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Effects of nitrapyrin-nitrogen (N) fertilizer application rates on N utilization and N2O emission in summer maize field.

不同氮肥喷涂吡啶对夏玉米田氮素利用及土壤N2O排放的影响


为减少土壤N2O排放,提高作物氮素利用,采用田间试验法研究了不同氮肥用量喷涂一定比例的吡啶(0、180、270、360 kg N·hm-2)对夏玉米生育期内土壤N2O排放和氮素表观损失、籽粒产量及氮素利用的影响.结果表明:不同氮肥用量下喷涂吡啶的土壤N2O排放主要集中在播种苗期和拔节抽雄期,基肥和追肥后均会出现显著的土壤N2O排放通量高峰.随氮肥用量增加,玉米产量不断增加,但270和360 kg N·hm-2间无显著差异,2种施氮量下的玉米分别净增收5209和5426元·hm-2.与不施氮肥比,各施氮处理下的玉米籽粒吸氮量提高幅度为109.6%~134.1%.各处理间的氮肥农学效率和氮肥利用率均以氮肥喷涂吡啶270 kg N·hm-2较大,而土壤氮素表观损失较小.氮肥喷涂吡啶在270 kg N·hm-2时玉米增产增收,氮肥利用效率较高,土壤N2O排放和氮素表观损失较少,是一种较为合理的氮肥调控施用技术.

To reduce the N2O emission from soil and enhance N utilization by crop, a field experiment was carried out to study the effects of nitrapyrin-N fertilizer application rates (0, 180, 270, 360 kg N·hm-2) on soil N2O emission and N apparent loss, grain yield and N utilization of summer maize. Results showed that the soil N2O emission under different N fertilizer treatments mainly occurred in periods from sowing to seedling, and from jointing to tasseling. Soil N2O emission peaks were observed after basal and top dressing events. Maize yield increased with N fertilizer rates but there was no significant difference between 270 and 360 kg N·hm-2, and the net income of these two treatments was 5209 and 5426 yuan·hm-2, respectively. Compared with no N fertilizer treatment, the N uptake in the N fertilizer treatments was increased by 109.6%-134.1%. The treatment of 270 kg N·hm-2 had the highest agronomic N efficiency and N use efficiency, but the N apparent loss was low. The treatment with nitrapyrin-N fertilization rate of 270 kg N·hm-2 appeared to be the optimal rate to obtain high maize yield  and N use efficiency, and low soil N2O emission and N apparent loss.


全 文 :不同氮肥喷涂吡啶对夏玉米田氮素利用
及土壤 N2O排放的影响
魏珊珊1  王艳群1  李迎春2  舒晓晓1  彭正萍1∗  石新丽1  周亚鹏1
( 1河北农业大学资源与环境学院 /河北省农田生态环境重点实验室, 河北保定 071000; 2中国农业科学院农业环境与可持续
发展研究所, 北京 100081)
摘  要  为减少土壤 N2O排放,提高作物氮素利用,采用田间试验法研究了不同氮肥用量喷
涂一定比例的吡啶(0、180、270、360 kg N·hm-2)对夏玉米生育期内土壤 N2O 排放和氮素表
观损失、籽粒产量及氮素利用的影响.结果表明:不同氮肥用量下喷涂吡啶的土壤 N2O排放主
要集中在播种⁃苗期和拔节⁃抽雄期,基肥和追肥后均会出现显著的土壤 N2O排放通量高峰.随
氮肥用量增加,玉米产量不断增加,但 270和 360 kg N·hm-2间无显著差异,2 种施氮量下的
玉米分别净增收 5209和 5426元·hm-2 .与不施氮肥比,各施氮处理下的玉米籽粒吸氮量提高
幅度为 109.6%~ 134.1%.各处理间的氮肥农学效率和氮肥利用率均以氮肥喷涂吡啶 270
kg N·hm-2较大,而土壤氮素表观损失较小.氮肥喷涂吡啶在 270 kg N·hm-2时玉米增产增
收,氮肥利用效率较高,土壤 N2O排放和氮素表观损失较少,是一种较为合理的氮肥调控施用
技术.
