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温室气体排放增加导致的全球变暖,已引起国际社会的广泛关注,而氧化亚氮(N2O)作为重要的温室气体之一,在1750—2011年间其含量增加了20%,且N2O在百年尺度的全球增温趋势是CO2的298倍[1]。研究发现,大气中60%的N2O来源于农业活动,并仍以每年0.3%的速度增加[2],而土壤本身的理化特性(土壤物理化学性质和微生物结构)、栽培管理因素(农业措施和作物类型)、肥料种类、施氮量和环境因子(土壤水分、温度、光照和pH)等多种因素的改变,都会导致农业N2O排放发生变化[3]。在众多影响因素中,N2O排放量主要受施肥量与施肥种类的影响,尤其是氮肥[4]。氮肥过量不仅导致氮素在土壤中大量的残留以及淋失[5],同时也会显著增加N2O的排放与其他气态氮的损失[6]。郭晨等[7]的研究发现,减氮21.4%能降低N2O的排放,而对作物产量没有显著影响;同样,在等氮量施肥条件下,施用有机肥较无机肥能减少土壤N2O的排放,对作物产量也没有明显影响[8];但也有研究发现,无机肥+有机肥配施处理与单施无机肥处理的N2O排放相比无显著性差异或高于无机肥处理[8]。目前,缓控释肥因其具有养分释放缓慢、周期长且利用效率高和减少氮素损失等优点而被逐渐应用于农田作物生产[9]。研究发现,缓控释肥较常规施肥能提高小麦(Triticum aestivum L.)、水稻(Oryza sativa)等作物的产量且能降低农田N2O的排放[10]。在配施缓控释肥方面,有研究表明,缓控释肥+无机肥配施也能降低N2O排放和增加产量[11];同时,田伟等[8]研究也表明,无机肥+有机肥+缓控释肥配施处理能够显著降低N2O的排放。可见,降低施肥量和有机肥、缓控释肥并与化肥配施对减少农田N2O排放及提高作物产量有重要意义。
我国是世界菠萝(Ananas comosus)十大生产国之一,现种植面积约6万hm2,主要分布于我国华南地区[12]。为了追求高产,果农在菠萝种植过程中施肥过量、施肥时间不合理等问题突出,不仅造成了肥料利用率低下,而且土壤中养分淋失严重,温室气体排放增加[13],严重影响了我国菠萝产区的生态环境及人体健康。迄今,关于菠萝种植过程中施肥管理的研究,主要集中于常规化学肥料使用量及施用方式上[14],而基于菠萝生长发育规律进行科学优化施肥,且进行有机肥和缓控释肥替代的施肥模式研究较少;另外,关于菠萝农田施肥管理对N2O排放的影响尚未见有报道。因此,笔者以热带地区菠萝田为研究对象,在常规施肥量的基础上进行优化施肥,通过有机肥和缓控释肥进行替代,探讨不同施肥模式下农田N2O排放的差异,并结合菠萝产量,筛选较优的施肥模式,旨在为热带地区菠萝的科学施肥提供依据。
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本试验地位于海南省乐东县尖峰镇海南大学热带作物学院基地(东经108°46′22″,北纬18°39′6″),属于热带季风气候,年均气温24~25 ℃,年均降雨量1 279.10 mm,年蒸发量约为年降雨量的2.0~2.5倍。前茬作物为香蕉,试验地土壤为燥红土,pH6.05,耕层土壤(0~20 cm)含有机质0.53%、铵态氮0.34 mg·kg−1、硝态氮0.76 mg·kg−1、有效磷80.17 mg·kg−1、速效钾92.84 mg·kg−1、全氮0.37 g·kg−1、全磷0.37 g·kg−1。试验期间,气温与降雨量等资料采用海南省乐东尖峰岭万钟公司区域自动站(M1601)气象站的数据(图1)。
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本试验共设5个处理:空白对照(不施肥,CK)、常规施肥(NPK)、减量单施化肥(INF,优化施肥处理)、有机无机配施(INF+M,优化施肥基础上,有机肥(羊粪)替代20%氮肥)、有机无机缓控配施[INF+M+S,优化施肥基础上,有机肥替代20%氮肥+缓控释肥(包膜尿素)替代15%氮肥]。具体施肥方案见表1(以纯养分计)。
表 1 试验地菠萝施肥方案
Table 1. Fertilization scheme
kg·hm−2 处理
Treatment菠萝生长期间施肥(基肥+追肥+追肥+追肥+追肥+追肥)情况
Pineapple growth stage (basal fertilizer+top dressing+top dressing+top dressing+top dressing+top dressing)N P2O5 K2O CaO MgO CK - - - - - NPK 299+193+151+37+60+77 102+78+68+15+48+25 222+174+140+95+120+194 329 73 INF 172+111+91+22+35+45 23+19+17+4+19+12 138+109+89+59+117+120 132 87 INF+M 172(20%有机肥提供)+
