控释肥料对稻田氧化亚氮排放的影响

采用静态箱法研究了控释肥料和常规肥料处理对华南赤红壤发育的稻田N₂O排放的影响. 结果表明,施用控释肥处理与非包膜复合肥处理,在水稻移栽后10 d内水层中NH₄+-N和NH₃--N浓度间差异达极显著水平,各处理水层中NH₃--N浓度与2 d后或当天N₂O排放量间的偏相关系数达极显著水平.包膜型控释肥比未包膜复合肥能极显著地降低稻田N₂O的排放量.在施肥后100 d内,控释肥的N₂O累积排放量仅为未包膜型复合肥料的13.45%～21.26%,是尿素处理的71.17%～112.47%.复合肥处理的N₂O排放主要集中在施肥后1～25d和水稻晒田期间,控释肥在此时期的排放量显著降低,尿素处理则延缓并减小了N₂O排放峰.控释肥一次施用和尿素分次施用都能减少N₂O排放.     

控释肥及其与尿素配合施用对水稻生长期N_2O排放的影响

通过田间试验,采用静态箱法研究相同施氮量条件下,施用尿素、控释肥及尿素与控释肥配施(尿素与控释肥以3:7配合施用)对稻田N2O排放的影响.结果表明:与单施尿素处理相比,配施处理和控释肥处理水稻生长期N2O排放量分别减少40.4%和59.6%(P<0.05),其中烤田期分别减少65.1%和83.9%;与配施处理相比,施用控释肥处理N2O排放量略微减少(P>0.05),其中烤田期减少53.9%.施用控释肥可增加水稻产量,与尿素处理相比,施用控释肥和配施处理水稻产量分别增加7.8%和9.8%(P>0.05).施用控释肥使土壤无机氮峰值出现时间延后,烤田期N2O排放减少.水稻生长期N2O排放通量与土壤氧化还原电位(Eh)和土壤温度均无明显相关性(P>0.05).     

三种控释肥在赤红壤中的氧化亚氮排放

采用静态箱收集和对比法,研究了无作物种植条件下包膜与否对高氮、均衡及高钾3种氮磷钾配比复合肥在华南赤红壤发育的菜园土中氧化亚氮(N2O)排放情况.结果表明:肥料氮磷钾配比不同,N2O排放量差异显著,3种类型复合肥N2O累积排放量表现为均衡型≥高氮型＞高钾型;同一类型复合肥,包膜控释能显著降低N2O排放量,包膜控释高氮、均衡及高钾型复合肥N2O排放总量分别为不包膜复合肥N2O排放量的34.4％、30.5％和89.3％;与不包膜相比,复合肥包膜能降低肥料在土壤中的N2O日排放通量,滞后和削减N2O排放高峰,减少土壤氮素损失以及由N2O排放造成的全球增温潜势.     

控释肥及其与尿素配合施用对水稻生长期N2O排放的影响

通过田间试验,采用静态箱法研究相同施氮量条件下,施用尿素、控释肥及尿素与控释肥配施(尿素与控释肥以3∶7配合施用)对稻田N₂O排放的影响.结果表明：与单施尿素处理相比,配施处理和控释肥处理水稻生长期N₂O排放量分别减少40.4%和59.6%（P<0.05）,其中烤田期分别减少65.1%和83.9%;与配施处理相比,施用控释肥处理N₂O排放量略微减少（P>0.05）,其中烤田期减少53.9%.施用控释肥可增加水稻产量,与尿素处理相比,施用控释肥和配施处理水稻产量分别增加7.8%和9.8%（P>0.05）.施用控释肥使土壤无机氮峰值出现时间延后,烤田期N₂O排放减少.水稻生长期N₂O排放通量与土壤氧化还原电位（Eh）和土壤温度均无明显相关性（P>0.05）.     

