耕作方式和包膜尿素对夏玉米田土壤N2O排放的影响

摘要

耕作措施和氮肥的应用对农田作物产量的提高发挥着重要的作用，但氮肥施用过量或施用方式不当会导致生态环境的污染，比如N2O等温室气体的排放。本试验于2011-2013年在山东农业大学农学实验站(36.16° N，117.15° E)进行，研究了在两种耕作方式（旋耕、旋耕后深松）下，不同尿素类型（包膜尿素、普通尿素）于不同施肥时期对玉米田土壤N2O排放、土壤氮素转化及玉米产量的影响。主要研究结果如下:
　　1、耕作方式对土壤N2O排放的影响
　　深松和旋耕等耕作方式对土壤N2O排放的影响主要在发生在耕作后30d或40 d内，且受降水或灌溉的影响较大，与深松处理相比，旋耕处理在降雨后的N2O排放速率更高。因此，耕作后降雨较少的年份(2012年)N2O的累计排放量表现为:深松＞旋耕，而降水较多的年份(2013年)则相反。
　　增加土壤WFPS有利于激发土壤N2O排放速率，但随着土壤含氮量的降低，WFPS对土壤N2O排放的激发效应迅速下降。
　　2、尿素对土壤N2O排放的影响
　　施用尿素能增加土壤中N2O排放通量，尤其是树脂包膜尿素。包膜尿素的施用虽降低了施肥初期的N2O排放量，但其累计排放量显著增加;然而，改变包膜尿素的施用时间可以减少47.13-56.43％的N2O累计排放量。另外，普通尿素分期施肥或小口期施肥也是减少土壤N2O排放通量的有效途径。
　　土壤N2O的排放与土壤无机氮含量、土壤硝化速率、亚硝酸细菌数量显著相关，而与反硝化细菌数量没有达到显著水平。
　　3、耕作方式和尿素对土壤氮素转化的影响
　　与普通尿素相比，包膜尿素处理土壤中脲酶活性较稳定，增加了旱田土壤的亚硝酸细菌数量而降低了反硝化细菌数量，从而增加氮素转化效率同时减少反硝化损失，增加了土壤硝态氮和铵态氮含量。深松比旋耕增加土壤的反硝化细菌数量，而深松配合包膜尿素的施用还能增强土壤脲酶活性，增加亚硝酸细菌数量，并显著提高土壤硝化速率，使土壤中硝态氮含量在玉米生长中后期保持相对稳定。
　　4、耕作方式和尿素对玉米产量的影响
　　深松能打破长期浅耕而形成的犁底层，增加土壤蓄水能力，利于根系下扎，表现出显著的增产潜力，2012年和2013年分别比旋耕提高了1.41-4.12％和1.93-10.62％，同时提高农学氮肥效率。包膜尿素通过控制氮素分子的释放速率，一方面能阻止施肥初期氮素释放过快导致的过多损失，另一方面可以减轻作物生育后期供氮不足的状况，有利于作物产量的提高。由于包膜尿素的氮素释放较依赖于土壤含水量，而深松有利于增强土壤蓄水能力，深松配合包膜尿素施用后表现出显著的增产潜力，即使在较为干旱的年份，仍能达到较高的产量，尤其是在玉米小喇叭口期施用。
　　深松条件下，包膜尿素于玉米小喇叭口期一次性追施,可以有效减少N2O排放，同时增加玉米产量，减少N2O偏排放量。