中国农业科学 ›› 2023, Vol. 56 ›› Issue (16): 3156-3167.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.16.009
刘高远1,2(), 和爱玲1, 杜君1, 吕金岭1, 聂胜委1, 潘秀燕3, 许纪东3, 李珏4, 杨占平1(
)
收稿日期:
2022-08-25
接受日期:
2022-11-10
出版日期:
2023-08-16
发布日期:
2023-08-18
通信作者:
联系方式:
刘高远,E-mail:liugaoyuan678@163.com。
基金资助:
LIU GaoYuan1,2(), HE AiLing1, DU Jun1, LÜ JinLing1, NIE ShengWei1, PAN XiuYan3, XU JiDong3, LI Jue4, YANG ZhanPing1(
)
Received:
2022-08-25
Accepted:
2022-11-10
Published:
2023-08-16
Online:
2023-08-18
摘要:
【目的】探究有机肥替代化肥条件下砂姜黑土区小麦-玉米轮作系统N2O排放特征及与土壤环境因子的关系,为实现农田温室气体减排提供理论依据。【方法】以砂姜黑土区小麦-玉米轮作系统为研究对象,采用静态箱-气相色谱法与常规土壤参数分析相结合,研究不施肥(CK)、常规施肥(CF)、有机肥氮替代20%化肥氮及有机肥氮替代40%化肥氮(R2FM及R4FM,有机肥于小麦季施用)对小麦-玉米轮作系统N2O排放的影响及与关键驱动因子的关系。【结果】R2FM及R4FM处理小麦产量显著高于CF处理,增幅分别为12.2%和10.2%,而不同施肥处理之间玉米产量无显著差异。CK、CF、R2FM及R4FM处理周年N2O平均排放通量分别为5.9、50.3、43.9及39.6 μg·m-2·h-1,其中小麦季为3.1、23.6、25.0及26.4 μg·m-2·h-1,玉米季为8.8、77.0、62.8及52.9 μg·m-2·h-1;不同施肥处理下N2O排放通量与土壤NO3--N含量呈极显著正相关,同时还与小麦季土壤温度、玉米季土壤含水量呈显著或极显著正相关。CF、R2FM及R4FM处理周年N2O累积排放量分别为2.38、2.44及2.53 kg·hm-2,较CK处理(0.56 kg·hm-2)显著增加325%—354%,N2O-N排放系数为0.40%—0.44%,但CF、R2FM及R4FM处理之间周年N2O累积排放量、N2O-N排放系数均无显著差异。不同施肥处理下季节性N2O累积排放量存在差异,与CF处理相比,R2FM及R4FM处理在小麦季N2O累积排放量分别显著提高28.3%和62.6%,且二者N2O-N排放系数(0.35%和0.41%)显著增加,而在玉米季N2O累积排放量分别显著降低15.8%和33.8%;N2O累积排放量与小麦季土壤全氮、碱解氮、微生物量碳含量及玉米季土壤全氮含量呈显著或极显著正相关,而与玉米季土壤有机碳含量呈显著负相关。【结论】在有机肥氮替代化肥氮条件下,优化小麦季施肥管理是减少砂姜黑土区小麦-玉米轮作系统N2O排放的关键。
刘高远, 和爱玲, 杜君, 吕金岭, 聂胜委, 潘秀燕, 许纪东, 李珏, 杨占平. 有机肥替代化肥对砂姜黑土区小麦-玉米轮作系统N2O排放的影响[J]. 中国农业科学, 2023, 56(16): 3156-3167.
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表2
N2O排放通量与土壤温度、体积含水量及无机氮之间的相关性"
时期 Stage | 处理 Treatment | T | VWC | NO3--N | NH4+-N |
---|---|---|---|---|---|
小麦季 Wheat season | CK | 0.19 | 0.20 | 0.31* | 0.09 |
CF | 0.51** | 0.26 | 0.58** | 0.22 | |
R2FM | 0.44** | 0.18 | 0.52** | 0.16 | |
R4FM | 0.40** | 0.07 | 0.49** | 0.13 | |
玉米 Maize season | CK | 0.10 | 0.23 | 0.28* | 0.12 |
CF | 0.18 | 0.54** | 0.72** | 0.17 | |
R2FM | 0.21 | 0.35* | 0.83** | 0.20 | |
R4FM | 0.17 | 0.36* | 0.65** | 0.18 | |
周年 Annual | CK | 0.13 | 0.22 | 0.30* | 0.11 |
CF | 0.27 | 0.35* | 0.52** | 0.19 | |
R2FM | 0.24 | 0.23 | 0.57** | 0.17 | |
R4FM | 0.22 | 0.14 | 0.45** | 0.16 |
表3
不同处理对N2O累积排放量及N2O-N排放系数的影响"
时期 Stage | 处理 Treatment | 施氮量 N dosage (kg·hm-2) | 累积排放量 Cumulative emission (kg·hm-2) | 排放系数 Emission factor (%) |
---|---|---|---|---|
小麦季 Wheat season | CK | 0 | 0.32±0.07d | / |
CF | 225 | 0.99±0.11c | 0.30±0.02c | |
R2FM | 270 | 1.27±0.14b | 0.35±0.01b | |
R4FM | 315 | 1.61±0.19a | 0.41±0.03a | |
玉米 Maize season | CK | 0 | 0.24±0.04d | / |
CF | 225 | 1.39±0.16a | 0.51±0.02a | |
R2FM | 180 | 1.17±0.08b | 0.52±0.02a | |
R4FM | 135 | 0.92±0.10c | 0.50±0.01a | |
周年 Annual | CK | 0 | 0.56±0.05b | |
CF | 450 | 2.38±0.12a | 0.40±0.02a | |
R2FM | 450 | 2.44±0.09a | 0.42±0.01a | |
R4FM | 450 | 2.53±0.16a | 0.44±0.03a |
表4
不同处理下土壤基本性质的变化"
时期Stage | 处理Treatment | pH | OC (g·kg-1) | TN (g·kg-1) | C/N | AHN (mg·kg-1) | MBC (mg·kg-1) |
---|---|---|---|---|---|---|---|
小麦季 Wheat season | CK | 6.94±0.07a | 6.26±0.20d | 0.45±0.02d | 13.9±0.8a | 62.2±10.8c | 76.0±9.1c |
CF | 6.65±0.05b | 6.97±0.44c | 0.68±0.04c | 10.3±0.4c | 95.6±8.5b | 120.5±16.0b | |
R2FM | 6.70±0.14b | 8.85±0.18b | 0.77±0.03b | 11.5±0.5b | 121.1±12.2a | 169.4±19.3a | |
R4FM | 6.72±0.11b | 9.36±0.32a | 0.80±0.05a | 11.7±0.7b | 134.9±15.9a | 187.8±22.4a | |
玉米季 Maize season | CK | 6.96±0.06a | 6.32±0.19c | 0.43±0.10b | 14.7±1.3a | 66.7±6.2b | 82.3±7.2b |
CF | 6.61±0.15b | 7.10±0.21b | 0.69±0.05a | 10.1±1.0b | 103.4±12.7a | 131.1±15.6a | |
R2FM | 6.67±0.04b | 8.71±0.35a | 0.72±0.08a | 12.1±0.8a | 118.7±11.5a | 148.2±13.3a | |
R4FM | 6.68±0.08b | 9.12±0.27a | 0.74±0.04a | 12.3±1.5a | 122.6±9.4a | 154.7±10.1a |
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