控释肥料对覆膜栽培稻田N2O排放的影响

采用静态箱-气相色谱法,研究了控释肥料对四川丘陵地区覆膜节水高产栽培稻田N₂O排放的影响.结果表明: 稻田施用尿素及控释肥料后水稻生长期N₂O排放总量分别为(38.2±4.4)和(21.5±5.2) mg N·m^-2;施用尿素处理N₂O排放系数为0.25%,施用控释肥料处理N₂O排放系数为0.14%,减少了43.6%(P<0.05),其中烤田前减少了49.6%(P<0.05);控释肥料可抑制施肥引起的N₂O排放峰值,降幅达52.6%;控释肥料对水稻不同生长季节土壤微生物生物量氮、NH₄⁺-N含量和水稻产量均无显著影响;N₂O排放与5 cm土壤温度、土壤Eh值无显著相关性.     

控释肥施用对土壤N2O排放的影响——以华北平原冬小麦/夏玉米轮作系统为例

控释肥作为一种能够提高肥料利用率、保障作物产量和节约劳动力的新型肥料已经在作物生产中得到广泛应用,而控释肥对土壤N_2O排放影响结果的差异使其成为当前科学评估控释肥施用环境效应的焦点问题之一。因此,旨在探讨不同种类控释肥及氮素水平施用对华北平原冬小麦/夏玉米轮作系统土壤N_2O排放的影响,为科学评价控释肥施用的环境效应及其推广应用提供科学依据。本研究监测采用静态暗箱—气相色谱法对不同控释肥施用下土壤N_2O排放、环境因素以及产量进行了周年监测,探讨了不同处理(对照处理(CK)、控释肥处理1(CRF1)、优化控释肥处理1(80%CRF1)、优化控释肥处理2(80%CRF2)和控释肥处理3(CRF3+尿素))下土壤N_2O排放特征及土壤温湿度对其的影响。结果表明:控释肥施用下冬小麦/夏玉米轮作系统中土壤N_2O排放峰高值主要出现在基肥施用并伴随灌溉(或降雨)后,一般持续时间约为7—10 d,小麦返青期灌溉以及玉米后期降雨会引起微弱的N_2O排放峰。不同处理土壤N_2O排放通量变化范围为~(-2)35.61—2625.01μg N_2O m~(-2)h~(-1),平均排放通量为23.88—51.39μg N_2O m~(-2)h~(-1),与CRFI相比,80%CRF1和80%CRF2处理能够减小施肥期的N_2O排放峰值,但不改变轮作周期土壤N_2O排放季节变化规律。CK处理和CRF3+尿素处理土壤N_2O排放通量与5 cm深度土壤温度之间表现出显著的正相关性(r~2=0.38,P0.01;r~2=0.30,P0.05);CRF1处理和80%CRF1处理在冬小麦生长季及整个轮作周期内与土壤孔隙含水率(WFPS)表现为显著的正相关关系(冬小麦生长季分别为r~2=0.50,P0.01;r~2=0.39,P0.05;整个轮作周期分别为r~2=0.39,P0.05;r~2=0.43,P0.05)。80%CRF2处理N_2O年排放总量最高,为(2.89±0.24)kg N/hm~2。相同控释肥种类条件下,80%CRF1处理比CRF1处理减少了14.23%,但并未达到显著水平;相同施氮量水平下,CRF1处理与(CRF3+尿素)处理之间N_2O年排放总量差异不显著,而80%CRF1处理比80%CRF2处理N_2O年排放总量减少16.16%,并达到显著水平(P0.05)。本研究不同处理之间N_2O直接排放系数在0.29%—0.42%之间,均明显低于IPCC 1.0%的默认值。各控释肥处理产量与当地农民常规施肥量条件下产量没有显著性差异。因此在华北地区冬小麦/夏玉米轮作系统中应用控释肥技术可以在保证产量的前提下有效减少土壤N_2O排放,并且仍存在一定的减排空间。     

施肥对稻田生态系统气体调节功能及其价值的影响

 该文以2002年在上海市奉贤县五四农场进行的稻田生态系统田间实验为基础,对尿素施用对稻田生态系统气体调节功能（释放O2和温室气体调节）的影响进行研究。研究结果表明：1）在水稻（Oryza sativa）生长期间,施加尿素能显著增加稻田日O2释放量及其价值量;2）在水稻生长期间,施加尿素稻田综合CO2的通量及其价值并不比未施肥稻田存在显著优势,尿素施用能明显增强稻田N2O排放通量,降低稻田CH4排放通量。尿素施用对温室气体调节具有正效应,促进稻田对温室气体吸收。     

