施用不同緩-控釋氮肥對旱地-作物系統(tǒng)N-,2-O直接排放和間接排放的影響.pdf

1、氣候變暖是當今全球性的環(huán)境問題，其主要原因是大氣中溫室氣體濃度的不斷增加。N2O是重要的溫室氣體之一，主要源于農業(yè)氮肥的施用。為滿足未來不斷增長的人口對糧食纖維的需要，氮肥使用將持續(xù)增加，其無疑將導致更多的N2O進入大氣中。緩/控釋氮肥作為一種新型改性氮肥，已被列為我國中長期科學與技術發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020)優(yōu)先發(fā)展主題之一。研究其在農田生態(tài)系統(tǒng)上對N2O的直接和間接排放及影響因素有助于全面理解緩/控釋氮肥對N2O的減排效果及

2、未來全面推廣應用的可行性，進而為后《京都議定書》時代我國溫室氣體減排政策提供技術支持和科學依據，具有重要意義。
　　 本研究目的是：①研究不同類型的典型緩/控釋氮肥對旱地－作物系統(tǒng)N2O直接和間接排放的影響，探索產N2O的相關微生物過程；②比較施用不同類型緩/控釋氮肥的環(huán)境效益和經濟效益，并在此基礎上評價不同類型緩/控釋氮肥對N2O減排的技術和經濟可行性。
　　 本研究采用室內培養(yǎng)實驗，盆栽試驗，小區(qū)試驗和大田試驗相結合

3、的方法定量研究了不同類型的緩/控釋氮肥對旱地－作物系統(tǒng)N2O的直接和間接減排效果。本研究室外試驗于2006-2008年冬小麥和夏玉米4個生長季上設了7種氮肥處理。普通尿素(U)作為常規(guī)氮肥，另6種氮肥分別代表緩/控釋氮肥中的三大類型。其中鈣鎂磷肥包膜尿素(CMCU)，樹脂包膜尿素(PCU)和硫磺包膜尿素(SCU)三種包膜肥料代表緩/控釋氮肥中的物理型；尿甲醛(UF)代表緩/控釋氮肥中的化學型；尿素添加硝化抑制劑雙氰胺和脲酶抑制劑氫醌(B

4、IHD)和尿素添加增銨一號(BIEA)代表緩/控釋氮肥中的生物化學型。同時以不施肥處理作為對照(CK)。根據當地農作習慣，施肥方式為撒施；常規(guī)施氮水平冬小麥和夏玉米生長季分別為250kgN/hm2和300kgN/hm2，并于盆栽試驗和大田試驗增設了減施30％氮的低氮水平處理。N2O的采集和分析采用靜態(tài)暗箱－氣相色譜法，氨揮發(fā)采用原位通氣法測定。室內實驗主要是通過微生物分離純化手段分離出自養(yǎng)硝化菌和異養(yǎng)硝化/好氧反硝化菌，并在不同土壤WF

5、PS條件下進行無菌土反接種培養(yǎng)實驗，以研究其對土壤內外源氮轉化為N2O的作用。
　　 研究結果顯示：1.冬小麥季N2O直接排放主要取決于土壤溫度而不是土壤水分，玉米生長季則正好相反。玉米季N2O直接排放最適宜的土壤WFPS為55％～60％。冬小麥季累積N2O排放平均僅為玉米生長季的15％左右。不同緩/控釋氮肥的N素釋放特性不同決定了其施入土壤后N2O直接排放的季節(jié)性動態(tài)變化有差異。包膜肥料和尿素處理的N2O直接排放更易受施肥后首

6、次強降雨的影響，但降雨對BIHD處理的N2O直接排放幾乎不產生影響。
　　 尿甲醛和尿素添加生物抑制劑處理不論在小麥還是玉米生長季其N2O直接排放均較尿素處理為低，其減排率波動范圍為15％～63％;但包膜肥料處理(CMCU，PCU和SCU)在不同的氣候條件下N2O直接排放具有不同的表現特征。施肥后有強降雨，則包膜肥料處理N2O直接排放顯著高于尿素處理，其增加率高達8％～99％；施肥后持續(xù)晴天則較尿素處理為低，減排率波動范圍為4％

7、～39％。
　　 2.不同生長季不同肥料處理的氨揮發(fā)速率及氨損失不同。水熱條件和肥料本身的N素釋放特性決定了其氨揮發(fā)的差異。在相同的田間環(huán)境條件下，冬小麥生長季不同肥料處理的氨揮發(fā)損失表現為BIEA>CMCU>SCU>UF>U>PCU;2007和2008玉米生長季不同肥料處理的氨揮發(fā)損失分別表現為U>PCU>CMCU>SCU>BIHD>UF和BIEA>U>BIHD>SCU>UF>PCU。而不同氮肥處理的間接N2O排放大小順序與氨

8、揮發(fā)的規(guī)律一致?？傊?，與尿素處理相比PCU處理無論是冬小麥季還是玉米生長季其間接N2O排放一直小于尿素處理，而BIEA則一直顯著大于尿素處理。UF處理在玉米生長季間接N2O排放也一直小于尿素處理。
　　 3.與尿素相比，包膜肥料SCU和PCU無論在小麥上還是玉米生產上有明顯的增產效果，且氮肥利用率較高。UF在小麥生產上表現為減產效應，但在玉米生產上表現為明顯增產效應。BIEA和BIHD在玉米上也有增產效果，但增產率兩者有差異。測

9、土配方施肥是提高氮肥利用率的前提。凈效益比較結果表明種植玉米對環(huán)境的影響要遠遠高于小麥。從不同緩/控釋氮肥總N2O排放來說，在小麥季上PCU，SCU，UF有較好的總N2O減排效果，而在玉米季上UF和BIHD總減排效果最好，平均減排率分別達41％和56％。結合經濟效益和環(huán)境安全性可知在小麥作物上施用樹脂包膜尿素和硫磺包膜尿素，在玉米作物上施用尿甲醛既能提高農民收益，又能使環(huán)境影響最小，應為肥料選擇時的首選，值得政府大力推廣。
　　

10、 4.在添加外源N尿素的條件下，同一假單胞菌屬（Pseudomonassp.）的兩株異養(yǎng)硝化/好氧反硝化菌株HX2和XM1在不同水分條件下產N2O不同。在30％的土壤WFPS條件下產N2O皆高于60％WFPS條件，尤其XM1菌在60％的水分條件下幾乎不產生N2O。在50％～60％土壤WFPS條件下N2O的產生有異養(yǎng)硝化菌的參與，土壤WFPS越低，異養(yǎng)硝化菌或好氧反硝化菌所起的作用越大。而較高含水量如50％WFPS條件的土壤中，N2O的產