%左右。有机肥与化肥配施的处理周年NH₃挥发总量随化肥配施比例增加而明显增加,当化肥配施比例达到75%时,周年NH₃挥发总量与单施化肥处理相当。CF处理的周年N₂O排放总量为2.85 kg/hm2,高于单施有机肥处理,三种有机肥N₂O周年排放量由大到小依次为猪粪 (2.51 kg/hm2)>鸡粪 (1.91 kg/hm2)>牛粪 (1.85 kg/hm2) 处理;加倍施用化肥和有机肥的N₂O排放量平均为常规施氮量的1.5倍以上。有机肥与化肥配施的处理周年N₂O排放总量随化肥配施比例增加而明显增加,当化肥配施比例达到50%时,周年N₂O排放总量达到或超过了单施化肥处理。CF处理N₂O排放系数为0.4%左右,有机肥处理N₂O排放系数为0.3%左右。有机肥处理的NH₃挥发和N₂O排放主要发生在小麦季,化肥处理主要发生在玉米季。加倍施肥均会明显增加NH₃挥发总量和N₂O排放总量,但不影响二者的排放系数。【结论】不同粪肥与化肥配施对作物产量、田间N₂O排放和NH₃挥发的影响有明显差异。推荐施肥量下,鸡粪或猪粪不配施或配施少量化肥 (< 50%) ,牛粪配施75%左右的化肥可实现与化肥相当的作物产量,同时减少农田氮肥气态损失。     

生物质炭对酸性菜地土壤N2O排放及相关功能基因丰度的影响

【目的】 生物质炭显著影响土壤氧化亚氮 (N₂O) 排放,但关于其相关微生物机理的研究相对匮乏,尤其是生物质炭对酸性菜地土壤N₂O排放的微生物作用机理。本文通过研究氮肥配施生物质炭对酸性菜地土壤N₂O排放以及硝化和反硝化过程相关功能基因丰度的影响,探讨酸性菜地土壤N₂O排放与功能基因丰度的关系,阐释生物质炭对酸性菜地土壤试验N₂O排放的微生物作用机理。 【方法】 在田间一次性施入生物质炭 40 t/hm2,试验连续进行了3年,共9茬蔬菜。设置4个处理:对照 (CK)、氮肥 (N)、生物质炭 (Bc) 和氮肥 + 生物质炭 (N + Bc)。在施用后第三年,采集土壤样品进行室内培养,应用荧光定量PCR技术检测硝化过程氨氧化古菌 (AOA)、氨氧化细菌 (AOB) 功能基因amoA和反硝化过程亚硝酸还原酶基因 (nirK、nirS) 以及N₂O还原酶基因 (nosZ) 等相关功能基因丰度,同时监测土壤pH值、无机氮 (铵态氮、硝态氮) 含量及N₂O排放。 【结果】 与CK相比,生物质炭 (Bc) 处理的土壤有机碳 (SOC) 提高了27.1%,总氮 (TN) 提高了8.2%,amoA-AOB基因丰度显著降低了11.0%,nosZ基因丰度增加了21.2% (P < 0.05),N ₂O排放没有显著变化 (P > 0.05)。与CK相比,施用氮肥 (N) 显著降低土壤pH ( P < 0.05),显著增加土壤无机氮含量、 nirK、nirS和nosZ功能基因丰度以及土壤N₂O累积排放量 (P < 0.05)。与N处理相比,生物质炭与氮肥联合施用 (N + Bc) 处理显著增加 amoA-AOA、amoA-AOB、nirK、nirS和nosZ基因丰度,增幅分别为68.1%、39.3%、21.1%、19.8%、48.4% (P < 0.05),但 ( nirK + nirS)/nosZ的比值降低,同时N₂O累积排放量显著降低33.3% (P < 0.05)。室内培养期间N ₂O排放峰出现在1～5 d,N和N+Bc处理排放速率分别为 N 1.70 × 103和1.76 × 103 ng/(kg·h)。相关分析结果显示,N₂O排放速率与氧化亚氮还原酶的标记基因nosZ基因拷贝数 (P < 0.05)、NH ₄+-N含量 (P < 0.01) 呈显著正相关,与pH呈显著负相关 ( P < 0.01)。 【结论】 在菜地生态系统中氮肥和生物质炭联合施用可以有效缓解菜地土壤酸化,减少菜地土壤N₂O排放,主要归因于反硝化作用nosZ基因丰度增加,(nirK + nirS)/nosZ比值降低。      