黄河上游灌区稻田N2O排放特征

黄河上游灌区稻田高产区过量施肥现象十分突出,氮肥过量施用引起土壤氮素盈余,导致N₂O排放量增大,由此引起的温室效应引起广泛关注。采用静态箱-气相色谱法研究黄河上游灌区稻田不同施肥处理下N₂O排放特征。试验设置5个施肥处理,包括常规氮肥300 kg/hm²下单施尿素和有机肥配施2个处理,分别用N300和N300-OM代表;优化氮肥240 kg/hm²下单施尿素和有机肥配施2个处理,分别用N240和N240-OM代表;对照不施氮肥用N0代表。试验结果得出,灌区水稻生长季稻田土壤N₂O排放主要集中在水稻分蘖前及水稻生长的中后期,稻田氮肥施用、灌水及土壤温度的变化对N₂O排放通量影响较大,不同处理水稻各生育阶段N₂O累积排放量与稻田土壤耕层NO^-₃-N含量动态变化显著相关。稻田N₂O排放不是黄河上游灌区稻田氮素损失的主要途径,但灌区稻田N₂O排放的增温潜势较大;稻田氮肥过量施用会显著增加N₂O排放量,在相同氮素水平下,有机肥配施会显著增加稻田土壤N₂O的排放量(P＜0.01)。优化施氮能有效减少灌区稻田水稻生长季N₂O排放量。稻田不同处理的水稻整个生长季土壤N₂O排放总量为2.69-3.87 kg/hm²,肥料氮通过N₂O排放损失的百分率仅为0.43%-0.64%。在灌区习惯灌水和高氮肥300 kg/hm²时,N300-OM处理的稻田N₂O排放量达3.87 kg/hm²,在100 a时间尺度上的全球增温潜势(GWPs)为20.76×10⁷ kg CO₂/hm²;优化施氮240 kg/hm²水平下,N240和N240-OM处理的N₂O累计排放量较N300-OM处理,分别降低了1.18 kg/hm²和0.57 kg/hm²,在100 a尺度上每年由稻田N₂O排放引起的GWPs分别降低了6.33×10⁷ kg CO₂/hm²和3.06×10⁷ kg CO₂/hm²。     

不同包膜控释尿素对农田土壤氨挥发的影响

为了探索包膜控释尿素土壤氨挥发损失规律特征和提高肥料氮素利用率,采用小麦玉米轮作田间试验,通过与普通尿素进行对比,运用土壤氨挥发原位测定方法——通气法系统研究了硫包膜和树脂包膜控释尿素的施用对小麦玉米轮作农田土壤氨挥发的影响.研究结果表明:在两种施氮量水平下(210 kg/hm2和300 kg/hm2),与普通尿素相比,硫包膜和树脂包膜控释尿素在小麦基肥期、小麦追肥期和玉米施肥期的施用均减少了土壤氨挥发的累积损失量,分别达35.1％-54.3％、59.6％-75.2％、65.6％-98.1％;有效降低了土壤氨挥发通量峰值且延迟其出现时间3-8 d,并能延缓土壤氨挥发主要阶段的时间分别为4-12 d、5-12 d.在小麦玉米轮作周年中,控释尿素土壤氨挥发累积损失量为28.39-43.35 kg/hm2,土壤氨挥发损失率为4.48％-5.63％,控释尿素时段土壤氨挥发通量比普通尿素降低了51.0％-70.8％;且树脂包膜控释尿素的施用降低小麦玉米轮作农田土壤氨挥发的效果优于硫包膜控释尿素.     