111+91+22+35+4523+19+17+4+19+12 138+109+89+59+117+120 132 87 INF+M+S 172(20%有机肥、15%缓控释肥提供)+111+91+22+35+45 23+19+17+4+19+12 138+109+89+59+117+120 132 87 注:“-”表示未施肥;括号内为有机肥(羊粪)和缓控释肥(包膜尿素)提供的养分量比例。
Notes: “-” indicates no fertilization; the brackets indicate proportion of nutrients provided by organic fertilizer (goat manure) and controlled release fertilizer (coated urea).试验采用随机区组设计,每个处理3个重复,共15个小区,每个小区97.5 m2(15 m×6.5 m)。采用起垄方式种植菠萝,垄上覆膜,沟内不覆膜,其中,垄高20 cm,宽90 cm,沟宽50 cm;垄上菠萝行距50 cm,株距35 cm。菠萝供试品种为澳大利亚‘卡因’(地区常规种植品种)。定植前将基肥撒施后旋耕入土,菠萝生长周期较长,整个观测期共施肥6次,2018−01−22施基肥,2018−01−23选大苗进行定植,2019−03−10收获。其他田间管理措施与当地大田管理方式一致。
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气体样品的采集使用不锈钢静态箱法,采样箱横截面积为0.5 m×0.5 m,高0.8 m,箱外包1层海绵并覆盖铝箔,以减小采样期间由于太阳辐射造成的箱内温度变化。将带凹槽的底座水平嵌于垄上,底座内有1株菠萝,采样时把采样箱罩在底座上,连接好采气针筒和温度计,并加水密封,于关箱后0,15,30 min用带有三通阀的50 mL医用针筒采集气体,先抽推针筒4~5次,以混匀箱内气体,然后采集气样50 mL。
因菠萝种植后有3个月左右的缓苗阶段,菠萝生长非常缓慢,对土壤养分和水分吸收很少,因此,在菠萝移栽后首先每月采气1次,从第4个月菠萝缓慢生长期开始平均采气频率为每7天1次,在施肥后增加采样频率,平均约每隔2天1次,采气时间为上午的9:00~11:00。为了更准确地估算N2O的排放总量,采集的气样带回实验室用气相色谱仪(岛津GC-2014)分析,N2O检测器为ECD,载气为氩甲烷,检测器温度为300 ℃。标准气体由中国计量科学研究院提供。
田间气体采集的同时,用温度计同步测定箱内温度,用土壤温湿度计(顺科达,TR-6D)测定3 cm和7 cm土层温度。另外,每隔2周各小区采集1次土壤样品(0~20 cm)用于土壤含水量、铵态氮含量(NH4+-N)和硝态氮含量(NO3−-N)的测定。土壤含水量采用烘干法测定,NH4+-N和NO3−-N采用鲜土样品,用2 mol·L−1KCl浸提(液土比5∶1),并用连续流动分析仪(Alliance-Futura/Proxima,法国产)测定。
N2O排放通量计算公式:
$$F = \rho \frac{V}{A}\frac{{\Delta c}}{{\Delta t}}\frac{{273}}{{273 + T}},$$ 式中,F为N2O-N排放通量(μg·m−2·h−1),ρ为标准状态下N2O-N的密度,为1.25 g·L−1;V为采气箱的体积(m3);A为采气箱所覆盖的土壤表面积(m2);
$\Delta $ c/$\Delta $ t为N2O的排放速率;T为采集气体时采气箱内的平均温度(℃)。N2O排放强度:指形成单位经济产量N2O排放量,即N2O排放总量与作物产量的比值。N2O排放系数:指施肥处理N2O排放总量与对照不施肥N2O排放总量之差与肥料投入量的比值。N2O(菠萝)累计排放量Ec(kg·hm−2)计算公式:
$$Ec = \sum\limits_{i = 1}^n {\bigg(\frac{{F_i + F_{i + 1}}}{2}} \bigg) \times (t_{i + 1} - t_i) \times 24,$$ 式中,n为生长期间观测次数;Fi和Fi+1为第i次和第i+1次采气时,N2O的排放通量(μg·m−2·h−1);ti+1−ti表示第i+1次和第i次采样的时间间隔(d)。
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采用Microsoft Excel 2016进行数据整理,利用SPSS 20.0软件进行不同处理间的差异显著性检验(ANOVA程序单因素方差分析,5%显著水平)及N2O排放通量和各影响因素间的相关性和偏相关关系采用Duncan多重比较方法进行分析;用OriginPro9.1软件绘图。
