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针对农业生产中氮肥施用不合理导致氮肥利用率低、N_2O排放增加及经济效益下降等问题,采用田间试验法研究了不同氮肥与氮转化调控剂配施模式的夏玉米-冬小麦一年两作农田N_2O排放特征及经济效益。结果表明:与农民施氮肥处理(FN)相比,各推荐施氮处理在夏玉米季和冬小麦季的N_2O平均排放通量分别降低29.2%~65.4%(P0.05)和26.9%~74.9%(P0.05),N_2O排放总量分别降低1.05~2.72(P0.05)和1.10~2.47(P0.05)kg/hm~2;整个轮作季纯收益增加967.5~3 887.0元/hm~2。同等施氮量条件下,与推荐施氮处理(RN)相比,夏玉米季推荐施氮配施双氰胺处理(RN+DCD)和推荐施氮配施吡啶处理(RN+CP)分别使N_2O平均排放通量降低41.5%(P0.05)和31.2%(P0.05);而在冬小麦季则分别下降63.0%(P0.05)和65.7%(P0.05);整个轮作季RN+DCD和RN+CP处理N_2O排放总量分别降低了52.5%(P0.05)和49.0%(P0.05),纯收益分别增加312.6和708.9元/hm~2。夏玉米季,土壤N_2O阶段排放峰值出现在三叶期-拔节期和大喇叭口期-抽雄期;而冬小麦季土壤N_2O阶段排放峰值出现在播种-冬前苗期和返青-拔节期。考虑作物产量、N_2O排放以及经济效益,RN+DCD和RN+CP处理经济效益较高,N_2O排放总量较少,是兼顾作物产量、农民收入及大气环境的推荐氮肥管理措施。 相似文献
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在常规大气CO2浓度（aCO2，400±15μmol·mol−1）和高CO2浓度（eCO2，550±20μmol·mol−1）下分别设置无氮（ZN）和施氮（CN，180kg N·hm−2）2个氮水平的交互处理，以夏玉米品种郑单958为供试材料开展田间试验，测定花后功能叶碳同化物（可溶性糖和淀粉、总碳）动态和氮吸收及同化物组分（硝态氮、游离氨基酸、可溶性蛋白、非溶性氮化合物细胞壁氮素和类囊体氮素、总氮）动态以及碳氮比动态的变化及玉米产量，以探究CO2浓度升高和氮肥交互作用下，以玉米为代表的C4作物花后功能叶不同组分碳氮同化物质量分数及动态和产量的变化，以期为全球气候变化下玉米生理过程的变化提供理论支撑，同时为玉米作物模型调参提供实证数据。结果表明：（1）本试验条件下，大气CO2浓度升高对夏玉米生物量及产量的作用不显著。（2）eCO2下夏玉米花后功能叶主要碳同化产物（可溶性糖和淀粉）和总碳的质量分数显著（P＜0.05）增加，功能叶中氮同化物中简单组分（硝态氮、游离氨基酸及可溶性蛋白）质量分数和碳氮比、地上部生物量、产量也有一定增加，但未达显著水平；而氮同化物中的结构氮组分（如细胞壁氮和类囊体氮）质量分数显著降低，总氮也有一定降低趋势，显示出后期结构氮组分合成有一定不足。（3）氮肥施用显著增加了花后功能叶碳同化物（如可溶性糖和大部分时期淀粉）及各种氮同化物的质量分数和生物量及产量，对总碳的增加作用不显著。（4）eCO2下合理施用氮肥，会使地上部生物量、产量、功能叶中简单碳同化物可溶性糖、简单氮同化物指标（硝态氮、游离氨基酸和可溶性蛋白）和总碳质量分数达到较优。因此，在未来大气CO2浓度升高为特征之一的气候变化背景下，氮素合成的生理调控管理对促进碳氮代谢及玉米高产优质有积极作用。 相似文献