15N示踪控释氮肥的氮肥利用率及去向研究

选用¹⁵N同位素标记的新型回收塑料包膜控释肥和大颗粒尿素,采用池栽试验研究夏玉米-冬小麦轮作体系中肥料氮的去向及利用率。结果表明,整个轮作体系中,控释肥处理（PCU）作物吸收的肥料氮为241.03 kg/hm,高于尿素处理（Urea)的211.02 kg/hm。控释肥处理施用的肥料氮主要残留在0~40 cm土层,而尿素处理则残留在0~60 cm土层,控释肥延缓了肥料氮向土壤深层迁移的趋势。在夏玉米和冬小麦轮作体系中,控释肥处理的氮肥利用率（32.86%,32.47%）高于尿素处理（28.23%,30.16%）。在冬小麦季,控释肥处理损失率相比尿素处理从36.07% 降至28.75%,而夏玉米季,控释肥处理损失率相比尿素处理从37.17%降至29.50%。玉米季控释肥处理与尿素处理差异不显著,但在冬小麦季控释肥处理的产量显著高于尿素处理。因此,在玉米和小麦整个生长季,新型回收塑料包膜控释肥的养分释放与作物养分需求吻合,既提高氮肥利用率,也降低了肥料氮的损失。     

控释尿素减施对双季稻田氮素渗漏淋失的影响

大量施用氮肥引起的土壤氮素淋失是稻田氮素损失的一个重要途径.为探究自然降雨过程中典型双季稻田氮渗漏淋失特点,采用田间渗漏池法,通过大田小区试验,研究控释尿素减施对稻田土壤60 cm深处渗漏水中氮淋失和水稻产量的影响.结果表明: 施肥初期出现氮渗漏淋失峰值,这是防控的关键时期;双季稻生长季控释尿素减氮20%(0.8CRU)和减氮30%(0.7CRU)处理全氮淋失量分别为42.3和37.7 kg·hm^-2,均显著低于常规尿素(CU)处理(53.9 kg·hm^-2),且0.7CRU处理显著低于等氮量控释尿素(1.0CRU)处理(51.3 kg·hm^-2);各施氮处理全氮渗漏淋失率为11.9%～13.5%,处理间差异不显著.0.8CRU和0.7CRU处理较CU处理明显提高了水稻产量和氮肥吸收利用率,显著增加了氮收获指数.总之,控释尿素减氮 20%～30%能保证水稻产量和防控稻田氮渗漏淋失.     

不同缓控释肥对鲜食玉米产量、品质及氨挥发的影响

采用田间试验,设置不施氮对照(CK)、常规施肥(U)、增效尿素(DU)、包膜尿素(CU)、缓控释掺混尿素(CDU)共5个处理,研究了常规施肥(240 kg N·hm^-2)和不同缓控释肥料一次性减量施用(180 kg N·hm^-2)对鲜食玉米产量、品质与土壤无机氮变化和氨挥发的影响。结果表明: U处理氨挥发总量最高,追肥是产生氨挥发损失的重要因素;与U处理相比,DU、CU、CDU处理氨挥发减排78%～81%。收获后U处理80～100 cm土层硝态氮浓度最高,为51.6 mg·kg^-1,氮淋溶风险较高,而DU、CU、CDU处理同土层硝态氮含量均较低,降低了淋溶风险。与U处理相比,减氮25%的3个缓控释肥处理没有减产,并增加了籽粒维生素C、可溶性糖和蛋白质含量;缓控释肥处理之间,DU处理的氮肥农学效率和经济效益最高。综上,减量施用新型缓控释肥可以实现鲜食玉米稳产提质,显著降低氨挥发损失和硝态氮淋失风险。与成本较高的树脂包膜控释肥相比,双效抑制剂增效肥(DU)成本低、制作便捷,是鲜食玉米专用肥的较好选择。     

五氯酚在稻田中的降解动态及生物有效性

利用江西鹰潭红壤生态实验站的长期施肥定位试验,采用田间微域研究了五氯酚(pentachlorophenol, PCP)在红壤性水稻田生态系统中的降解动态和稻谷的富集特征。四种长期施肥处理包括:未施肥(对照,CK)、施尿素(N)、施有机肥(OM)以及施有机肥+尿素(N+OM)。结果表明,长期施用OM或N+OM能显著增加土壤微生物活性。PCP在土壤-水稻生态系统中的降解遵循一级动力学方程,在CK、N、OM 和 N+OM 4 种处理土壤中降解半衰期分别为 27.7、35.2、24.8、22.4 d。表明长期施用OM或N+OM能加速PCP降解,而长期施用N抑制PCP降解。土壤中PCP(初始浓度85 mg/kg)显著减少水稻茎和稻谷生物量,但是对水稻根生物量并没有显著影响。在4种处理中水稻稻谷中PCP含量并没有显著差异,且稻谷的生物富集系数均小于0.01。PCP虽然在土壤-水稻生态系统中的降解半衰期较短,但是仍可以在水稻稻谷中有一定的生物富集,潜在的食品安全风险依然存在。     

