【摘 要】
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近年来随着集约化农业的快速发展,大量化学氮肥投入带来作物高产的同时,也导致农田面源污染和温室气体排放问题日益突出。探索满足作物高产、农业资源利用高效和低环境负面效应的施肥模式意义重大。因此,本研究在成都平原稻麦轮作系统下开展田间试验,设置不施肥(T0)、单施化肥N(T1)、25%猪粪N+75%化肥N(T2)、50%猪粪N+50%化肥N(T3)、100%猪粪N(T4)、150%猪粪N(T5)、200
【基金项目】
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国家重点研究开发计划(2017YFD0301701); 四川省科技支撑计划(2017SZ0188);
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近年来随着集约化农业的快速发展,大量化学氮肥投入带来作物高产的同时,也导致农田面源污染和温室气体排放问题日益突出。探索满足作物高产、农业资源利用高效和低环境负面效应的施肥模式意义重大。因此,本研究在成都平原稻麦轮作系统下开展田间试验,设置不施肥(T0)、单施化肥N(T1)、25%猪粪N+75%化肥N(T2)、50%猪粪N+50%化肥N(T3)、100%猪粪N(T4)、150%猪粪N(T5)、200%猪粪N(T6)共7个处理,通过连续5年田间原位监测,探究成都平原稻麦轮作系统中不同用量猪粪连续还田条件下农田温室气体CH4、N2O和CO2排放的周年变化特征及其影响因素,以及连续猪粪还田下的综合增温潜势和温室气体排放强度,综合评估猪粪连续还田带来的农业生产效益和环境压力影响,为畜禽废弃物资源化合理利用提供理论依据。主要结果如下:(1)稻麦轮作系统中,不同用量猪粪连续还田下CH4、N2O、CO2排放具有季节性差异,连续5年的周年动态排放特征基本一致。CH4排放集中在稻季,随着猪粪用量增加CH4排放呈显著增加趋势;N2O排放集中于麦季,100%猪粪N处理显著降低了N2O排放,150%和200%猪粪N处理增加了N2O排放;CO2排放麦季高于稻季,猪粪施用增加了CO2排放,其增幅为5.02%~63.49%。N2O和CO2逐年累积排放量持续增加,连续5年排放持续增长未见减缓,而CH4逐年累积排放量猪粪等氮替代处理(25%~100%猪粪N)增幅逐步减缓,但过量猪粪处理(150%和200%猪粪N)未见减缓趋势。(2)稻麦两季CH4、N2O和CO2排放受多种环境和土壤因子影响。日均气温、气箱温度、5cm地温及土壤含水量等均显著影响稻麦两季土壤CH4、N2O和CO2排放;稻麦两季土壤NH4+-N、NO3--N、SOC含量则是影响土壤CH4、N2O、CO2累积排放量的主要因子。猪粪施用量和年限在CH4排放方面产生显著交互效应,且在麦季对N2O和CO2排放有显著交互效应。稻麦轮作猪粪施用量和年限交互效应仅显著影响CH4累积排放量,对N2O和CO2累积排放量无显著影响。(3)连续5年监测结果表明,稻季施用猪粪会增加总增温潜势(GWP),以CH4排放为主(对总GWP的贡献率为85.34%~96.15%),增幅达7.25%~372.13%;麦季适量猪粪与化肥配施(25%~100%猪粪N)可降低总GWP,且对总GWP贡献达90%以上的N2O排放量的降幅也达0.72%~34.74%。就稻麦轮作周年温室气体排放而言,猪粪施用增加总GWP,且以CH4排放为主(对总GWP的贡献率为60.66%~73.29%),其增幅达7.46%~384.44%。(4)稻麦轮作系统中,25%猪粪N+75%化肥N处理(T2)相较于单施化肥(T1)处理5年平均排放强度值(GHGI)提高不显著,稻麦产量则显著提高,是兼顾生产效益和环境效益的最佳有机肥替代无机肥技术模式,50%猪粪N+50%化肥N处理(T3)虽然显著提高了5年GHGI均值,但其对周年GHGI值提高效应不显著,且该处理稻麦产量最高,具备较好的温室气体控制与最优的农学效益,可作为兼顾生产与环境效益的优化施肥技术模式。超过100%猪粪N处理(T4~T6),虽仍有较好的农学效益,但在稻季CH4和麦季N2O排放上具有持续增加效应,且其增温潜势GWP和温室气体排放强度GHGI均有显著增加,不宜在成都平原稻麦轮作体系应用。
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