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华北春玉米土壤N_2O减排措施研究

刘运通  
【摘要】:我国氮肥施用过量,利用率低,使农田土壤成为重要的N_2O排放源。为提高氮肥利用率,减少农田N_2O排放,本试验研究了九种肥料处理对山西榆次春玉米2007~2010年生长季内土壤N_2O排放的影响,并结合作物产量探索减少N_2O排放的措施。手动静态箱法测定频率低,易漏掉N_2O排放峰。为提高测量质量,本研究利用自动观测系统进行连续观测。利用试验数据校正、验证水氮管理模型(WNMM)并增加包膜肥料N_2O排放模块,寻找合适的管理措施。 主要的研究结果如下: 1、2007~2009年开展了传统施肥(T)和优化减氮(O)施肥对比研究。结果得出O处理在减少氮肥施用量64%的情况下,年均N_2O减排48%,且并未减产。土壤水分和土壤铵态氮含量是N_2O的主要驱动因子。沟施追肥要避开强降雨和立即灌溉,是减少N_2O排放的主要措施。N_2O吸收现象主要发生在玉米生长后期,土壤矿态氮含量小于46.4 mg kg~(-1)时。 2、2009年开展了不同氮磷肥对N_2O排放影响的研究,设有空白(CK)、尿素(U)、尿素加磷肥(NP)和硝酸磷肥(NOP)四个处理。结果得出各处理N_2O排放系数分别为U:0.55%,NP:0.4%,NOP:0.27%。尿素加磷肥较单施尿素有助于减少农田N_2O排放,硝酸磷肥较尿素可以显著减少N_2O排放。与U和NP处理相比,NOP处理可减少农民肥料投入15%和30%,降低N_2O排放42%和26%,且未减产。 3、2009年开展了不同缓/控释肥对N_2O排放影响的研究,设有不施肥(CK)、尿素(U)、硫包衣尿素(SCU)、硝化抑制剂双氰胺DCD+尿素(UDD)和DCD+碳酸氢铵(ADD)五个处理。结果得出各处理N_2O的排放系数为0.15%~0.55%,小于IPCC推荐的1%;硫包衣肥料N_2O减排效果最好,且产量极显著高于其它各施肥处理(P0.01)。硝化抑制剂DCD对土壤硝化作用有较高的抑制作用,显著减少了N_2O排放。 4、根据T和O处理3年的试验数据,校正和验证了水氮管理模型(WNMM)。结果得出校正、验证后WNMM模型可以模拟春玉米土壤N_2O排放和土壤水分、温度和矿态氮的变化。利用验证后的WNMM模型模拟了891种水肥管理情景,得出普通肥料最佳管理措施为:基肥为硝酸磷肥(73.75kg N hm~(-2)),追肥为尿素(129.92 kg N hm~(-2)),播种前和追肥后各灌溉一次,每次灌溉量为100mm。 5、基于硫包膜处理下两年(2009~2010)的试验数据和验证后的WNMM模型增加了包膜控释肥模块。结果表明,只有S型曲线法与所有评价指标均显著相关(P0.05)。综合比较SCU、BMPs、T和O处理得出,硫包衣处理较其它三个处理分别减排N_2O(21.8%~46.8%)、增产(-0.48%~22.2%)、增收(1.8%~28.3%),因此硫包衣肥料是减少春玉米N_2O排放的最佳选择。


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