关键词  氮肥喷涂吡啶; 夏玉米; N2O排放; 产量; 氮素利用
Effects of nitrapyrin⁃nitrogen (N) fertilizer application rates on N utilization and N2O emis⁃
sion in summer maize field. WEI Shan⁃shan1, WANG Yan⁃qun1, LI Ying⁃chun2, SHU Xiao⁃
xiao1, PENG Zheng⁃ping1∗, SHI Xin⁃li1, ZHOU Ya⁃peng1 ( 1College of Resources and Environmen⁃
tal Sciences, Agricultural University of Hebei / Hebei Province Key Laboratory for Farmland Eco⁃Envi⁃
ronment, Baoding 071000, Hebei, China; 2Institute of Environment and Sustainable Development in
Agriculture, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China) .
Abstract: To reduce the N2O emission from soil and enhance N utilization by crop, a field experi⁃
ment was carried out to study the effects of nitrapyrin⁃N fertilizer application rates (0, 180, 270,
360 kg N·hm-2) on soil N2O emission and N apparent loss, grain yield and N utilization of sum⁃
mer maize. Results showed that the soil N2O emission under different N fertilizer treatments mainly
occurred in periods from sowing to seedling, and from jointing to tasseling. Soil N2O emission peaks
were observed after basal and top dressing events. Maize yield increased with N fertilizer rates but
there was no significant difference between 270 and 360 kg N·hm-2, and the net income of these
two treatments was 5209 and 5426 yuan·hm-2, respectively. Compared with no N fertilizer treat⁃
ment, the N uptake in the N fertilizer treatments was increased by 109.6%-134.1%. The treatment
of 270 kg N·hm-2 had the highest agronomic N efficiency and N use efficiency, but the N apparent
loss was low. The treatment with nitrapyrin⁃N fertilization rate of 270 kg N·hm-2 appeared to be the
optimal rate to obtain high maize yield and N use efficiency, and low soil N2O emission and N ap⁃
parent loss.
Key words: nitrapyrin⁃N fertilizer; summer maize; N2O emission; yield; N utilization.
本文由国家科技支撑计划项目(2013BAD11B)、国家重点基础研究发展计划项目(2012CB955904)、国家自然科学基金项目(41105115)、河北
农业大学青年学科带头人项目和河北农业大学中青年骨干教师境外研修项目资助 This work was supported by by the National Science & Techno⁃
logy Pillar Program of China (2013BAD11B), National Key Basic Research and Development Program (2012CB955904), National Natural Science
Foundation of China (41105115), Young Academic Leader Program of Hebei Agricultural University and Overseas Training Program for the Young and
Middle⁃aged Teacher of Hebei Agricultural University.
2015⁃09⁃28 Received, 2016⁃01⁃26 Accepted.
∗通讯作者 Corresponding author. E⁃mail: pengzhengping@ sohu.com
应 用 生 态 学 报  2016年 4月  第 27卷  第 4期                                            http: / / www.cjae.net
Chinese Journal of Applied Ecology, Apr. 2016, 27(4): 1163-1168                  DOI: 10.13287 / j.1001-9332.201604.034
    全球气候变暖和臭氧层破坏是我国面临的两大
环境问题,均由温室气体大量排放引起.N2O 是重要
的温室气体之一,IPCC 第五次评估报告[1]中指出,
大气中 N2O浓度达 324 ppb,比工业化前升高 20%,
其中土壤释放的 N2O占总排放量的 65%[2] .化学氮
肥投入是农田排放 N2O 的主要来源[3] .华北平原作
为中国夏玉米主产区,2008 年该区农户平均施氮量
500~600 kg·hm-2[4],2013 年高产区施氮量为 400
kg·hm-2以上,而冬小麦 /夏玉米轮作系统中每种作
物的经济氮肥用量是 130 ~ 160 kg·hm-2[5],说明目
前夏玉米生产中氮肥用量过高.
随着全球温室效应的加剧,如何减少农田土壤
N2O排放和氮素损失备受关注,目前关于 N2O 减排
措施的研究主要集中在施用长效肥料或有机肥、实
施保护性耕作模式及添加硝化抑制剂等方面[4,6] .
