優(yōu)化施氮下稻麥輪作農田氮素循環(huán)特征.pdf

1、長江中下游稻麥輪作制中過量施氮較為普遍，這不僅導致氮肥利用率降低，而且引起環(huán)境風險。因此，田間尺度下原位定量化研究化肥氮的去向和氮素循環(huán)過程，以及區(qū)域尺度下評估氮肥管理的農學和環(huán)境效應是優(yōu)化氮肥管理，提高氮肥利用率的關鍵。為研究優(yōu)化施氮下長江中下游稻麥輪作農田氮素循環(huán)特征，于2007年至2008年在湖北省開展田間試驗和15N示蹤的微區(qū)試驗，監(jiān)測不同氮肥運籌下氨揮發(fā)、N2O排放、無機氮動態(tài)分布和15N的去向。田間試驗和15N示蹤的微區(qū)試驗

2、均設置4個處理，(1)習慣施氮(小麥和水稻氮肥用量分別為225kgN/hm2和210kgN/hm2)，(2)氮肥減量(小麥和水稻氮肥用量分別為157.5kgN/hm2和147kgN/hm2)，(3)優(yōu)化施氮(基于作物不同生長階段氮素需求增加施肥比例和次數，氮肥用量同處理2)，和(4)對照(不施氮肥)。習慣施氮和氮肥減量處理小麥季基肥和拔節(jié)肥各占1/2，水稻季基肥和分蘗肥各1/2。優(yōu)化施氮處理，小麥季基肥，拔節(jié)肥和孕穗肥各占1/3；水稻季

3、基肥，分蘗肥和孕穗肥各占1/3。采用密閉室連續(xù)抽氣法測定氨揮發(fā)，密閉箱技術原位監(jiān)測N2O排放，連續(xù)流動注射分析儀測定土壤N03--N和NH4+-N含量。基于觀測值，檢驗脫氮-分解模型(DNDC)田間尺度模擬預測氮素循環(huán)的可靠性和靈敏度。同時，以湖北潛江市為例，采用DNDC模型結合地理信息系統(tǒng)(GIS)技術對區(qū)域尺度優(yōu)化施氮下氮素循環(huán)與平衡進行估算。研究取得以下主要進展：
　　 1.田間試驗結果表明，三個施氮處理間小麥、水稻的籽粒

4、產量和植株吸氮量差異不顯著，優(yōu)化施氮處理略高于習慣施氮處理。與習慣施氮處理相比，優(yōu)化施氮小麥和水稻季作物表觀回收率分別提高了12.5和7.96個百分點。整個小麥和水稻生長季，習慣施氮、氮肥減量和優(yōu)化施氮處理氮素表觀損失量分別為180、115和80.8kgN/hm2，占氮素總輸入量的41.3％、37.8％和26.5％。
　　 2.小麥季施肥后氨揮發(fā)大約持續(xù)7-10天，水稻季大約持續(xù)5-7天。在整個稻麥輪作周期肥料氮氨揮發(fā)損失主要發(fā)

5、生在水稻季，占整個輪作周期氨揮發(fā)總量的74.1％-78.6％。與傳統(tǒng)施氮相比，優(yōu)化施氮氨揮發(fā)量減少了N26.3kg/hm2，氨揮發(fā)降低了32.9％，可見優(yōu)化施氮是降低氨揮發(fā)較理想的施肥方式。
　　 3.稻麥輪作體系中土壤N2O排放具有明顯的季節(jié)性交化規(guī)律，小麥季和水稻季N2O通量分別與土壤和田間水中無機氮含量呈正相關。N2O排放排放量隨施氮量增加而增加。小麥生育期土壤N20排放量范圍為N2O2.43-4.84kg/hm2，肥料氮

6、通過N2O排放的損失率為0.54％-0.74％。水稻季土壤N2O排放量為N2O0.89-2.45kg/hm2，肥料氮通過N2O排放的損失率為0.39％-0.47％。與習慣施氮相比，優(yōu)化施氮土壤N2O排放減少了N2O1.74kg/hm2，減少了23.9％。
　　 4.15N示蹤試驗結果表明，與習慣施氮相比，小麥季和水稻季優(yōu)化施氮分別增加氮回收率6.19和3.07個百分點。土壤殘留率小麥季增加4.76個百分點，水稻季增加2.49個百

7、分點。肥料氮損失率小麥季和水稻季分別減少11.0和5.57個百分點。與習慣施氮相比，優(yōu)化施氮處理小麥季和水稻季累積氨揮發(fā)量分別降低41.3％和54.0％，N2O排放損失總量減少35.2％和35.3％。
　　 5.田間尺度上，采用DNDC模型模擬的土壤氨揮發(fā)速率和N2O排放通量與田間實測結果較為吻合，氨揮發(fā)通量模擬值與實測值相關系數為0.688，N2O排放通量模擬值與實測值相關系數為0.528，均達極顯著水平，顯示DNDC模型預測

8、農田土壤氮素具有較高可信度。模擬結果顯示，氣溫和氮肥用量是影響作物產量和吸氮量的關鍵因素；土壤氨揮發(fā)主要受氮肥品種影響，并隨氮肥用量增加而增加；土壤N2O排放主要受溫度、土壤pH值、土壤有機碳含量影響。
　　 6.區(qū)域尺度上，通過DNDC模型與潛江市空間地理信息數據相連接，設置了習慣旖氮和優(yōu)化施氮兩種氮肥管理情形，發(fā)現潛江市習慣施氮和優(yōu)化施氮條件下氮素盈余量為897和620t。習慣施氮條件下，氮氨揮發(fā)損失量為91.2t，氮淋失量