控释氮肥对抗除草剂转基因水稻田土壤甲烷排放的影响

采用温室盆栽和静态箱-气相色谱法,研究了控释氮肥对抗除草剂转基因水稻和亲本常规水稻稻田土壤甲烷(CH4)排放的影响。供试土壤为潴育型水稻土,氮肥种类为尿素和控释氮肥。结果表明,与对照(尿素)相比,控释氮肥提高了水稻分蘖数、株高、生物量及产量。水稻品种对CH4季节性排放规律没有明显影响,CH4排放通量基本表现为,自水稻移栽后逐渐升高,移栽后62—92 d出现峰值,而后逐渐降低至水稻收获。与对照相比,控释氮肥可显著降低CH4排放通量和全生育期累积排放量。抗除草剂转基因水稻稻田土壤CH4排放通量和累积排放量均显著低于亲本常规水稻。研究认为,一次性基施控释氮肥和种植抗除草剂转基因水稻对有效减缓稻田甲烷排放具有重要意义。     

过量施肥对设施菜田土壤菌群结构及N2O产生的影响

【背景】N_2O是一种很强的温室气体,其温室效应强度大约是CO_2的265倍。土壤氮肥施加量是影响N_2O排放的重要因素,而厌氧条件下微生物反硝化则是N_2O产生的重要途径。【目的】研究过量施肥条件下蔬菜大棚土壤菌群结构变化及其对N_2O气体排放的影响。【方法】利用自动化培养与实时气体检测系统(Robot)监测土壤厌氧培养过程中N_2O和N_2排放通量,比较过量施肥和减氮施肥模式下土壤N_2O排放模式的差异。通过Illumina二代测序平台对这2种不同施肥处理的土壤微生物群落进行高通量测序,研究不同施肥量对土壤菌群组成的影响。【结果】过量施肥土壤中硝酸盐的含量大约是减氮施肥土壤的2倍,通过添加硝酸盐使2种土壤的硝酸盐含量均为60 mg/kg或为200 mg/kg时,过量施肥土壤在厌氧培养前期N_2O气体的产生量及产生速度都明显高于减氮施肥土壤。另外,过量施肥导致土壤菌群结构发生显著改变,并且降低了土壤微生物的多样性。相对于减氮施肥,过量施肥方式富集了Rhodanobacter属的微生物。PICRUSt预测结果显示,传统施肥没有显著改变反硝化功能基因相对丰度。【结论】长期过量氮肥施用显著增加了土壤N_2O的排放,可能原因是施肥改变了包括氮转化相关微生物在内的土壤菌群组成,从而影响了土壤N_2O气体的形成与还原过程。     

稻鸭共作系统的稻田氮素渗漏和径流特征

通过田间试验,分析了稻鸭共作（MRD）、常规栽培(MR)和淹灌单作（CK）3种稻作方式的稻田氮素渗漏和径流特征.结果表明：与MR处理相比,稻鸭共作系统稻田渗漏液氮素浓度尤其是NO₃^--N浓度显著减少,与CK处理相比,稻鸭共作稻田渗漏液氮素浓度有增加趋势;MRD处理在施肥7～9 d后,田面水中的NH₄⁺-N和NO₃^--N浓度高于MR处理,由于MRD处理不用搁田且田埂较高,田间排水量显著减少,氮素径流损失反而显著少于MR处理;与MR处理相比,MRD处理增加了鸭粪的氮素投入,减少了氮素渗漏和径流损失,减少了化学氮肥用量,增加了水稻地上部吸氮量;MRD系统的氮素输入总量和氮素输出总量均减少,且减少量基本相等.