不同施肥措施对小麦-玉米轮作土壤温室气体排放和氮素运移的调控作用OA北大核心

【目的】研究不同施肥措施对小麦-玉米轮作体系土壤氮素运移和温室气体排放的影响,为降低小麦-玉米轮作体系温室气体排放与土壤氮素淋溶风险提供有效方法。【方法】2021—2023年在河北省辛集市连续开展3个轮作季的田间试验,小麦季试验以100%配方肥为对照(T),并设施用80%配方肥量(TM),以及推荐量下80%化肥养分+20%生物有机肥替代(TM+1)、TM+1配合6000 kg/hm^(2)生物炭(TM+2)、TM+2配合15 kg/hm^(2)土壤结构调理剂(TM+3) 4个处理。玉米季各处理施肥量均相同。分析土壤温室气体(N_(2)O、CH_(4)、CO_(2))排放特征、增温潜势、剖面硝态氮运移与作物产量。【结果】不同施肥处理下耕层土壤温室气体排放通量的变化趋势较为一致。与T处理相比,TM处理的N_(2)O平均排放通量显著降低了35.31%(P<0.05);TM、TM+1、TM+2和TM+3处理之间CO_(2)平均排放通量无显著差异;TM、TM+1、TM+2、TM+3处理之间CH_(4)平均排放通量无显著差异(P>0.05)。与T处理相比,TM处理N_(2)O周年累计排放量显著降低了37.63%(P<0.05),CO_(2)累积排放量无显著变化(P>0.05);T、TM、TM+1、TM+2、TM+3处理的CH_(4)累积排放量均为负值。TM和TM+1处理较T处理的增温潜势分别显著降低了38.15%和16.25%(P<0.05)。TM、TM+1、TM+2、TM+3处理土壤硝态氮含量均在80—160 cm土层出现峰值,TM、TM+1、TM+2和TM+3处理0—100 cm土层土壤硝态氮累积量相比T处理分别减少38.98%、26.05%、61.26%和28.13%,TM、TM+2、TM+3处理100—400 cm土层土壤硝态氮累积量较T处理分别减少59.26%、18.03%、16.65%。3个轮作季中,TM+1和TM+2处理产量在第3季较T处理分别显著增加了9.63%和9.55%(P<0.05)。【结论】施用80%推荐配方肥,或者养分总量不降低条件下,以20%的生物有机肥替代化肥或20%的生物有机肥替代化肥添加土壤调理剂均降低了土壤N_(2)O气体排放强度和总量,但减排效果以降低养分投入的施用80%推荐配方肥处理效果最明显,并降低了土壤硝态氮淋溶损失。以20%生物有机肥替代化肥对小麦、玉米增产效果显著,第3个轮作季中小麦和玉米总产量显著增加了9.63%(P<0.05);20%生物有机肥替代与生物炭配施能减少硝态氮向100—400 cm土层淋溶的风险,并使玉米产量显著增加了12.15%。