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从图1可知,在菠萝生育期内降水分散且不均匀,7~8月降雨量较大且较频繁。从图2可知,土壤含水量总体随降水的变化而变化。生长期间各处理平均土壤含水量表现为CK>INF+M+S>INF+M>INF>NPK,除NPK处理显著低于CK,其余处理相比CK和NPK处理无显著性差异。由图3可知,整个菠萝生育期各处理3 cm和7 cm土层温度变化规律一致,整体呈现先上升后下降的趋势,3 cm和7 cm土壤温度均表现5月最高,12月最低。3 cm土壤温度和7 cm土壤温度总体表现分别为CK>INF>INF+M>NPK>INF+M+S和CK>INF+M>INF>INF+M+S>NPK,但各处理间温度均没有显著性差异。
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由图4可知,在整个生育期内,各处理硝态氮、铵态氮含量表现出相似的变化规律,均出现4次高峰,并且都发生在施肥后,其他时间保持较小范围内。所有处理的土壤硝态氮含量介于0.36~82.83 mg·kg−1之间,在菠萝生长的中期,NPK处理土壤硝态氮含量显著高于其他施肥处理,CK处理最低;而在菠萝生长后期,NPK处理则表现出低于其他施肥处理或没有显著性差异。从整个菠萝生育期的平均硝态氮含量来看,NPK、INF、INF+M和INF+M+S处理分别为33.5,24.73,17.68和29.16 mg·kg−1,且INF+M显著低于NPK。同样,所有处理的土壤铵态氮含量介于1.66~60.86 mg·kg−1之间,在菠萝生长的中期,NPK处理铵态氮含量也显著高于其他施肥处理;而在菠萝生长后期,NPK处理低于其他施肥处理或没有显著性差异。整个菠萝生育期铵态氮的平均含量依次为NPK>INF+M+S>INF>INF+M,且在菠萝生育中期铵态氮的平均含量表现为INF和INF+M显著低于NPK。
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由图5可知,在整个生育期内,各施肥处理菠萝田土壤N2O排放通量表现出相似的变化规律,出现6次N2O排放高峰,并且都发生在施肥后,其他时间保持较小的排放通量。在整个菠萝生育期间N2O的排放通量变化范围为1.2~85.6 μg·m−2·h−1,其中以NPK处理最高,达85.56 μg·m−2·h−1;其次为INF和INF+M处理,其与NPK处理无显著差异;INF+M+S处理低于其他施肥处理,且显著低于NPK处理。
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如图6所示,各处理N2O累积排放量高低顺序为:NPK>INF>INF+M>INF+M+S>CK,从大到小分别为3.37,2.68,2.15,1.84,0.78 kg·hm−2,且各处理间差异显著,其中NPK处理N2O累积排放量最高。INF+M+S、INF+M和INF处理相比NPK处理N2O累积排放量分别显著减少了45.40%,36.20%和20.47%。NPK、INF、INF+M、INF+M+S各处理5个时间段N2O累积排放量大小依次为:2018年1月至2018年3月>2018年4月至2018年6月>2018年7月至2018年9月>2018年10月至2018年12月>2019年1年至2019年3月。NPK和INF+M+S处理N2O累积排放量在不同月份段间具有一致的变化规律,其中,NPK和INF+M+S处理在2018年1月至2018年3月时间段的N2O累积排放量显著高于其他时间段,而NPK和INF+M+S处理在2018年7至2018年9月、2018年10月至2018年12月时间段的N2O累积排放量无显著差异,但NPK和INF+M+S处理在2018年7月至2018年9月和2018年10月至2018年12月时间段的N2O累积排放量均显著高于2019年1月至2019年3月时间段的N2O累积排放量。
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从菠萝产量看(表2),INF+M+S、INF+M和INF较NPK分别增产16.77%,6.66%和6.53%,且INF+M+S处理与NPK间达到显著水平。在整个菠萝生育期间,各处理的N2O平均通量大小依次为NPK>INF>INF+M>INF+M+S>CK,且差异显著;其中,INF+M+S、INF+M和INF处理N2O平均通量与NPK相比分别显著减少了46.06%,37.15%和20.98%。同样,INF+M+S排放强度最小,显著小于NPK和INF处理,与INF+M和CK处理相比没有显著差异。IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change, 2006)把同时期内由于施用氮肥,引起的N2O−N排放量占总施氮量的百分比定义为N2O排放系数,并建议N2O−N排放系数为1%。排放系数是评价不同管理措施减排效果的参考指标。由表3可知,菠萝整个生育期内N2O排放系数次序为INF>NPK>INF+M>INF+M+S,且INF+M+S显著小于其他处理,这也表明在INF+M+S处理下N2O排放量最少,减排效果最佳。