北京设施菜地N2O和NO排放特征及滴灌优化施肥的减排效果

【目的】量化设施菜地N₂O、NO排放特征,分析其影响因素,以期为科学评估农田生态系统N₂O、NO排放提供关键参数。【方法】以黄瓜品种‘金胚98’为供试材料,在北京房山区窦店乡的温室大棚内进行了田间试验,供试土壤类型为石灰性褐土,质地为壤土。试验共设4个处理:漫灌,不施氮肥 (CK);漫灌,农民习惯施肥 (FP);滴灌,农民习惯施肥 (FPD);滴灌,优化施氮 (OPTD)。常规氮肥施用量为N 1200 kg/hm2,优化后氮肥施用量为N 920 kg/hm2。70%的化肥氮和钾肥,分6次随灌溉追施。采用自动静态箱–氮氧化物分析仪法,对黄瓜生长季的N₂O、NO排放量进行了田间原位观测,同时监测了5 cm深土壤温度、0—15 cm土层土壤孔隙水分含量,分析了N₂O、NO季节排放与土壤温度和湿度的相关性,比较了不同处理措施的减排效果。【结果】施肥和灌溉后1～2天,N₂O会出现明显的排放高峰,NO排放峰出现在施肥和灌溉后2～4天,对照无明显N₂O、NO排放峰值。CK、FP、FPD和OPTD处理N₂O季节排放量分别为N 7.32、28.69、18.62、12.16 kg/hm2;NO季节排放量分别N 0.32、0.86、0.77和0.70 kg/hm2; NO排放量分别占 (N₂O + NO) 总量的4.2%、2.9%、4.0%、5.4%。相同氮肥施用量条件下,滴灌施肥处理 (FPD) 相比漫灌施肥 (FP),不仅能保持作物产量,而且能减少N₂O、NO排放总量34.4%、9.0%;滴灌施肥条件下,减少40%氮肥投入 (OPTD) 比FPD分别减少N₂O和NO排放34.7%和9.1%。FP、FPD和OPTD处理的N₂O排放系数依次为1.78%、0.94%、0.53%,NO排放系数依次为0.08%、0.06%和0.09%。【结论】京郊设施菜地夏季N₂O排放强,NO排放弱。在不改变施肥量前提下,采用滴灌施肥可在保持作物产量的同时,显著减少N₂O和NO排放。采用滴灌的同时,优化肥料施用量可以进一步减少N₂O、NO排放。     

控释氮肥与水溶肥配施减少设施土壤N2O排放的机理

【目的】控制N₂O排放是提高氮肥利用和环境效益的一个重要任务。在滴灌条件下,研究以控释氮肥替代尿素基施减少设施土壤N₂O排放的机制,并探讨减少氮肥投入的可能性。【方法】在大棚内布设小区试验,供试番茄品种为‘盛世辉煌’,氮肥40%基施,60%分3次随水滴灌追施。试验以不施氮肥为对照 (CK),设:常规化肥用量 (基施尿素,总N量440 kg/hm2,U);常规化肥用量减氮20% (基施尿素,总N量376 kg/hm2,–20%U);控释氮肥常规用量 (基施控释氮肥,总N量440 kg/hm2,CRU);控释氮肥常规用量减氮20% (基施控释氮肥,总N量376 kg/hm2,–20%CRU) 4个处理。施底肥后15天内每天取气体样1次;追肥后每2天取气体样1次,连续取样3次;其余时间间隔5～7天取气体样1次。静态箱–色谱法测定土壤N₂O排放通量;在定植后40、80和120天取土样测定土壤理化性质;用实时荧光定量PCR检测相关功能基因数量变化;收获后测产。【结果】控释氮肥与水溶肥配施导致基肥N₂O排放峰值出现时间从第8～13天延迟到第28～32天,并且显著降低了其N₂O排放峰值,所有处理追水溶肥后均在3～5天出现N₂O排放峰值,而控释氮肥与水溶肥配施降低了此阶段N₂O排放峰值。相同氮肥施用量条件下,控释氮肥与水溶肥配施显著降低了基肥期土壤N₂O排放通量和累积排放量,降低了追肥期土壤N₂O排放通量和累积排放量,显著降低了番茄生长季土壤NH₄+-N和NO₃?-N含量与微生物功能基因AOA amoA、AOB amoA和nirK数量,降低了nirS数量。与U处理相比,CRU处理增加番茄产量和经济效益,生长季土壤N₂O累积排放量减少了24.8%,差异显著,同时显著降低了N₂O排放强度;与–20%U处理相比,–20%CRU处理增加番茄产量和经济效益,N₂O累积排放量减少了22.1%,亦显著降低了N₂O排放强度 (P < 0.05)。【结论】在常规用氮量和减氮20%用量下,以缓释氮肥代替尿素基施,不仅可显著增加番茄的产量和效益,还显著推迟了番茄生长初期N₂O释放高峰的出现,减少了整个生育期N₂O的排放强度和累积排放量。其主要原因在于缓释氮肥有效控制了土壤中NH₄+-N和NO₃?-N含量的变化,进而减少了与硝化和反硝化相关的微生物数量。在使用缓释肥做基肥时,适当减少氮肥投入不会降低番茄的产量。     

