水肥供應(yīng)對(duì)玉米-小麥輪作系統(tǒng)土壤N2O排放的影響.pdf

1、N2O是一種重要的溫室氣體，N2O導(dǎo)致的全球氣候變暖和臭氧層破壞越來越來越引起人們的重視。而大氣中的N2O主要來自于土壤。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的灌水施肥等因素很大程度上影響了農(nóng)田土壤N2O的排放。在我國陜西關(guān)中地區(qū)，冬小麥—夏玉米輪作的作物種植模式被普遍采用。目前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，普遍存在為了追求高產(chǎn)而盲目投入較多的肥料和灌水，勢必導(dǎo)致肥料浪費(fèi)、加劇土壤N2O的排放。因此，本研究針對(duì)夏玉米-冬小麥輪作體系，采用靜態(tài)箱-氣相色譜法對(duì)不同水肥處理土壤N

2、2O排放進(jìn)行原位連續(xù)觀測，結(jié)合田間試驗(yàn)和室內(nèi)分析，研究夏玉米-冬小麥農(nóng)田系統(tǒng)土壤N2O排放對(duì)水肥供應(yīng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。設(shè)高水、中水、低水（即W1、W0.85、W0.7，玉米季分別為90、76.5、63mm，小麥季分別為140、119、98mm）3個(gè)灌水水平;高氮、中氮、低氮、無氮（即N1、N0.85、N0.7和N0，玉米季分別為300、255、210、0kg·hm-2，小麥季分別為210、178.5、147、0kg·hm-2)4個(gè)施氮水平;高

3、磷、中磷、低磷、無磷即(P1、P0.85、P0.7和P0，玉米季分別為90、76.5、63、0kg·hm-2，小麥季分別為150、127.5、105、0kg·hm-2)4個(gè)施磷水平，采用灌水量、施氮量和施磷量三因素四水平不完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，以期為估算當(dāng)?shù)叵挠衩邹r(nóng)田土壤N2O排放量、探索適宜的減排措施提供依據(jù)。索溫室氣體減排措施，為通過水肥管理改善環(huán)境質(zhì)量提供理論依據(jù)。如下:
　　1.不同水肥處理下，夏玉米—冬小麥輪作體系農(nóng)田土壤N

4、2O排放具有明顯的季節(jié)變化規(guī)律，主要表現(xiàn)為夏季出現(xiàn)最高值，春秋季較低，冬季降為最低。由于夏秋季降雨量較多，玉米季土壤N2O排放出現(xiàn)了多個(gè)峰值，其中主峰值出現(xiàn)在出苗至拔節(jié)階段(2015年7月22日)，次峰出現(xiàn)在拔節(jié)期至抽雄期（2015年8月11日）、抽雄期至灌漿期(2015年8月21日和9月19日)，其他時(shí)期排放水平較低。小麥季土壤N2O排放季節(jié)性波動(dòng)相對(duì)較小，有三個(gè)相對(duì)明顯的排放高峰，主峰出現(xiàn)在拔節(jié)至灌漿階段（2016年4月17日），次

5、峰出現(xiàn)在苗期（2015年10年28日）及越冬期(2016年1月15日)。
　　2.不同水肥處理下玉米季和小麥季的土壤N2O排放總量變化范圍分別為0.24-0.80kg·hm-2、0.19-0.65kg·h m-2;N2O-N排放系數(shù)變化范圍分別為0.08％-0.22％、0.17％-0.26％;尿素?fù)p失率的變化范圍分別為0.16％-0.31％、0.25％-0.33％。
　　3.灌水量對(duì)玉米-、麥整個(gè)生育期土壤N2O排放總量有顯

6、著影響，其影響會(huì)因施肥水平高低而有所不同。玉米季土壤N2O排放總量表現(xiàn)為:在高肥水平下，高水顯著高于低水(P＜0.05);而低肥水平下，高水與低水差異不顯著(P＞0.05)。在中肥(N255kg·hm-2，P2O576.5kg·hm-2)水平下，中水顯著高于低水(P＜0.05);而低肥水平下，中水與低水無明顯差異（P＞0.05）。低肥水平下，高水、中水和低水間無明顯差異。小麥季土壤N2O排放總量表現(xiàn)為:高肥水平下，高水顯著高于低水（P＜