表 2 不同处理作物产量、N2O排放强度和排放系数
Table 2. Nitrous oxide emission factor and emission intensity and pineapple yield under different treatments
处理
Treatment产量/(t·hm−2)
Yield增产/%
Increase rate平均通量/(μg·m−2·h−1)
Mean annual flux排放强度/(t·kg−1)
Emission intensity排放系数/%
Emission factorCK 42.12±6.60c - 7.76±0.18e 0.02±0d - NPK 77.16±6.36b 83.19 34.13±1.30a 0.04±0a 0.32b INF 82.20±8.29ab 95.16 26.97±1.25b 0.03±0b 0.40a INF+M 82.30±4.90ab 95.39 21.45±0.72c 0.03±0c 0.29b INF+M+S 90.10±3.10a 113.91 18.41±0.51d 0.02±0cd 0.22c 注:同列不同小写字母表示不同施肥处理间差异显著(P<0.05)。
Note: Different lowercase letters in the same column indicate significant difference between fertilization treatments at 0.05 level.表 3 N2O通量与各影响因子的Pearson相关系数
Table 3. Pearson correlation coefficients between N2O flux and the impact factors
处理 Treatment 3 cm土温/℃
3 cm soil temperature7 cm土温/℃
7 cm soil temperature土壤含水量/%
Soil water content铵态氮/
Ammonium N硝态氮/(mg·kg−1)
Nitrate NCK 0.323ns 0.322ns 0.315ns 0.376ns 0.288ns NPK 0.462ns 0.582* 0.416ns 0.794** 0.806** INF 0.532* 0.565* 0.237ns 0.775** 0.701** INF+M 0.399ns 0.450ns 0.323ns 0.630** 0.591** INF+M+S 0.425ns 0.445ns 0.137ns 0.780** 0.501* 注:ns 表示P>0.05,* 表示P <0.05,**表示 P <0.01,下同。
Note: ns: P >0.05; *: P <0.05; **: P <0.01. Similarly hereinafter. -
由表3可知,NPK、INF、INF+M和INF+M+S处理土壤N2O通量与土壤铵态氮和硝态氮均呈显著正相关(P<0.05)。仅INF处理N2O通量与3 cm和7 cm土壤温度均呈显著正相关(P<0.05)。各处理N2O通量与土壤含水量没有显著性差异。可见土壤铵态氮和硝态氮含量是影响菠萝田N2O排放的主要因素。
众多环境因素影响农田N2O的排放,为了消除各影响因子间的相互作用,在不考虑施肥处理影响的前提下,对菠萝田土壤N2O通量与3,7 cm土壤温度、土壤含水量、铵态氮含量、硝态氮含量进行偏相关性分析。如表4所示,将3 cm土壤温度设为控制变量后,N2O通量与7 cm土壤温度呈显著正相关(R=0.293),而将7 cm土壤温度设为控制变量后,N2O通量与3 cm土壤温度无显著性差异。将土壤含水量设为控制变量后N2O通量与3 cm土壤温度和7 cm土壤温度均呈显著正相关,而将铵态氮和硝态氮分别设为控制变量后N2O通量与3 cm土壤温度7 cm土壤温度均无显著性差异。当3 cm土壤温度、7 cm土壤温度、铵态氮含量、硝态氮含量分别设为控制变量后,N2O通量与土壤含水量均无显著性差异。当3 cm土壤温度7 cm土壤温度和土壤含水量分别设为控制变量后,N2O通量与铵态氮含量和硝态氮含量均呈极显著正相关。偏相关分析结果显示,3,7 cm土壤温度也是影响土壤N2O排放的环境因素,而土壤含水量对其影响不大。排除土壤温度和土壤含水量的影响后,N2O排放通量与土壤铵态氮和硝态氮含量均呈极显著正相关,可见硝态氮和铵态氮作为N2O底物来源是影响N2O排放的主要因素。
表 4 N2O通量与各影响因子的偏相关分析
Table 4. Partial correlation analysis between N2O flux and the impact factors
控制变量
Control
variable变量