基于不同监测与估算方法的设施菜田N2O排放量比较

  【目的】  为了分析微气象学方法中反演式气体扩散模型在设施菜田N₂O排放测定分析中的应用效果及精确度,本研究结合静态箱/气相色谱法同步观测结果,比较了两种观测值之间的差异及其形成的各因素,以验证该方法在测定温室气体排放中的可行性。  【方法】  在设施蔬菜大棚中,设置了施肥区和非施肥区,通过箱式法和微气象学方法分别对设施菜田种植区进行72 h的高频监测和全生长季监测,构建N₂O浓度特征曲线和排放通量特征曲线。  【结果】  田闲期棚区上方3.5 m处N₂O浓度明显低于种植期,但田闲期夜间浓度较高,种植期白天浓度较高。棚室内N₂O浓度随高度增加呈下降趋势,且差异明显,而且都高于棚室外背景浓度。静态箱/气相色谱法和反演式气体扩散模型测得棚区N₂O日排放特征具有较好的一致性,但前者测定结果普遍高于后者,静态箱/气相色谱法测得平均排放通量为252.51 μg/(m2·h),反演式气体扩散模型测得平均排放通量为192.21 μg/(m2·h),前者比后者高26.75%;在设施番茄全生长季观测中,两种方法测定的N₂O排放通量特征曲线趋势一致,静态箱/气相色谱法测得土壤净排放通量为1817.49 g/hm2,排放系数为0.45%;反演式气体扩散模型测得土壤净排放通量为1250.95 g/hm2,排放系数为0.32%,较静态箱/气相色谱法测得结果降低了29%。  【结论】  反演式气体扩散模型、静态箱/气相色谱法对设施菜田种植区N₂O排放通量的测定结果,趋势上一致性较好,但反演式气体扩散模型观测结果明显低于静态箱/气相色谱法,不过反演式气体扩散模型自动化程度高,可以高密监测设施菜田N₂O排放全过程,且适用于较大区域的观测,为建立多元化的N₂O排放监测体系提供了新的研究方法和思路。     

基施控释氮肥提高华北露地大白菜产量并减少土壤NH3和N2O排放

  【目的】  控制土壤氮素气态损失是提升菜地氮肥利用和环境效益的一个重要措施。在滴灌条件下,研究控释氮肥一次性基施和减少氮肥投入对华北地区大白菜土壤NH₃和N₂O排放及其经济效益的影响,为华北地区大白菜生产提供最优氮肥管理方案。  【方法】  在河北赵县设置田间小区试验,4个处理分别为:不施氮(CK);常规施氮(施用尿素,总施氮量为N 400 kg/hm2,基施氮∶追肥氮=4∶6,U);优化施氮(在常规施氮的基础上减氮10%,总施氮量为N 360 kg/hm2,基施氮∶追肥氮=4∶6,90U);控释氮肥一次性基施(减氮10%,总施氮量为N 360 kg/hm2,90CRU) 。采用通气法和密闭式静态箱–气相色谱法,分析了不同处理下土壤NH₃和N₂O排放动态变化及大白菜产量和氮素吸收的差异。  【结果】  U、90U处理基肥期土壤NH₃排放峰出现在基施后3～6天,追肥后峰值出现在施肥后3～5天,而90CRU处理峰值延迟到基施后9～11天出现,且其峰值显著降低。与U处理相比,整个生育期90U处理土壤NH₃排放通量和总量分别降低了11.0%和10.4%,而90CRU处理其排放通量和总量分别显著降低了46.9%和27.6% (P< 0.05)。U、90U处理基肥期土壤N₂O 排放峰值出现在基施后7～9天,追肥后峰值出现在4～6天,而90CRU处理峰值出现在基施后14～17天,其峰值显著降低。施氮处理基肥期NH₃和N₂O排放峰值均高于追肥后。与U处理相比,90U处理土壤N₂O 排放通量和总量分别降低了11.1%和8.8%,90CRU处理其排放通量和总量分别显著降低了50.5%和23.2% (P<0.05)。与U处理相比,90CRU处理大白菜氮素利用率提高了5.7个百分点,产量和净经济效益分别增加了7.8%和8.0%,但差异不显著。相关分析表明,土壤温度和湿度与NH₃和N₂O排放通量成线性正相关关系,由于基肥期土壤温度和湿度高于追肥期,因此基肥期NH₃和N₂O排放通量高于追肥期。土壤脲酶活性与NH₃排放通量间呈线性正相关关系,90CRU处理通过降低其活性而显著降低了NH₃排放通量;土壤NO₃–-N含量和功能基因AOB-amoA和nirK数量与N₂O排放通量呈线性正相关关系,90CRU处理通过降低上述指标而显著降低了N₂O排放通量。  【结论】  控释氮肥一次性基施在减少氮肥和劳动力投入、提高大白菜产量、经济效益与降低土壤NH₃和N₂O排放通量方面起到积极作用,为华北地区秋季大白菜种植提供了有效的氮肥管理方式。     

施肥对云南洱海流域蒜田土壤氨挥发和大蒜产量的影响

[目的]探究不同施肥措施及施氮量对大蒜产量的影响以及蒜田的氨挥发排放特点,实现在保证效益的前提下的最小环境代价.[方法]田间试验在云南省大理市进行,试验设不施肥(CK);常规施肥(N、P2O5、K2O分别为675、180、150 kg/hm2,CF);减少20％的CF处理化肥用量(N、P2O5、K2O分别为540、14...