7、0.05）;中肥水平下，中水顯著高于低水(P＜0.05);而低肥水平下，高水、中水和低水間無明顯差異。
　　4.施肥量對(duì)玉米-小麥整個(gè)生育期土壤N2O排放總量的影響因灌水水平升高顯著增加。玉米在高水條件下，高肥比低肥增加65.2％(P＜0.01);中水條件下，中肥比低肥增加41.6％(P＜0.01);而低水條件下，高肥、中肥、低肥施肥處理均顯著高于不施肥處理（P＜0.01）。而各施肥水平間無明顯差異(P＞0.05)。小麥季表現(xiàn)出與

8、玉米季一致的變化趨勢。
　　5.水肥用量對(duì)玉米—小麥全生育期土壤N2O排放總量的交互作用因供應(yīng)水平變化而變化。玉米季、小麥季均表現(xiàn)為，供應(yīng)水平相差30％時(shí)，灌水和施肥單一因素影響均達(dá)到極顯著水平(P＜0.01)，水肥交互作用影響顯著(P＜0.05)。供應(yīng)水平相差15％時(shí)，施肥單一因素達(dá)到顯著水平（P＜0.05），而灌水單因子、水肥交互作用均未達(dá)到顯著水平（P＞0.05）。
　　6.氮磷肥施用對(duì)夏玉米、冬小麥季土壤N2O排放總

9、量的影響表現(xiàn)出一致的變化規(guī)律。氮肥、磷肥單施均促使玉米全生育期土壤N2O排放總量增大，氮肥、磷肥單因子效應(yīng)均達(dá)到顯著水平（P＜0.05），二者間存在明顯的負(fù)交互作用（P＜0.05），導(dǎo)致氮磷肥配施的增加幅度顯著降低。
　　7.土壤水分和土壤溫度是影響土壤N2O排放的主要因子。相關(guān)性分析表明:土壤N2O排放通量與土壤無機(jī)氮含量（硝態(tài)氮、銨態(tài)氮）無明顯的相關(guān)性（P＞0.05），與0-10cm的土壤充水孔隙度有顯著的正相關(guān)（P＜0.05

10、），與10-20cm的WFPS無顯著相關(guān)性(P＞0.05)。與5cm、10cm、15cm、20cm、25cm土層溫度均顯著相關(guān)性（P＜0.05）。
　　8.灌水量對(duì)玉米-小麥整個(gè)生育期籽粒產(chǎn)量的影響會(huì)因施肥水平高低而有所不同。玉米在高肥水平下，高水相比低水，顯著提高了籽粒產(chǎn)量(P＜0.05);低肥水平下，高水比低水顯著增加(P＜0.05)。中肥與低肥水平下，中水與低水差異性均不顯著(P＞0.05)。低肥水平下，高水＞中水＞低水(P

11、＞0.05)。灌水對(duì)小麥季的籽粒產(chǎn)量的影響有著相同的結(jié)果。
　　9.施肥量對(duì)玉米-小麥作物產(chǎn)量的影響因灌水水平變化而變化。玉米和小麥表現(xiàn)出一致的變化規(guī)律:高水與低水條件下，高肥均顯著高于低肥(P＜0.05)。而小麥在低水條件下，高肥相比低肥，籽粒產(chǎn)量都無明顯差異（P＞0.05）。中水條件下，中肥比低肥顯著增加;低水條件下，中肥與低肥無顯性差異。低水條件下，高肥、中肥、低肥均比不施肥顯著增加，而施肥間差異性不明顯。水肥用量供應(yīng)水平相

12、差15％和30％時(shí)，灌水、施肥、水肥交互對(duì)玉米和小麥產(chǎn)量的影響均達(dá)到顯著（P＜0.05）。
　　10.氮磷肥配施對(duì)小麥和玉米季產(chǎn)量的影響表現(xiàn)出相同的規(guī)律:施氮相比不施氮顯著增加了作物產(chǎn)量:不施磷條件下，兩者差異性極顯著(P＜0.01);而施磷條件下，兩者差異性顯著(P＜0.05)。磷肥的影響因氮肥用量而變:不施氮條件下，施磷較不施磷處理，作物產(chǎn)量顯著增加(P＜0.05);施氮條件下作物產(chǎn)量無顯著差異(P＞0.05)。氮肥、磷肥及氮