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【目的】研究大气CO2浓度升高（eCO2）及氮肥施用对夏玉米开花吐丝后不同组分碳氮代谢物含量及动态和产量的影响,为全球气候变化下玉米生理过程及产量形成的变化提供理论支撑,同时为玉米作物模型调参提供实证数据。【方法】利用自由大气CO2富集（FACE）平台,以夏玉米品种农大108为试验材料开展田间试验。在常规大气CO2浓度（aCO2,(400±15) μmol·mol-1）和高CO2浓度（eCO2,(550±20) μmol·mol-1）下分别设置不施氮（ZN）和施氮（CN,180 kg N·hm-2）2个氮水平。对夏玉米产量及其构成要素、干物质积累、花后碳代谢物（可溶性糖、淀粉、总碳）动态和氮代谢物（硝态氮,游离氨基酸、可溶性蛋白、非溶性氮化合物细胞壁氮素和类囊体氮素、总氮）动态以及碳氮比动态进行监测。【结果】（1） eCO2与施氮对夏玉米生物量积累有一定促进作用,但对产量及产量构成因素的影响均不显著。（2）eCO2使玉米花后功能叶碳组份中的可溶性糖浓度显著提高,灌浆后期叶片碳氮比显著提高。（3）eCO2下花后玉米功能叶氮代谢中的必需功能氮组分浓度未受影响,而一些结构性氮组分浓度有降低,eCO2对功能叶中功能氮组分（如可溶性蛋白）的含量没有显著影响;氮代谢中的简单组分（如游离氨基酸）在功能叶中的浓度仅在开花期比aCO2有显著增加,后期没有显著影响;但eCO2下氮代谢中的非溶性氮组分（如细胞壁氮素和类囊体氮素）含量在花后一些时期显著降低。（4）氮肥施用使玉米从抽雄到灌浆后期功能叶非结构性碳水化合物（如可溶性糖）浓度、硝态氮浓度、细胞壁氮素和类囊体氮素含量显著提高;中等土壤肥力下不施氮处理的功能叶可溶性蛋白含量没有受影响,但非溶性氮组分（如类囊体氮和细胞壁氮）含量降低,氮素优先满足作物生长必需的可溶性蛋白。（5）eCO2和氮肥交互作用对不同组分碳氮代谢物的影响不同,体现在不同时期,主要表现为提高了玉米功能叶简单碳氮组分（如可溶性糖和硝态氮）在后期的浓度,且碳氮比提高;提高了灌浆初期细胞壁氮素含量,功能叶总氮浓度仅在灌浆后期表现降低、其他时期没有显著影响。【结论】eCO2对夏玉米的生物量增加有一定作用,玉米穗位叶碳氮比在一些时期显著增加,但对产量无显著影响;eCO2下玉米花后穗位叶非结构性碳水化合物浓度增加,但总氮和非溶性氮素化合物在花后均发生不同程度降低。在未来大气CO2浓度升高为特征之一的气候变化情景下,合理增施氮肥对促进作物碳氮代谢的协调有一定必要性。 相似文献
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氧化亚氮(N2O)是重要的农业源温室气体,菜地土壤施肥量高、施肥次数多,且肥水同期,是重要的N2O排放源。采用室内培养实验,测定在70%田间持水量条件下菜地土壤施用铵态氮肥后3周内N2O排放动态,利用不同气体抑制剂(低浓度乙炔、纯氧、纯氦、纯氧+乙炔)对N2O排放过程抑制效果各不相同的特点,经合理组合计算得出自养硝化、硝化细菌的反硝化、生物反硝化等主要过程对土壤N2O排放的相对贡献及其动态,以探索菜地土壤施用铵态氮肥后土壤N2O排放的来源及动态。结果表明,(1)在70%田间持水量条件下,菜地土壤施用铵态氮肥后2d内(48h内)的N2O排放通量最高,为314.4ng·g-1·d-1,到第4天时N2O排放通量已迅速降至前两天的1/6,且随培养时间的延长其排放通量不断降低。(2)自养硝化作用是菜地施用铵态氮肥后N2O排放的主要来源,施肥培养后2周内的贡献率在50%以上,2周后其贡献率降至40%左右。(3)硝化细菌的反硝化作用对N2O排放的贡献主要在施铵氮后2d内,其贡献率达44%,之后其贡献率一直保持在14%~27%。反硝化作用对N2O排放的贡献随着土壤中铵态氮含量的下降和硝态氮含量的升高而逐渐从开始时不到1%增至30%,但由于施肥培养2周后N2O的排放通量绝对数值很低(仅为施肥后2d内排放高峰的1/20),故其对N2O排放的贡献有限。土壤N2O排放通量及其来源与土壤中铵态氮和硝态氮含量的动态变化密切相关,施用铵态氮肥后土壤短期内呈现酸化趋势。因此,合理控制硝化作用是有效控制菜地土壤N2O排放的关键措施。 相似文献