Variable3 cm土温/℃
3 cm soil
temperature7 cm土温/℃
7 cm soil
temperature土壤含水量/%
Soil water
content铵态氮/(mg·kg−1)
Ammonium N硝态氮/(mg·kg−1)
Nitrate N3 cm土温 N2O通量 0.293** 0.124ns 0.707** 0.640** 7 cm土温 0.402** 0.226* 0.399** 土壤含水量 0.016ns 0.202ns 铵态氮 0.635** 7 cm土温 N2O通量 −0.217ns 0.091ns 0.690** 0.620** 3 cm土温 −0.391* −0.098ns −0.288** 土壤含水量 −0.039ns 0.156ns 铵态氮 0.609** 土壤含水量 N2O通量 0.343** 0.384** 0.748** 0.686** 3 cm土温 0.982** 0.523** 0.494** 7 cm土温 0.552ns 0.543** 铵态氮 0.736** 铵态氮 N2O通量 −0.083ns −0.034ns 0.159ns 0.327** 3 cm土温 0.971** 0.013ns 0.186ns 7 cm土温 0.110ns 0.260* 土壤含水量 0.246* 硝态氮 N2O通量 0.007ns 0.019ns −0.007ns 0.488** 3 cm土温 0.974** −0.078ns 0.279** 7 cm土温 0.004ns 0.264* 土壤含水量 −0.164ns
Effects of Fertilizer Application on Pineapple Yield and Nitrous Oxide Emission from the Pineapple Field
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摘要: 为探究不同施肥模式下菠萝(Ananas comosus)种植地土壤氧化亚氮(N2O)的排放特征,筛选出既高产又减少N2O排放的施肥方法。本试验以热带地区菠萝农田为研究对象,设置不施肥(CK)、常规施肥(NPK)、减量单施化肥(INF)、无机肥+有机肥配施(INF+M)、无机肥+有机肥+缓控肥配施(INF+M+S)等5个处理,利用静态暗箱−气相色谱法对菠萝整个生育期土壤的N2O排放特征进行监测,并分析不同施肥模式下土壤温度、土壤含水量、硝态氮和铵态氮对N2O排放的影响及菠萝产量间的差异。结果表明:INF+M+S,INF+M和INF处理下的菠萝产量比NPK处理的分别增加16.77%、6.66%和6.53%,且INF+M+S显著高于NPK。整个菠萝生育期,N2O累积排放量和平均通量表现为NPK>INF>INF+M>INF+M+S>CK,且处理间差异显著;N2O排放强度依次为NPK>INF>INF+M>INF+M+S>CK,处理间也表现出显著差异;同时,INF+M+S处理的排放系数也显著低于其他施肥处理;相关性分析发现,土壤硝态氮和铵态氮含量与N2O排放通量呈极显著正相关。INF+M+S处理能够显著提高菠萝产量,降低菠萝整个生育期农田N2O的排放量与排放强度,可作为菠萝较优的施肥模式。Abstract: An attempt was made to explore the N2O emission characteristics of pineapple (Ananas comosus) soil under different fertilizer treatments to screen out an optimum fertilizer application approach which reduces N2O emissions and gives high pineapple yield. A fertilizer application trial was arranged in a pineapple field in the tropical region, and five treatments were arranged in the trial: no fertilizer (CK), conventional fertilizer (NPK), single application of fertilizer at a reduced rate (INF), combined application of inorganic fertilizer + organic fertilizer (INF+M), combined application of inorganic fertilizer + organic fertilizer + slow-control fertilizer (INF+M+S). The soil N2O emissions were monitored