不同施氮方式对典型黑土春玉米农田N_2O、CO_2排放及氮平衡的影响

【摘要】本研究采用静态箱-气相色谱法,对典型黑土区春玉米农田在不同施氮方式条件下全生育期CO2和N2O两种主要温室气体的排放通量进行了连续观测,研究不同氮肥施用方式对各处理N2O和CO2排放通量的影响,对黑土玉米农田土壤温度和土壤水分含量与CO2和N2O排放通量的关系以及氮肥施用对全生育期土壤无机氮动态变化及氮素平衡的影响进行了探讨。主要的研究结果如下：1.各处理中玉米生长各生育期N2O排放量变化趋势为单峰型曲线。不同施氮水平,NO2排放通量平均值表现为N240>N180>N0,不同施氮方式,表现为BU(40%B+60%T)>BU100%B>40%BU+60%CRU(B)>CRU100%(B),其变化趋势随温度与降水的增加而增加。从玉米整个生育期来看,各处理的N2O排放量大致表现为抽雄吐丝(7～8月)>拔节期(6～7月)>灌浆期(8～9月)≈苗期(5～6月)>成熟期(9～10月),氮肥施用对玉米生育中期和前期农田土壤N2O排放通量的影响明显大于生长后期,各处理N2O排放通量在拔节期和抽雄期存在显著差异2.从玉米苗期到成熟期,各处理CO2排放通量的动态变化都呈现低-高-低单峰型曲线,变化范围为327.60-1787.68mgC·m-2·h-1.整个生长期,不同施氮水平,CO2排放通量平均值表现为N240>N180>N0；不同施氮方式,表现为BU100%B>BU(40%B+60%T)>40%BU+60%CRU(B)>CRU100%(B).氮肥施用量以及普通尿素使用比例越高,CO2的排放通量越大；CO2通量的季节变化趋势随降雨量的增加而增加。玉米整个生育期,各处理CO2排放通量大体表现为抽雄吐丝期>拔节期>苗期>灌浆期>成熟期,玉米生长前期CO2排放通量的变化幅度大于后期。各处理CO2排放通量在拔节期和抽雄期存在显著差异。3.土壤水分含量对春玉米生长季典型黑土农田CO2和N2O排放通量的影响相对复杂,在适宜的水分条件下,CO2、N2O排放通量随土壤水分增加而增大,当水分达到一定的范围时,CO2、N2O排放通量则会随之增大而减少。控释氮肥的养分释放与土壤温度呈显著正相关关系,因此施用控释氮肥的40%BU+60%CRU(B)处理和CRU100%(B)处理N2O排放量与土壤温度显著相关;各处理土壤CO2排放量与土壤含水量的相关性较土壤温度更高,表现为较高的土壤温度与相对低的土壤湿度有利于各处理的CO2排放。4.本研究结果显示,在典型黑土农田使用控释氮肥能有效维持春玉米生育期各层土壤的无机氮(NH4+-N.N03–N)含量水平,对保持土壤的供氮水平有利。同施氮方式的处理6N240BU(40％B+60％T)与处理2N180BU(40％B+60％T)相比,氮素表观损失率增加32.1kg.hm2,说明氮肥损失随着施氮量的增加而增加；处理5CRU10％(B)和处理4BU100%B比较,氮素表观损失率降低12.1kg·hm2,说明在相同施氮水平下,使用控释氮肥能够有效降低过多氮素在土壤中的残留。5.对本试验各处理土壤-作物体系中氮素平衡的计算结果表明,控释氮肥显著提高了氮素的利用效率,同时玉米收获后残留在土壤中的无机氮含量明显减少,总体氮素损失量降低。其中普通尿素40%+控释尿素60%混合搭配作基肥一次性施入,氮肥利用率、农学效率、生理利用率和偏生产力均最高,分别为42.6%、19.6kg/kg、46.0%和63.7kg/kg6.在一定范围内,玉米产量随着施氮量的增加而增加,但过量氮肥增产效果并不显著。不同处理下玉米生物产量和经济产量最高的是N18040％BU+60％CRU(B)处理,其次是N180BU(40％B+60％T)处理。其中40％BU+60％CRU(B)处理显著提高了氮肥利用效率和经济效益,同时显著降低了土壤N2O及CO2排放量,并降低了土壤N2O的排放系数。该处理较好的控制了玉米全生育期土壤中硝态氮含量,减少土壤中无机氮的淋溶的风险,是黑土玉米农田经济效益最优的氮肥施用方式。
【作者】郑雨；
【导师】唐树梅；韩晓增；
【作者基本信息】海南大学，土壤学，2014，硕士
【关键词】N2O；CO2；典型黑土；春玉米；控释尿素；氮素平衡；

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