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氮肥施用量过多时,氮素就会以不同形式进入环境,对大气和水体产生污染并带来巨大的经济损失。N2O和NO是氮素硝化-反硝化过程的中间产物,农田土壤是NO和N2O的重要排放源,其排放量随施氮量的增加而增加。农田生态系统中N2O排放的研究已经引起了广泛的重视,而对农田土壤NO排放的关注却甚少。评估施肥引起的农田NO排放通量,为科学合理的制定养分管理措施、降低环境污染等具有重要的理论和现实意义。
本试验是在中国科学院常熟农业生态试验站进行,利用田间小区试验,采用静态箱法,对太湖地区稻麦轮作体系下冬小麦田和稻田土壤的NO排放,连续进行了一年半的观测。试验期分为2005~2006麦季,2006年稻季,2006~2007麦季等三个作物季。采用化学发光法—氮氧化物分析仪测定气样中的NO浓度。
麦田土壤NO排放规律的试验设有两个氮水平(135、250kgN·hm-2),两种氮肥品种(尿素、硫酸铵)和对照(CK),共5个处理,3次重复,试验小区完全随机排列。氮肥按照4:3:3的比例分三次施入。对3次施肥后以及整个生育期内,麦田土壤NO的排放规律进行了观测,结果表明:不同施肥时期麦田土壤NO的排放总量不同,基肥期最高,返青肥次之,越冬肥最低。基肥期的NO排放量分别为返青肥和越冬肥的1.8和32倍。与排放总量不同,NO排放率具有明显的年际变化。05~06年3次施肥后的NO排放率大小顺序依次为:基肥>返青肥>越冬肥,而06-07年则为返青肥>基肥>越冬肥。整个生育期内,冬小麦田NO的总排放量占施入氮肥总量的1.6%-3.0%。
研究影响麦田土壤NO排放的几种主要因素表明:(1)氮肥品种有一定的影响,施用硫酸铵的处理其土壤NO的排放低于施用尿素的处理。(2)冬小麦田NO排放量明显受表土温度的影响,有明显的昼夜及月份变化。在温度较低的越冬肥期间(1月份),土壤几乎没有NO排放。冬小麦生长后期(4~5月份),虽然没有氮肥施入,但仍有较大量的NO排放,占整个生育期NO总排放量的66%。(3)在麦季基肥期采用不同氮肥施用方式对土壤NO排放也有影响:尿素表施可明显促进冬小麦田的NO排放,比深施处理平均约高2.2倍。麦田土壤的NO排放与施肥量也密切相关,高肥处理土壤NO的总排放量显著高于低肥处理,总体表现为随着施肥量的增加而增加。氮肥深施和减少施用量均能显著降低麦田土壤的NO排放量。
研究稻季土壤NO排放规律的试验,设两个氮水平(150、330 kgN·hm-2)和对照(CK),共3个处理,4次重复,试验小区完全随机排布。氮肥按照4:3:3的比例分三次施入。结果表明:3次施肥后的NO排放量均较少,其中最大排放通量仅为0.05 mg·m-2·h1。不同施肥时期的土壤NO排放量不同,表现为:基肥>分蘖肥>孕穗肥。烤田期间,随着土壤含水量的减少,NO排放量不断增加。其余的淹水阶段基本没有或仅有极少量的NO排放。但在水稻生长后期,田面无水期间NO排放量稍有增加。整个稻季的NO排放量损失仅占总施氮量的0.01%~0.02%。