





中国农业科学 ›› 2024, Vol. 57 ›› Issue (18): 3642-3653.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2024.18.010
鲁科丹1,2,3(
), 路远4, 王蕊1,5, 党廷辉1,5(
)
收稿日期:2023-10-09
接受日期:2023-12-18
出版日期:2024-09-16
发布日期:2024-09-29
通信作者:
联系方式:
鲁科丹,Tel:17855808062;E-mail:lukedan21@mails.ucas.ac.cn。
基金资助:
LU KeDan1,2,3(
), LU Yuan4, WANG Rui1,5, DANG TingHui1,5(
)
Received:2023-10-09
Accepted:2023-12-18
Published:2024-09-16
Online:2024-09-29
摘要:
【目的】探讨不同氮素管理模式对玉米产量、N2O排放的影响,为黄土旱塬区合理施用氮肥和减缓温室气体排放提供理论依据。【方法】依托中国科学院长武黄土高原农业生态试验站,以春玉米先玉335为研究对象,开展为期2年的田间定位试验。试验共设置5种不同氮素管理模式:不施氮(no fertilizer)、传统施氮(Con,250 kg N·hm-2)、减量施氮(Opt,200 kg N·hm-2)、减量施氮+缓控释肥(Opt+SR,200 kg N·hm-2)、减量施氮+硝化抑制剂(Opt+DCD,200 kg N·hm-2)。用静态箱-气相色谱法监测N2O排放通量,并计算全球增温潜势和N2O气体排放强度,分析不同氮素管理模式对春玉米产量和N2O排放的影响。【结果】(1)氮肥施用后N2O排放迅速升高,在施肥后2 d左右达到峰值,维持10 d后快速下降。减量施氮模式显著降低N2O排放量(P<0.05)。与Con处理相比,Opt、Opt+DCD和Opt+SR处理N2O排放量降低幅度分别为21.4%、27.6%和26.0%。Con、Opt、Opt+DCD和Opt+SR处理的N2O增温潜势依次为425.01、334.01、307.83、314.57 kg CO2-eq·hm-2。与Con处理相比,Opt+DCD显著降低了N2O排放强度,降幅为30.1%(P<0.05)。(2)N2O排放量与表层土壤NH4+-N含量呈极显著正相关(P<0.01),而与土壤水分、温度无明显相关性。(3)与Con处理相比,Opt、Opt+DCD和Opt+SR处理能显著提高氮肥农学效率(增幅依次为25.5%、25.7%、22.2%)及氮肥偏生产力(增幅依次为29.9%、28.7%、25.4%)(P<0.05),但对春玉米的产量无显著影响。【结论】在黄土旱塬地区,适当减量施氮、缓控释肥及添加硝化抑制剂均能取得N2O减排和玉米增产的效果,其中减氮20%并添加硝化抑制剂在保证玉米产量的同时,N2O减排效果最好。
鲁科丹, 路远, 王蕊, 党廷辉. 不同氮素管理模式对黄土旱塬春玉米产量及N2O排放的影响[J]. 中国农业科学, 2024, 57(18): 3642-3653.
LU KeDan, LU Yuan, WANG Rui, DANG TingHui. Effects of Different Nitrogen Application Patterns on Yield and Nitrous Oxide Emission of Spring Maize in Dryland Farming of the Loess Plateau[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2024, 57(18): 3642-3653.
表1
玉米生长季内N2O综合排放特征"
| 处理 Treatment | 累积排放量 Accumulated emission (kg·hm-2) | 排放系数 Emission factor (%) | 增温潜势 Global warming potential (kg CO2-eq•hm-2) | 排放强度 Greenhouse gas intensity (kg CO2-eq•kg-1) |
|---|---|---|---|---|
| No fertilizer | 0.77c | - | 229.35c | 0.032a |
| Con | 1.43a | 0.26a | 426.14a | 0.018b |
| Opt | 1.12bc | 0.18b | 333.76bc | 0.014c |
| Opt+DCD | 1.03b | 0.13b | 306.94b | 0.013c |
| Opt+SR | 1.06bc | 0.11b | 315.88bc | 0.014c |
表2
N2O排放通量与温度和氮底物关系"
| 项目 Item | 处理 Treatment | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| No fertilizer | Con | Opt | Opt+DCD | Opt+SR | |
| WFPS | -0.065 | -0.134 | -0.05 | -0.189 | -0.063 |
| 箱温 Box temperature | -0.086 | -0.163 | -0.303 | -0.555** | -0.435* |
| 10 cm地温 10 cm underground temperature | -0.099 | -0.042 | -0.405* | -0.520** | -0.469* |
| NO3--N | 0.027 | -0.211 | 0.097 | -0.338 | -0.197 |
| NH4+-N | 0.200 | 0.465** | 0.606** | 0.738** | 0.621** |
表3
不同氮肥管理模式对玉米产量和氮肥农学效率的影响"
| 处理 Treatment | 2019 | 2020 | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 产量Yield (t•hm-2) | NAE (kg•kg-1) | NPFP (kg•kg-1) | 产量Yield (t•hm-2) | NAE (kg•kg-1) | NPFP (kg•kg-1) | |
| No fertilizer | 3.20±1.99a | 3.86±1.57a | ||||
| Con | 12.43±0.53b | 36.95a | 49.74a | 10.57±0.59b | 26.85a | 42.29a |
| Opt | 12.50±0.43b | 46.52b | 62.51b | 11.35±1.19b | 37.43a | 56.74b |
| Opt +DCD | 13.87±0.41b | 53.36c | 69.35c | 9.98±1.25b | 30.61a | 49.91ab |
| Opt +SR | 13.21±0.33b | 50.05bc | 66.04bc | 9.99±2.96b | 30.63a | 49.94ab |
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