不同施肥制度下红壤稻田氨挥发与氧化亚氮排放的研究

摘要

本试验于2006-2007年度在中国科学院湖南省桃源农业生态站试验场内进行，试验地土壤为经过18年不同施肥制度定位试验的第四纪红色粘土发育而成的水稻土。试验分别采用静态箱法和密闭室法，研究了红壤稻田氧化亚氮排放和氨挥发的规律及其影响因素，并在此基础上探讨稻田氮损失的途径及规律，以了解不同施肥制度下氮平衡和转化的机理，为切实减少红壤稻田氮素损失及提高氮肥利用率提供理论基础。试验研究结果表明： 1.双季稻N2O排放模式在早稻和晚稻期间存在显著不同，早稻期间由于持续淹水N2O排放通量较小，偶有排放峰；而晚稻期间排水晒田显著促进了N2O排放，尤其在生育后期出现较大排放峰。各处理间N2O排放通量无显著差异。 2.稻田N2O排放受水分状况、温度和施肥等因素的影响，其中水分状况是主导因子，排水或干湿交替时N2O排放明显增强，而淹水时几乎检测不到N2O排放峰；温度对N2O排放的影响不明显，两者间无显著相关性；施肥促进N2O排放，但这种影响受水分条件制约。 3.水稻生长季中，晚稻期间N2O排放量要高于早稻期间，早稻和晚稻生长季的累积排放量则分别处于0.06～0.46 kg·hm-2及0.23～0.93 kg·hm-2之间，冬闲期N2O排放量远高于水稻生长季，N2O累积排放量在3.25～20.56 kg·hm-2之间。 4.有机无机配施的OM处理无论是在早、晚稻季还是冬闲期，N2O的平均排放通量和累积排放量都是最高。缺素处理NP和NK两处理排放量要高于平衡施肥的NPK处理，且早、晚稻间有不同规律，早稻期间NP处理N2O平均排放通量和累积排放量在三处理间最高，分别为10.61 ug·m-2·h-1和0.22 kg·hm-2，其次是NK处理，NPK处理排放量最低；而晚稻期间则是NK处理的排放量最高，NP其次。 5.不同施肥制度下氨挥发的变化模式基本相同，施肥后1-3天内达到峰值，随后逐渐下降，一周后无明显排放。氨挥发速率随施N量增加而增加。早稻各处理氨挥发累积量基肥时为1.6～3.6 kg·hm-2，分蘖肥时为5.8～18.2 kg·hm-2，分别占施N量的5.0％～13.4％和15.4％～37.4％；而晚稻基肥、分蘖肥和穗肥时的氨挥发累积量分别为4.5～7.9 kg·hm-2、12.3～26.8 kg·hm-2和1.4-2.4 kg·hm-2，占施N量的比例分别为11.1％～19.3％、24.2％～52.8％和14.0％～29.6％。 6.相较于不施肥，尿素的施用促进氨挥发，而在等氮施用量下，NK处理通过氨挥发损失的N量较多，早、晚稻氨挥发总量分别为13.7 kgN·hm2和37.1 kgN·hm-2。有机肥施用对氨挥发的影响在早、晚稻季有不同规律，早稻生长季OM处理的氨挥发总量最高，迭21.1 kgN·hm-2，NPK处理为11.6 kgN·hm-2，而JF处理的氨挥发总量只有8.0 kgN·hm-2，早稻期间有机肥施用并不表现出对氨挥发的促进作用，甚至要小于化肥的效应。晚稻期间OM和JF两个处理氨挥发总排放量分别为32.8 kgN·hm-2和20.6kgN·hm-2，高于NPK处理，这与早、晚稻基肥施用的秸秆腐熟程度以及生长季气候差异有关。 7.氨挥发与田面水NH4+-N浓度及水层pH之间存在正相关关系；气候条件和施肥方式也显著影响氨挥发量，高温，少雨，强光照有利于氨的产生和挥发；肥料混施入土壤有利于尿素水解的NH4+被土壤吸附固定，减少进入四面水的可能，从而降低氨挥发，而表面撒施极大地促进了田面水NH4+-N浓度的增加及转化为NH3的潜力。 8.施肥可以明显提高水稻产量，N、P、K肥的均衡全面施用是实现高产稳产的保证，单一养分或养分平衡失调都会导致产量下降，同时配施有机肥可以显著促进水稻产量的增加，并有助于降低产量年际波动系数，OM处理早、晚稻的产量分别比CK增产164.3％、45.0％，其次是JF制度，其早、晚稻相对于CK的增产率分别为126.5％、39.7％，而NPK的水稻增产率为111.0％、44.7％，接近于JF施肥制度，远高于NP及NK等缺素型施肥制度。 9.单施氮钾或氮磷肥，肥料利用率低而且不稳定，受外界因素影响较大，平衡施肥或与有机肥配合施用，肥料利用率有不同程度地增高。NPK处理的N肥利用率最高，为31.8％，其次为JF，其N肥利用率为30.9％，而较高水平有机无机肥相结合的施肥制度(OM)虽然经济产量相对较高，但其几种肥料利用率却并不高(29.2％)，这与其肥料施用量偏大有关。 10.长期不施肥或偏施某几种养分，稻田生态系统养分的亏缺现象严重，NP和NK两处理氮亏缺量分别为16.4 kg·hm-2和44.7 kg·hm-2，平衡施肥的NPK处理由于较多的氮素通过作物收获移出也存在一定亏缺。在施用化学氮肥的基础上配合施用有机肥有助于稻田系统氮平衡状况的改善，OM处理氮素盈余70.5 kg·hm-2，JF处理也略有盈余，为4.3 kg·hm-2。

