减量施氮与间作大豆对华南地区甜玉米连作农田N2O排放的影响

通过3季大田试验,采用静态箱?气相色谱法对比研究了两种施氮水平[300 kg(N)?hm?2,N0;360 kg(N)?hm?2,N1]和3种种植模式[甜玉米∶大豆按2行∶3行(S2B3)和2行∶4行(S2B4)行数比间作,甜玉米单作(SS)]对华南地区甜玉米连作农田N2O排放情况的影响。结果表明,相比常规施氮,减量施氮显著降低了土壤N2O的全球增温潜势(GWPN2O,kg?hm?2),其中S2B4-N0的减排效果最好,其3季的土壤GWPN2O依次比S2B4-N1减少66.31%、84.08%和51.31%。种植模式对GWPN2O没有显著影响;间作和减量施氮均显著降低了单位产量的GWPN2O(即N2O排放强度,GHGIN2O,kg?t?1),其中S2B4-N0的减幅最大,其3季平均的GHGIN2O分别比SS-N0和S2B4-N1降低71.60%和71.21%;减量施氮不会影响作物产量且间作系统的土地当量比(LER)均大于1。因此,减量施氮下的甜玉米||大豆间作不仅能保证作物产量,提高土地利用率,而且能降低土壤N2O的排放,其中减量施氮水平下的甜玉米||大豆2行∶4行间作模式(S2B4-N0)的效益最佳。     

减量施氮与间作大豆对蔗田碳平衡特征的影响

为了研究氮肥投入及豆科作物间作对蔗田碳汇的影响,通过2年(2012—2013年)的大田试验,采用投入产出平衡法(即将作物生育期内的碳投入与碳产出进行量化分析),探讨2个蔗田施氮水平[300 kg·hm?2(减量施氮)和525 kg·hm?2(常规施氮)]和4种种植模式(甘蔗单作、大豆单作、甘蔗||大豆1行︰1行间作及甘蔗||大豆1行︰2行间作)下蔗田生态系统碳的输入和输出特征。结果表明,两种施氮处理甘蔗||大豆1︰2间作模式碳输入量均显著高于甘蔗单作和甘蔗||大豆1︰1间作模式。2012年减量施氮处理甘蔗||大豆1︰2间作模式碳输出量显著低于甘蔗单作和甘蔗||大豆1︰1间作模式,2013年差异不显著;甘蔗收获后,减量施氮处理甘蔗||大豆两种间作模式土壤碳截存量均显著高于甘蔗单作。甘蔗||大豆间作生态系统的碳收支与平衡分析表明,减量施氮处理甘蔗||大豆1︰2间作模式净碳固定量2012年为2 956.35 kg·hm?2,2013年为872.59 kg·hm?2。减量施氮处理甘蔗||大豆1︰2间作模式下农田固碳潜力大于其他处理,从农业可持续发展角度考虑,该模式具有一定的生态合理性。     

减量施氮与间作大豆对华南地区甜玉米农田氮平衡的影响

本文在广东广州华南农业大学试验中心,通过大田定位试验(2015—2016年两年4季)对比了两种施氮水平[减量施氮(300 kg·hm~(-2),N1)和常规施氮(360 kg·hm~(-2),N2)]、3种种植模式[甜玉米单作(SS)、甜玉米//大豆2∶3间作(S2B3)、甜玉米//大豆2∶4间作(S2B4)]农田生态系统的氮素输入、输出和平衡状况,旨在为减少化学氮肥投入水平,提高氮素利用效率,在华南地区发展环境友好型的玉米可持续生产模式提供科学依据。结果表明:1)减量施氮与甜玉米//大豆间作降低了系统氮素总输入量,大豆固氮和秸秆还田降低了化肥氮输入的比重,与常规施氮相比,减量施氮下SS、S2B3和S2B4的化肥氮输入占年均氮素总输入的比例分别下降3.24%、3.64%和3.77%。2)间作大豆增加了系统籽粒氮素累积量,N1和N2处理甜玉米//大豆间作的年均籽粒氮素累积量分别是单作甜玉米的2.43倍和2.18倍;减量施氮与甜玉米//大豆间作能降低甜玉米农田氮素损失,N1和N2处理甜玉米//大豆间作的年均氨挥发量分别比单作甜玉米低39.02%和27.26%;间作甜玉米的氮淋溶量比单作低13.85%。3)减量施氮与间作大豆显著降低了系统氮素盈余量,S2B3-N1、S2B3-N2和S2B4-N1、S2B4-N2年均氮素盈余量分别为71.03 kg·hm~(-2)、133.7 kg·hm~(-2)和42.87 kg·hm~(-2)、100.64 kg·hm~(-2),分别比SS处理N1和N2的平均值减少81.27%、64.75%和88.69%、73.47%。因此,减量施氮甜玉米//大豆间作模式能维持系统作物产量、减少生产成本、降低环境污染风险,具有较高的经济和生态效益。