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不同耕作措施对雨养冬小麦碳足迹的影响 总被引：3，自引：1，他引：2
为了解不同耕作管理措施对我国北方旱作农田作物生产生命周期内生产资料及生产过程碳排放足迹的影响,在山西省临汾市尧都区连续15年保护性耕作长期定位试验基地,利用静态箱-气相色谱法连续两年测定了不同秸秆管理和耕作措施(秸秆不还田旋耕、秸秆还田旋耕、秸秆覆盖免耕)下,旱作冬小麦田N_2O周年排放通量,并对不同耕作管理措施的生产资料和生产过程中的碳排放进行全面分析与计算,以估算不同耕作措施的碳足迹。结果表明:1)秸秆覆盖免耕和秸秆不还田旋耕条件下旱作冬小麦田N_2O年度累积排放量较秸秆还田旋耕分别平均减少19.2%和18.9%;2)旱作冬小麦在秸秆覆盖免耕条件下产量最高;3)旱作农田碳足迹中氮肥生产、农田N_2O直接排放和柴油消耗排放占到总排放足迹的90%以上;4)秸秆覆盖免耕较其他耕作方式的碳足迹低,两年试验期间,较秸秆还田旋耕处理碳足迹分别低11.0%和6.9%,较秸秆不还田旋耕处理碳足迹分别低7.9%和8.3%。5)在半干旱地区,秸秆覆盖免耕处理单位产量碳足迹最低,是本研究中低碳低排的推荐措施。本研究结果可为旱作农田以低碳减排为目标的可持续发展提供科学依据。 相似文献
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研究了长期定位试验条件下连续施肥对土壤剖面无机氮分布与累积状况的影响。结果表明:①过量及偏施氮肥使冬小麦各生育期0～100cm 土壤剖面中 NO_3~-N 总量明显增加,施氮270kg·hm~(-2)比施用常量氮肥(135kg·hm~(-2))残留于土壤剖面内的 NO_3~--N 高出3倍;②270kg·hm~(-2)氮肥配施7500kg·hm~(-2)鸡粪,使0～100cm 土壤剖面内的 NO_3~--N 总量平均降低1倍,可有效减轻过量 NO_3~--N 对地下水的污染;③单施氮肥的处理,在适当配施磷肥后,土壤中残留的 NO_3~--N 也降低了1～4倍;④单施氮肥条件下,NO_3~--N在0～100cm 土壤剖面内呈均匀分布;氮肥与磷肥及有机肥配施,NO_3~--N 主要分布在0～60cm 土层内,防止了 NO_3~--N 向深层土壤中淋失;⑤在合理的施氮水平下,作物的产量较高,肥料利用率也较高,对环境选成的威胁也减小,是持续农业的优化施肥方案。 相似文献
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控制氮肥施用引起的活性氮气体排放：脲酶/硝化抑制剂研究进展与展望 总被引：8，自引：3，他引：5
氮肥不合理施用所排放的活性氮气体(NH3、N2O、NO)对环境造成了极大影响,其中,挥发到大气中的NH3会与酸性气体反应形成气溶胶,降低空气质量;氮素转化过程中排放的N2O是一种具有高增温潜势的温室气体,对全球气候变暖有贡献;排放的NO在大气中进行二次反应产生光化学污染及次级污染(如酸雨)。脲酶抑制剂(UI)和硝化抑制剂(NI)对减少氮肥施用中活性氮对环境负面风险方面的消减作用被广为研究。本文在汇总近年来土壤氮素硝化作用微生物机理的研究进展基础上,结合近年的文献汇总数据,综述了UI及NI的类型、作用机理、对硝化作用相关功能微生物的影响、对N2O、NO及氨挥发减排的效果,以及影响抑制剂作用效果的因素(温度、土壤水分、土壤pH、土壤质地、土壤有机质含量等),并对新型生物硝化抑制剂(BNI)及抑制剂的可能研究方向进行了展望。 相似文献