目录

文摘

英文文摘

声明

引　言

第一章文献综述

1我国稻田氮肥利用简述

1.1我国氮肥利用概况

1.2我国氮肥利用中存在的问题

1.3我国稻田氮肥利用率的研究概况

1.4稻田氮素平衡

2稻田氧化亚氮排放的研究

2.1大气N2O概况

2.2 N2O主要的源和汇

2.3稻田N2O形成和排放的机理

2.4我国稻田N2O排放的研究概况

2.5稻田N2O排放的影响因素

2.6稻田N2O排放的测定方法

2.7 N2O的减排措施

3稻田氨挥发的研究

3.1稻田氨挥发的机理

3.2稻田氨挥发的影响因素

3.3稻田氨挥发的研究方法

3.4减少稻田氨挥发损失的途径

第二章试验意义与方法

1研究方案

1.1研究内容

1.2技术路线

1.3研究目标

2材料与方法

2.1试验地概况

2.2试验设计

2.3研究方法

2.4实验内容

第三章不同施肥制度下稻田N2O排放规律及其影响因素

1 2006年晚稻N2O排放规律及其影响因素

1.1 2006年晚稻N2O排放规律

1.2 2006年晚稻N2O排放的影响因素

2 2007年早稻N2O排放规律及影响因素

2.1 2007年早稻N2O排放规律

2.2 2007年早稻N2O排放的影响因素

3 2007年晚稻N2O排放规律及其影响因素

3.1 2007年晚稻N2O排放规律

3.2 2007年晚稻N2O排放的影响因素

4冬闲期稻田N2O排放规律及其影响因素

4.1 2006年冬闲期稻田N2O排放规律

4.2 2006年冬闲期稻田N2O排放的影响因素

5稻田全年N2O排放综合比较

第四章不同施肥制度下稻田氨挥发规律及其影响因素

1 2007年早稻氨挥发的动态变化及其影响因素

1.1早稻氨挥发的动态变化

1.2 2007年早稻氨挥发的影响因素

2 2007年晚稻氨挥发的动态变化及其影响因素

2.1 2007年晚稻氨挥发的动态变化

2.2 2007年晚稻氨挥发的影响因素

3讨论

第五章不同施肥制度下稻田氮平衡的研究

1不同施肥制度下稻田氮肥利用率研究

1.1不同施肥制度下水稻产量比较

1.2不同施肥制度下稻田氮肥利用率比较

2不同施肥制度下稻田氮平衡研究

2.1不同施肥制度下稻田氮输入比较

2.2不同施肥制度下稻田氮输出比较

2.3不同施肥制度下稻田氮平衡研究

3讨论

总结

研究展望

参考文献

致谢