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文檔簡介
1、人類活動產(chǎn)生的N2O主要來源于農(nóng)田土壤,氮素是農(nóng)田N2O排放最主要的驅(qū)動因素。為了增加小麥和玉米產(chǎn)量,在華北平原小麥-玉米輪作農(nóng)田,氮肥普遍被過量施用。近年來,隨著中國政府對秸稈禁燒力度的加大,小麥、玉米秸稈還田面積逐年擴(kuò)大。目前,有關(guān)小麥-玉米輪作農(nóng)田土壤N2O排放的機(jī)理及其影響因素,還沒有得出一致的結(jié)論。為在小麥-玉米輪作農(nóng)田探索出既能穩(wěn)定作物產(chǎn)量又可減少N2O排放的水氮供應(yīng)模式和秸稈還田方式,本研究設(shè)置了田間和室內(nèi)培養(yǎng)兩個試驗。田
2、間試驗設(shè)傳統(tǒng)施肥(250kg.hm-2)和優(yōu)化施肥(200kg.hm-2,)2個氮水平;開溝20cm深施(K)和表面撒施(S)2種施氮方式;傳統(tǒng)灌溉量(C相當(dāng)于90mm.hm-2)和推薦灌溉量(T相當(dāng)于60mm.hm-2)2個灌水量,共8個處理,分別為TK200、TS200、CK200、CS200、TK250、TS250、CS250、CK250,每個處理3次重復(fù)。室內(nèi)培養(yǎng)試驗以華北平原小麥-玉米輪作農(nóng)田面積較大的潮土和砂姜黑土為供試土壤
3、,每種土壤分別設(shè)置對照(CK,N0)、施肥200kgNhm-2(N200),250kgNhm-2(N250)、玉米秸稈+200kgNhm-2氮肥混施(MN200)、玉米秸稈+250kgNhm-2氮肥混施(MN250)、小麥秸稈+200kgNhm-2氮肥混施(WN200)和小麥秸稈+200kgN hm-2氮肥混施(WN250)共8個處理,每個處理3次重復(fù)。在保持土壤WFPS為80%的條件下連續(xù)培養(yǎng)30d。
田間試驗結(jié)果表明:(1
4、)施肥后灌溉或遇強降雨均可導(dǎo)致農(nóng)田土壤N2O排放量短暫急速增加并形成排放峰,兩個周年試驗期間共產(chǎn)生9個N2O排放峰,其中7個與施肥后強降雨或灌溉事件有關(guān)。(2)作物各生長季間、年際間N2O累積排放量差異顯著。在其它條件相同的情況下,撒施處理N2O累積排放量均高于開溝施肥處理。在玉米季,N2O累積排放量隨施氮量的增加而增加,而小麥季則未發(fā)現(xiàn)類似的規(guī)律。(3)兩個灌水量處理間作物籽粒產(chǎn)量和N2O排放均沒有明顯影響;兩個氮肥用量處理間小麥、玉
5、米籽粒產(chǎn)量也無明顯差異。(4)在所有處理中,年均N2O累積排放量以CS250處理最高,達(dá)到3.39kg.hm-2;CK200處理最低(1.9kg.hm-2),較CS250處理減少了44%,而年均籽粒產(chǎn)量則以TK250處理最高(14659kg.hm-2),其次為CK200處理(14379kg.hm-2)。綜合各方面因素考慮,在傳統(tǒng)灌溉條件下按照200kg N hm-2,進(jìn)行開溝施肥是華北平原小麥-玉米輪作農(nóng)田較為科學(xué)的水氮供應(yīng)模式,既能保
6、持相對高產(chǎn)又能減少氮肥用量和N2O排放。
室內(nèi)試驗結(jié)果顯示:(1)在兩種供試土壤中,施氮處理的N2O累積排放量顯著高于不施氮肥的處理。在砂姜黑土中,當(dāng)施氮量為250kg N hm-2時,玉米或小麥秸稈與氮肥混施處理的N2O累積排放量,較相應(yīng)僅施用氮肥的處理分別增加60%和30%;當(dāng)施氮量為200kg N hm-2時,玉米或小麥秸稈與氮肥混施處理的N2O累積排放量,分別較相應(yīng)僅施氮肥的處理減少20%和50%。在潮土中,不管施氮量
7、高低,小麥秸稈與氮肥混施較相應(yīng)僅施氮肥的處理,N2O累積排放量增加40%~50%,而玉米秸稈與氮肥混施較相應(yīng)僅施氮肥的處理,N2O累積排放量減少10%~20%。(2)在兩種土壤中,氮肥與同一種農(nóng)作物秸稈混施時,施氮量為250kgN hm-2處理的N2O累積排放量較施氮量為200kg N hm-2處理高1.1~3.3倍。(3)對于兩種土壤來說,所有處理16S rRNA的基因豐度在培養(yǎng)過程中均沒有發(fā)生明顯變化,而秸稈與氮肥混施處理的nosZ
8、和nirS基因的平均豐度,均高于對照和僅施用氮肥的相應(yīng)處理。然而,經(jīng)方差分析發(fā)現(xiàn),含有nosZ和nirS基因的反硝化細(xì)菌豐度與土壤N2O的排放沒有顯著相關(guān)性。
綜上所述,本研究豐富了水氮供應(yīng)對華北平原地區(qū)小麥-玉米輪作農(nóng)田N2O排放的影響以及小麥、玉米秸稈與氮肥混施對此輪作體系下農(nóng)田潮土和砂姜黑土N2O排放、反硝化細(xì)菌豐度影響的理論,探索出了一種在保持周年兩熟作物相對高產(chǎn)的前提下,減少農(nóng)田N2O排放較為科學(xué)的水氮供應(yīng)模式。若在
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