摘要
华北平原是我国重要的粮食主产区，由于土壤有机质含量低，增加氮肥用量并不能导致玉米产量持续增加，相反造成氮肥利用效率低、大量氮肥被浪费以及N2O排放增加。有机肥和无机肥配施被广泛认为是同时实现粮食增产和提高土壤有机质的双赢措施，但是有机肥和无机肥配施对华北平原农田N2O和NO排放的影响尚不明确，可能与有机肥的种类和用量有关。本研究在华北平原潮土区，通过测定不同种类及用量有机肥与无机肥配施后农田N2O和NO排放通量和作物产量，旨在揭示有机肥与无机肥配施对潮土N2O和NO排放以及作物产量的影响效应。 2018年6月至2019年5月连续开展了玉米-小麦轮作田间小区试验。试验共设置8个处理，分别为①不施肥，对照（CK）；②单施氮磷钾化肥（NPK）；③50%牛粪氮+50%化肥氮（CM）；④25%牛粪氮+75%化肥氮（1/2CM）；⑤50%鸡粪氮+50%化肥氮（FC）；⑥25%鸡粪氮+75%化肥氮（1/2FC）；⑦50%猪粪氮+50%化肥氮（FP）；⑧25%猪粪氮+75%化肥氮（1/2FP）。采用静态箱-气相色谱法测定玉米-小麦轮作农田土壤N2O和NO排放通量，同时监测其他辅助指标和作物产量。 玉米-小麦轮作期CK处理N2O累积排放量和NO累积排放量分别为0.70kg N2O-N ha?1和0.10kg NO-N ha?1，NPK处理的N2O累积排放量和NO累积排放量分别显著提高到2.71kg N2O-N ha?1和0.32kg NO-N ha?1。CM、FC和FP处理的N2O累积排放量与NPK处理无显著差异，而有机肥用量减少后，1/2CM、1/2FC和1/2FP处理N2O累积排放量分别较CM、FC和FP处理降低了30.8%、38.7%和11.3%，可能原因是易分解有机碳输入减少，降低土壤反硝化潜力，减少了土壤N2O排放。除玉米季牛粪处理外（CM>1/2CM），其余有机肥与无机肥配施处理随着有机肥用量减少，NO排放均显著增加，但是，NO排放增加量显著低于N2O排放降低量。1/2CM、1/2FC和1/2FP处理的NO累积排放量与NPK处理无显著差异，但却显著降低了N2O排放，降幅分别为29.5%、38.4%和21.3%。 玉米季N2O排放通量与土壤孔隙含水量（WFPS）显著正相关（P<0.05），小麦季N2O排放通量则与5cm土壤温度显著正相关（P<0.05），表明玉米季土壤N2O排放主要受水分含量的影响，而在小麦季土壤温度是影响N2O排放的关键因素。小麦季土壤N2O累积排放量显著低于玉米季，主要是由于低温延缓尿素水解，抑制硝化和反硝化作用。除CK和NPK处理外，玉米季和小麦季N2O排放量与土壤可溶性有机碳（DOC）平均含量存在着显著的线性关系（P<0.05）。研究结果表明，有机肥起着双重作用，一方面提高活性有机碳含量，提升土壤反硝化潜力；另一方面，调控土壤无机氮水平，促进或者抑制硝化和反硝化作用产生N2O。 与单施化肥处理和50%有机肥氮配施50%化肥氮处理相比，25%有机肥氮配施75%化肥氮处理玉米产量未出现显著差异，但是增加了小麦产量；并且25%不同有机肥氮配施75%化肥氮处理之间的玉米和小麦产量差异不显著。因此，从保证作物稳产和减少温室效应的角度，25%有机肥氮配施75%化肥氮为本地区农田推荐的施肥方案。
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