硝化抑制剂氯甲基吡啶 20 世纪主要进行了效
果和毒害检验,且在国外玉米生产中大面积使用,我
国对氯甲基吡啶的效果研究始于 20 世纪 60 年代
末.顾艳等[7]指出,氯甲基吡啶硝化抑制率可达 50%
以上,是一种有发展前景的新型硝化抑制剂,对固氮
菌有选择活性,可作为氮氧化抑制剂和土壤氮肥保
护剂;当与尿素和氮肥同时施用时可以推迟土壤中
NH4
+的氧化作用.硝化抑制剂的施用效果除取决于
本身性质外,还受土壤类型、有机质含量、温度、管理
措施等的影响[8] .施用氯甲基吡啶可显著提高
NH4
+ / NO3
-,提高作物对氮素的吸收,显著提高氮肥
利用率[9],减少氮肥淋溶损失和气态损失.刘倩
等[10]报道,氯甲基吡啶的施用效果与 3,4⁃二甲基吡
唑磷酸盐(DMPP)相当,优于双氰胺(DCD).以往关
于硝化抑制剂 DMPP、DCD 等在抑制土壤氮素转化
方面的研究较多[11-12],而关于氯甲基吡啶在农田土
壤 N2O减排和氮素损失方面的报道尚少.
笔者前期通过田间试验证明等氮量氮肥喷涂吡
啶比单施尿素增加小麦 /玉米轮作系统作物产量.在
此基础上,本研究采用田间试验法,设置不同氮肥用
量喷涂一定比例的吡啶处理,在夏玉米生长期间,测
定了土壤 N2O 排放、玉米产量、氮素利用、氮素表观
损失和净增收等指标,旨在确定既能实现玉米稳定增
产增收,提高氮肥利用,又能减少土壤 N2O排放和 N
素表观损失,减少环境污染的合理氮肥调控措施.
1  材料与方法
1􀆰 1  供试材料
本试验于 2014年 6—12月在河北农业大学科技
园进行,该地属温带湿润季风气候.年均气温 12 ℃,
无霜期 210 d.土壤为潮土,pH 值 8.5,碱解氮 70􀆰 3
mg·kg-1,有效磷 15. 0 mg · kg-1,速效钾 131􀆰 1
mg·kg-1,有机质 13.8 g·kg-1.供试夏玉米为郑单 958.
供试肥料中的氮肥由尿素提供,吡啶含碳 31􀆰 2%、氮
6􀆰 1%,磷、钾肥分别由过磷酸钙和氯化钾提供.
1􀆰 2  试验设计和方法
采用田间小区试验,设 4 个氮肥水平喷涂相应
的吡啶处理,纯氮分别为 0、180、270、360 kg·hm-2,
计作 CPN0、CPN180、CPN270、CPN360,1 kg尿素表面喷
涂 1.1 g吡啶,肥料氮素均由尿素提供,由于吡啶含
氮量少,忽略不计,按照喷涂比例制成不同水平氮
肥.每个氮水平 3 次重复,随机区组排列.全部磷、钾
肥和 40%氮肥作基肥施入,各小区按 135 kg·hm-2
P 2O5和 225 kg·hm
-2K2O 施入,玉米大喇叭口期追
施剩余 60%的氮肥,小区面积 36 m2 .每个小区安装
收集气体的静态箱装置,除施肥外的其余田间管理
措施同当地农民习惯. 6 月 15 日机械播种玉米,播
量 37􀆰 5 kg·hm-2,10 月 4 日玉米成熟收获.供试材
料价格分别为:尿素纯氮 3. 9 元·kg-1,吡啶 170
元·kg-1,玉米籽粒 2元·kg-1 .
1􀆰 3  气样采集、测定和计算
从播种到收获,采用密闭式静态箱法收集土壤
排放气体[13] .每次气体样品采集间隔 7 d,施肥后连
续采气 15 d,下雨后连续采气 3 ~ 5 d,采样时间为
9:00—10:00,采样时间间隔 10 min,共采集 3次,每
次取样 30 mL,同时由置于箱体内的温度探头测定
箱内土表温度,采用 TK3⁃BASIC 土壤水分测定仪测
定 0 ~ 10 cm 土壤水分,干湿球温度表放在距地面
1􀆰 5 m处测定气温.
