土壤肥力管理对双季玉米氮素利用效率和温室气体排放的影响

土壤肥力管理对双季玉米氮素利用效率和温室气体排放的影响随着全球人口的迅速增长,亟需通过科技创新来提高粮食产量,以满足人类的食物需求。

土壤肥力管理在作物高产高效中发挥着重要作用。

施肥是土壤肥力管理的关键措施,不仅有助于改善土壤肥力,也可以促进作物增产。

但不合理的施肥措施不仅降低氮肥利用效率,还增加温室气体排放。

为探明不同施肥措施对双季玉米生产力、碳氮排放及氮素利用的影响,本研究于2015年和2016年借助江西进贤的长期定位试验,对长期不施肥（CK）、有机肥（OM）、无机氮肥（N）、NPK、2NPK和NPKM（NPK+OM）的六种措施进行了系统监测,比较分析不同施肥措施下双季玉米温室气体（N₂O、
CH₄）排放、NH₃挥发、植株氮素吸收利用和产量等差异,获得的主要结果如下:（1）有机肥施用利于玉米高产高效协同。

从两年春玉米和夏玉米季来看,NPKM处理下氮素吸收量和氮肥利用率最高,无机氮肥（N）处理最低。

与施用化学肥料相比,有机肥显著提高了氮肥利用率。

对于干物质积累而言,NPKM处理下地上部干重和产量最高,无机氮肥处理最低。

结果表明,有机无机配施（NPKM）有助于增加双季玉米干物质积累和产量。

另外,OM、NPKM处理显著增加了红壤土的pH、有机质含量和总氮含量,降低了土壤容重。

（2）有机肥施用显著提高N₂O排放。

N₂O排放速率高峰出现在施肥后第3-5周,且有机肥施用下（OM和NPKM处理）排放峰值最高,CK处理最低。

不同施肥措施下N₂O累计排放量存在显著差异。

2015年春玉米季N₂O累积排放量变化范围为0.33⁰.81 kg
N₂O ha^-1,夏玉米累计排放量为0.47¹.19 kg N₂O ha^-1。

春玉米和夏玉米季N₂O累积排放量均为NPKM处理最高。

对于周年N₂O排放,2015年NPKM处理的周年N₂O排放量最高,达1.95 kg N₂O
ha^-1,CK处理最低。

2016年趋势与此一致。

不同玉米季和施肥措施下土壤中
NH₄⁺和NO₃^-浓度差异显著。

施肥增加了土壤中的硝化速率,但施用有机肥和化肥处理间差异不显著。

本研究
中,有机无机配施显著增加了土壤反硝化作用,与其他处理相比,NPKM处理反硝
化潜势增加。

另外,试验中两个玉米季CH₄排放无明显规律,N₂O 排放对GWP的贡献要显著大于CH₄。

总体而言,与施用化肥相比,施用有机肥促进了N₂O排放。

（3）不同施肥措施下玉米季全球増温潜势差异显著。

2015年春玉米季NPKM处理的单位面积増温潜势最高,达288.56 kg CO₂-eq ha^-1,夏玉米季OM处理的单位面积増温潜势最高(358.08 kg CO₂-eq ha^-1);2016年春玉米季OM处理单位面积増温潜势最高,夏玉米季NPKM处理最高。

但春玉米季和夏玉米季NPKM和OM两个处理间单位面积增温潜势差异未达到显著水平。

与2015年相比,2016年NPKM、NPK和OM处理的单位面积増温潜势分别增加了8.2%,4.8%和2.8%,而CK和N处理却降低了26.4%和6.5%。

不同施肥管理措施显著影响单位产量GWP。

无论春玉米季还是夏玉米季,施用化肥处理增加了单位产量GWP,但施用有机肥处理（OM和NPKM）单位产量GWP显著降低。

结果表明,OM处理和NPKM处理显著增加了玉米产量,导致双季玉米的单位产量GWP降低,在一定程度上抵消了施用有机肥的N₂O增排效应。

（4）有机肥施用显著增加NH₃挥发。

不同施肥措施下,土壤
NH₃的排放高峰均出现在施肥后4天内。

不同施肥管理措施下
NH₃挥发差异显著,施用有机肥（OM和NPKM处理）NH₃挥发量最高。

间歇性降雨对NH₃挥发有显著影响。

较高的土壤温度和湿度以及风速均可导致NH₃挥发的增加。

综上,虽然有机肥施用提高
N₂O和NH₃排放,但可以显著提高玉米产量和氮肥利用效率,且降低单位产量GWP,提高土壤质量。