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为阐明大气CO_2浓度升高和氮肥交互作用对C4作物玉米光合生理和产量的影响,本研究利用自由大气CO_2富集(FACE)平台,以玉米品种‘郑单958’为试验材料,在不同施氮量[常氮180kg(N)×hm~(-2)、低氮72kg(N)×hm-2]下比较大气CO_2浓度[(400±15)μmol×mol-1]和高CO_2浓度[(550±15)μmol×mol-1]对玉米生长的影响。结果表明:1)大气CO_2浓度升高使玉米苗期叶片叶绿素浓度显著(P=0.025)增加9.5%,抽雄期净光合速率显著(P=0.009)增加9.0%;低氮和常氮下,高CO_2浓度使玉米各主要生育期胞间CO_2浓度分别显著增加34.8%～48.5%和40.0%～49.4%,气孔导度在大口期和抽雄期分别显著下降21.6%(P=0.015)和22.1%(P=0.010),玉米叶片水分利用效率在大口期、抽雄期和灌浆期分别显著增加12.9%(P=0.002)、 9.8%(P=0.019)和18.8%(P=0.001);高CO_2浓度使玉米非光化学淬灭呈降低趋势、PSII有效光化学量子产量有增加趋势;相同氮水平下,高CO_2浓度对玉米产量没有显著影响。2)高CO_2浓度和合理施氮交互作用对玉米功能叶叶绿素含量、净光合速率、PSⅡ有效光化学量子产量增加有一定的促进作用,如在大口期和抽雄期,常氮+高CO_2浓度处理叶绿素含量比低氮+大气CO_2浓度处理增加17.3%和10.7%,高CO_2浓度和合理施氮量交互作用有增加玉米产量的潜力,合理增加施氮量促进了CO_2肥效的发挥。在未来大气CO_2浓度升高条件下合理施氮对C4作物玉米生长发育有促进作用。 相似文献
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减氮和施生物炭对华北夏玉米-冬小麦田土壤CO2和N2O 排放的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
2013年6月-2014年6月,在河南省新乡夏玉米-冬小麦试验田设置四种处理即农民常规施肥（F处理,250kg·hm-2）、减氮20%（LF处理,200kg·hm-2）、减氮20%+黑炭（LFC）,以不施肥处理为对照（CK）,采用静态箱-气相色谱法,对夏玉米-冬小麦生长季土壤CO2和N2O排放通量动态进行测定。结果表明：（1）夏玉米-冬小麦田的土壤CO2排放通量为21.8～1022.7mg·m-2·h-1,土壤CO2排放通量主要受土壤温度和水分的影响,在夏玉米季受土壤水分的影响更为显著,而在冬小麦季则为5cm土层处的温度对其影响更为突出。减施氮肥20%处理和减氮加生物黑炭共同作用使土壤CO2累积排放量显著降低,小麦生长季的减排作用尤为显著。（2）施肥和灌溉是影响土壤N2O排放的最主要因素,施肥期间N2O排放量分别占夏玉米季和冬小麦季累积排放量的73.9%～74.5%和40.5%～43.6%;施肥量主要影响排放峰的强度,灌溉主要影响排放峰出现时间的早晚且会影响不同措施的减排效果。在每季作物250kg·hm-2施氮水平下减施氮肥20%使夏玉米季和冬小麦季的N2O累积排放量分别降低15.7%～16.8%和18.1%～18.5%,是高产集约化农田减排N2O的有效措施。在适宜施氮水平（200kg·hm-2）下施用生物黑炭,短期内对土壤N2O排放无显著影响。（3）夏玉米-冬小麦田农民常规施肥水平的N2O排放系数为0.60%,减氮施肥的N2O排放系数为0.56%。在华北平原高产集约化农田适当减氮施肥不仅能降低农田土壤温室气体排放,且对作物产量无影响,是适宜的温室气体减排措施。 相似文献