气体样品采用 Agilent7890A 型气相色谱仪分
析,Porpak Q填充柱,柱箱温度 70 ℃,N2 载气,电子
捕获检测器 ECD,工作温度 330 ℃,每次测试时使
用标准气体标定气相色谱仪,测定的相对误差控制
在 2%以内.N2O排放通量计算公式:
F= ρ×V / A×Δc / Δt×273 / (273+θ)×60
式中: F为 N2O 排放通量(mg·m
-2·h-1);ρ 为箱
体内气体密度(g·cm-3);V 为静态箱体积(cm3);A
为静态箱底面积(cm2);Δc / Δt为单位时间静态箱内
N2O浓度变化率(10
-9 cm3·cm-3·min-1);θ 为测
定时箱体内的平均温度.
N2O阶段累积排放总量计算公式:
T =∑[(F i +1 + F i) / 2] × (Di +1 - Di) ×
24 / 1000 × 667 × 15 × 10 -6
4611 应  用  生  态  学  报                                      27卷
式中:T为 N2O阶段累积排放总量(kg N·hm
-2);F i
和 F i +1分别为第 i和第 i+1次采样时 N2O排放通量
(μg N·m-2·h-1);Di和 Di +1分别为第 i和第 i+1次
采样时间(d) [13] .
N2O⁃N排放系数=(施氮处理 N2O⁃N排放总量-
不施氮处理 N2O⁃N排放总量) /施氮量×100%.
1􀆰 4  植物样品测定项目和方法
于玉米成熟期,每个小区取代表性植株 2株,分
为茎叶、轴、籽粒.样品分别在 105 ℃杀青 30 min后,
75 ℃烘至恒量.称量粉碎后,H2SO4⁃H2O2 消煮,凯氏
定氮法测定全氮含量[14] .同时,每个小区连续选取
代表性的 15穗进行考种,测定百粒重、穗粒数,其余
小区穗部全部收获脱粒后计产,用谷物水分测定仪
(PM⁃8188)测定含水量,按面积折算为含水量 14%
的籽粒产量.
1􀆰 5  其他指标和计算方法
氮肥农学效率(NAE,kg·kg-1)= (施氮区作物
产量-不施氮区作物产量) /施氮量[15]
氮肥利用率[16](NUE)= (施氮区植株地上部氮
素积累量-不施氮区植株地上部氮素积累量) /施氮
量×100%
土壤氮素平衡:分别采集 0~20、20~40 cm鲜土
样,用 1 mol·L-1 KCl 浸提、连续流动分析仪测定
NO3
- ⁃N含量,根据各层次土壤容重计算 0 ~ 40 cm
土壤残留氮.本文计算 0~40 cm土壤氮素平衡时,其
中氮输入主要包括投入氮肥、种植前土壤起始含氮
量、前茬作物秸秆还田、大气干湿沉降;氮输出主要
考虑作物吸收带走氮素、土壤残留氮和 NH3挥发损
失、氮素表观损失.前茬作物秸秆还田氮素是根据当
地上茬小麦平均产量和谷草比计算得到,大气干湿
沉降氮量参考文献[17-18],NH3挥发损失量参考
文献[19]计算.
表观损失 N(kg·hm-2)= 总输入 N-作物吸收
N-收获时土壤残留 N-氨挥发 N
净增收= (施氮区籽粒产量-不施氮区籽粒产
量)×籽粒价格-(尿素氮价格+吡啶氮价格)
采用 Microsoft Excel 2007软件进行数据处理和
制图;采用 SPSS 18.0进行方差分析,显著性水平为
α= 0.05.
