氮肥基追比对砂壤和轻壤质麦田温室气体排放和氮素利用的影响

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针对华北平原小麦生产过程中氮肥施用不合理,造成产量不高、肥料利用率低、温室气体排放增加等问题,本文采用田间试验和室内分析相结合的研究方法,以两季冬小麦为研究对象,选取砂壤质和轻壤质两种质地土壤,每个质地土壤上分别设置5个氮肥处理,即不施氮肥(N0)、氮肥基追比3:7(N3:7)、氮肥基追比4:6(N4:6)、氮肥基追比5:5(N5:5)和氮肥基追比6:4(N6:4)。通过两年试验,研究麦田温室气体排放规律、综合增温潜势、土壤氮素动态变化、产量形成和氮素利用等,研究结果为土壤质地确定合理氮肥基追比例、减排农业温室气体、提高氮素利用提供科学依据。得到的主要结果如下:(1)麦田土壤是N2O和CO2的排放源,CH4的吸收汇。施肥和灌溉后N2O和CO2排放增加,CH4吸收减少。两年平均结果表明,施氮处理N2O和CO2累积排放量分别较NO增加122.64%~161.29%和43.54%~53.00%;相同处理下,轻壤质的N2O和CO2累积排放量较砂壤质分别提高16.98%~33.88%和16.35%~21.52%。施用氮肥抑制了土壤CH4的吸收,施氮处理两年平均CH4累积吸收量较NO减少11.76%~22.52%。轻壤质CH4累积吸收量低于砂壤质。(2)砂壤质土壤上,N3:7处理的两年平均土壤N2O、CO2和CH4累积排放量及综合增温潜势均最低,分别较其他施氮处理降低1.67%~11.28%、2.41%~3.45%、3.96%~8.24%和2.42%~3.77%。N3:7处理的土壤硝态氮和铵态氮表层残留较少,成熟期N3:7处理的土壤硝态氮和铵态氮较其他施氮处理降低15.76%~31.23%和1.17%~4.67%。两季小麦产量、植株氮素积累量和氮素利用率均以N3:7表现较优,产量及植株氮素积累量分别较其他施氮处理增加1.02%~8.74%和5.19%~26.02%。(3)轻壤质土壤上,两年平均土壤N2O、CO2和CH4累积排放量及综合增温潜势均以N4:6较低,分别较其他施氮处理降低0.69%~11.11%、0.89%~5.27%、1.12%~3.45%和0.88%~5.50%。施氮处理中,N4:6的土壤无机氮利用较高,成熟期该处理的土壤硝态氮和铵态氮较其他施氮处理降低7.06%~21.55%和0.98%~3.53%;两季小麦产量、植株氮素积累量和氮素利用率表现较优,产量及植株氮素积累量分别较其他施氮处理增加6.61%~14.77%和12.65%~29.43%。综上,施用氮肥和土壤质地对麦田温室气体排放、土壤无机氮、小麦生长和氮素利用均有显著影响,不同土壤质地适宜氮肥基追比不同。因土壤质地的差异,两种质地土壤温室气体排放总量、小麦产量和植株氮素积累均为轻壤>砂壤,说明轻壤质地土壤的小麦高产潜力大于砂壤质,更利于小麦生长发育。砂壤质和轻壤质土壤上分别选择氮肥基追比3:7和4:6既能保证小麦稳高产,又能减少温室气体排放,对环境友好,两种质地土壤建议分类进行氮肥基追比管理。
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