2  结果与分析
2􀆰 1  不同氮肥用量喷涂吡啶对土壤 N2O 总排放量
及排放系数的影响
表1表明,玉米生育期间,随着氮肥用量增加,
表 1  不同氮肥用量喷涂吡啶对土壤 N2O 总排放量及排放
系数的影响
Table 1  Effects of different nitrapyrin⁃N fertilizer applica⁃
tion rates on total N2O emission amounts and factors in soil
处理
Treatment
N2O总排放量
Total N2O
emission amount
(kg·hm-2)
比 CPN0增幅
Increase compared
with CPN0
(%)
N2O⁃N排放系数
N2O⁃N emission
factor
(%)
CPN0 0.32d - -
CPN180 1.17c 265.6 0.30
CPN270 1.85b 478.1 0.36
CPN360 2.93a 815.6 0.46
同列不同小写字母表示处理间差异显著(P<0.05)Different small let⁃
ters in the same column showed significant difference among different
treatments at 0.05 level. 下同 The same below.
土壤N2O总排放量增加.与 CPN0比,各处理的N2O总
排放量增加 0.85 ~ 2.61 kg·hm-2,提高了 265.6% ~
815.6%. CPN360处理 N2O 总排放量最高,显著高于
其他 3个处理. CPN180和 CPN270的 N2O 总排放量分
别较 CPN360显著降低 1.76和 1.08 kg·hm
-2 .随施氮
量增加,各处理的 N2O 排放系数也增加;与 CPN180
比, CPN270 和 CPN360 的 N2O 排放系数分别增加
0􀆰 06%和 0.16%.
2􀆰 2  不同氮肥用量喷涂吡啶对玉米生长期间土壤
N2O排放通量的影响
在玉米各生育期间,随氮肥用量增加土壤 N2O
排放通量呈增加趋势(图 1),各处理的平均土壤
N2O排放通量是 CPN0的 2.8 ~ 6.0 倍.不同氮肥用量
下的 N2O排放通量变化趋势基本一致,CPN0一直低
于 50 μg·m-2·h-1 .播种后(基肥施入)4 d 内各处
理均出现一个明显的高峰, CPN360的峰值为 633
μg·m-2·h-1,CPN180和 CPN270的峰值较 CPN360分
别降低 38.1%和 22.8%.播种后 45 d 时追施氮肥,
47 d时 CPN180、CPN270和 CPN360的排放通量出现第 2
个高峰,分别为 205、381和 485 μg·m-2·h-1,均低
于第 1个峰值.玉米生长后期随着土壤氮素被玉米
吸收利用,各处理的土壤 N2O排放通量变化平缓.
2􀆰 3  不同氮肥用量喷涂吡啶对玉米生长期间土壤
N2O阶段排放量的影响
不同氮肥用量下的土壤 N2O 排放具有明显阶
段性特征(图 2).各处理土壤 N2O 的累积排放量主
要集中在播种⁃苗期和拔节⁃抽雄期,CPN0、CPN180、
CPN270和 CPN360处理的播种⁃苗期土壤 N2O 累积排
放量分别占整个生育期 N2O 总排放量的 25􀆰 5%、
36􀆰 3%、 33. 8% 和 30. 0%, 拔节⁃抽雄期分别占
23􀆰 7%、41.3%、45.8%和 43.1%. 各处理在灌浆⁃成熟
期的土壤N2O累积排放量相对较低.同一生育时期,
56114期                  魏珊珊等: 不同氮肥喷涂吡啶对夏玉米田氮素利用及土壤 N2O排放的影响         
图 1  不同用量氮肥喷涂吡啶对土壤 N2O排放通量的影响
Fig.1  Effect of different nitrapyrin⁃N fertilizer application rates on N2O emission flux in soil.
图 2  不同氮肥用量喷涂吡啶对玉米各生育阶段土壤 N2O
阶段累积排放量的影响
Fig. 2   Effects of different nitrapyrin⁃N fertilizer application
rates on soil N2O accumulation emissions during different maize
growth stages.
SS: 播种⁃苗期 Sowing⁃seedling stage; SJ: 苗期⁃拔节期 Seedling⁃join⁃
ting stage; JT: 拔节⁃抽雄期 Jointing⁃tasseling stage; TF: 抽雄⁃灌浆期
Tasseling⁃filling stage; FM: 灌浆⁃成熟期 Filling⁃maturing stage. 不同小
写字母表示同一处理不同生育阶段间差异显著(P< 0.05) Different
small letters showed significant difference among different growth stages in
the same treatment at 0.05 level.
随着施氮量增加土壤 N2O阶段排放量增多.
2􀆰 4  不同氮肥用量喷涂吡啶对玉米产量、净增收及
氮素利用的影响
表 2表明,与 CPN0比,不同氮肥处理下的玉米
穗粗、穗长、穗粒数和籽粒产量均显著提高,百粒重
变化不大.随氮肥用量的增加,不同处理的穗粗、穗
粒数和籽粒产量逐渐增加.与 CPN180相比,CPN270和
CPN360的籽粒产量分别增加 13.2%和 16.4%,净增
收分别提高 2013 和 2230 元·hm-2,前两者的籽粒
产量差异不显著,且净增收接近,但 CPN360较 CPN270
施氮肥量增加 90 kg·hm-2 .
    表 3表明,随着氮肥用量增加,玉米籽粒吸氮量
逐渐增加,各施氮处理的籽粒吸氮量均高于 CPN0处
理,增幅 109. 6% ~ 134. 1%,但 CPN180、 CPN270 和
CPN360间籽粒吸氮量差异不显著. 与 CPN180 和
CPN360相比,CPN270的氮肥农学效率分别增加 7.4%
和 22.1%,氮肥利用率分别提高 7.1%和 8.9%.
2􀆰 5  不同氮肥用量喷涂吡啶对土壤氮素平衡的影响
从表 4可以看出,在氮素输入项中,仅前茬作物
秸秆还田 N和土壤起始 N 两项之和占作物总吸氮
量的 53.5%以上;在 N输出中,各处理氮素表观损失
占总施氮量的 16.8% ~ 30.4%.作物吸收、土壤残留
和表观损失 N均随施氮量增加而增加.说明施氮量
越多氮素损失越高,降低氮肥用量可有效减少氮素
表观损失和土壤残留.因此,应在保证氮素充分供应
表 2  玉米籽粒产量和净增收
Table 2  Grain yield and net income of maize
处理
Treat⁃
ment
穗粗
Ear
diameter
(cm)
穗长
Ear
length
(cm)
穗粒数
Grain
number
per spike
百粒重
100⁃kernel
mass
(g)
籽粒产量
Grain yield
(kg·
hm-2)
净增收
Net income
increment
(yuan·
hm-2)
CPN0 7.03b 15.88b 463.2b 30.4a 6979c -
CPN180 7.48a 18.11a 567.7a 32.6a 8928b 3196
CPN270 7.60a 17.61a 585.6a 32.5a 10110a 5209
CPN360 7.67a 17.90a 593.7a 32.5a 10394a 5426
表 3  不同氮肥用量喷涂吡啶对玉米氮素利用的影响
Table 3  Effects of different nitrapyrin⁃N fertilizer applica⁃
tion rates on N utilization in maize
处理
Treatment
籽粒吸氮量
N uptake in
grains
(kg·hm-2)
氮肥农学效率
NAE
(kg·kg-1)
氮肥利用率
NUE
(%)
CPN0 25.22b - -
CPN180 52.85a 10.8a 20.9a
CPN270 58.00a 11.6a 28.0a
CPN360 59.04a 9.5b 19.1a
NAE: N agronomic efficiency; NUE: N use efficiency.
6611 应  用  生  态  学  报                                      27卷
表 4  不同氮肥用量喷涂吡啶对土壤氮素平衡的影响
Table 4  Effect of different nitrapyrin⁃N fertilizer application rates on N balance in soil
处理
Treatment
N输入 N input (kg·hm-2)
肥料
Fertilizer
起始土壤
Initial
soil
秸秆还田
Straw
returning
大气沉降
Atmospheric
deposition
总输入
Total
input
N输出 N output (kg·hm-2)
作物吸收
Crop
absorption
土壤残留
Soil
residue
氨挥发
Ammonia
volatilization
表观损失
Apparent
loss
CPN180 180 88.2 52.3 15.0 335.5 179.3 57.9 43.5 54.8
CPN270 270 88.2 52.3 15.0 425.5 223.0 76.3 67.5 58.7
CPN360 360 88.2 52.3 15.0 515.5 262.4 100.4 92.3 60.4
时,合理减少氮肥用量,减少氮素淋洗、氨挥发等
损失.
3  讨    论
土壤 N2O 排放量与氮肥施用量显著相关[20],
随施氮量增加,土壤 N2O 排放增加,且以 CPN360土
壤 N2O排放量最高(表 1),这与马银丽等[21]的研究
结果一致.丁洪等[22]报道,2次施入肥料处理的土壤
N2O排放量出现 2 个高峰,本文各施氮处理在基肥
和追肥过后也出现 2 个 N2O 排放高峰(图 1).不同
氮肥用量喷涂吡啶下的土壤 N2O 排放具有明显的
阶段性特征[23],各处理的土壤 N2O 排放主要集中
在播种⁃苗期和拔节⁃抽雄期(图 2),且各处理 N2O
排放通量第 2个峰值均低于第 1 个峰值,这是因为
玉米生长前期较慢,对氮素的吸收利用较少,而后期
生长迅速对氮素需求较大.因此,推荐调整氮肥施用
基追比例,通过前氮后移,提高氮肥吸收利用,减少
玉米生长前期 N2O的排放.
据报道,土壤中硝化和反硝化过程释放的 N2O
约占生物圈释放到大气 N2O 总量的 70% ~ 90%.土
壤硝化作用微生物活动最适温度为 25 ~ 35 ℃;反硝
化作用最适温度为 30~67 ℃ [24] .本试验条件下玉米
季采样的平均气温为 26 ℃,在硝化作用最适温度范
围内.各施氮肥处理下的土壤 N2O 排放量在生育期
间随着施肥和灌水呈现双峰曲线变化(图 1).由于
基肥的施入增加了土壤中的氮素含量,使硝化和反
硝化作用强烈,此时出现第 1个排放峰,在追肥灌水
后出现第 2 个 N2O 排放高峰.邓兰生等[25]指出,施
肥和灌溉后产生大量的化学沉淀物和较高的土壤含
水量导致 N2O排放高峰出现,N2O 排放通量与土壤
温度和湿度呈指数相关[26] .夏玉米季高温多雨,土
壤通气条件差,反硝化作用强烈,利于生成 N2O.
N2O排放系数被广泛用于区域和全球农田 N2O 排
放清单的编制和评价 N2O的产生.目前,国际上推荐
的农田 N2O排放系数是 1% ~1.25%,中国旱地农田
N2O排放系数为 0.22%~1.53%[27] .本文玉米田中土
壤 N2O排放系数为 0.30%~0.46%(表 1),在我国旱
地排放系数范围内,低于国际农田系统.有资料表
明,氯甲基吡啶主要通过抑制氨氧化细菌的活性来
抑制 NH4
+向 NO2
-的转化过程[28],使土壤中较长时
间保持较高的 NH4
+ ⁃N含量,有效减少 N2O排放.
本试验条件下,随施氮量增加,玉米籽粒产量增
加.与 CPN180比,CPN270和 CPN360的籽粒产量显著增
加,但后两者的籽粒产量和净增收均比较接近(表
2),CPN270却较 CPN360的施氮量减少 90 kg·hm
-2,
N2O减排 1.08 kg·hm
-2(表 1),土壤残留氮减少
24􀆰 1 kg · hm-2, 土壤氮素表观损失降低 1. 7
kg·hm-2 (表 4 ). 氮 肥 喷 涂 吡 啶 用 量 在 270
kg N·hm-2时,玉米氮肥农学效率、氮肥利用效率均
最高(表 3).
因此,综合考虑 N2O减排效果、玉米产量效应、
氮素利用、土壤氮素损失和净增收,氮肥喷涂吡啶用
量为 270 kg N·hm-2是华北地区值得推广的增产减
排氮肥管理方式.
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作者简介  魏珊珊,女,1991年生,硕士研究生. 主要从事农
业资源利用研究. E⁃mail: 15933515037@ 163.com
责任编辑  张凤丽
魏珊珊, 王艳群,李迎春,等. 不同氮肥喷涂吡啶对夏玉米田氮素利用及土壤 N2O排放的影响. 应用生态学报, 2016, 27(4):
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8611 应  用  生  态  学  报                                      27卷