by using static black box-gas chromatography, and the relationship of soil temperature, soil moisture, nitrate nitrogen and ammonium nitrogen with N2O emissions and pineapple yield was analyzed under different treatments. The results showed that the INF+M+S, INF+M and INF treatments increased pineapple yield by 16.77%, 6.66% and 6.53%, respectively, when compared with the NPK treatment. During the whole pineapple growth stage, the N2O cumulative emission and average flux detected in the treatments were increased in the order of NPK> INF> INF+M> INF+M+S> CK and were significantly different between the treatments. The emission intensity was increased in the order of NPK>INF>INF+M>INF+M+S>CK and was significantly different between the treatments. The INF+M+S treatment had a significantly lower emission coefficient than all the other treatments. The soil N2O emission flux was significantly positively correlated with soil ammonium nitrogen content and soil nitrate nitrogen content. The INF+M+S treatment increased pineapple yield significantly and reduced the N2O emission in the pineapple field at the whole growth stage, and it can hence be used as an optimum approach for fertilizer application to pineapple.
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Key words:
- Ananas comosus(L.) Merr /
- tropical region /
- fertilizer regime /
- N2O emission /
- yield
-
图 6 不同处理土壤N2O累积排放量的动态变化
不同小写字母表示同一处理不同时间段差异显著(P<0.05);不同大写字母表示各处理间差异显著(P<0.05)。
Fig. 6 The dynamic change of accumulative soil N2O emissions under different treatments
Different lowercase letters indicate significant difference among different time periods of the same treatment at 0.05 level, and different uppercase letters indicated significant difference between treatments at 0.05 level.
表 1 试验地菠萝施肥方案
Table 1 Fertilization scheme
kg·hm−2 处理
Treatment菠萝生长期间施肥(基肥+追肥+追肥+追肥+追肥+追肥)情况
Pineapple growth stage (basal fertilizer+top dressing+top dressing+top dressing+top dressing+top dressing)N P2O5 K2O CaO MgO CK - - - - - NPK 299+193+151+37+60+77 102+78+68+15+48+25 222+174+140+95+120+194 329 73 INF 172+111+91+22+35+45 23+19+17+4+19+12 138+109+89+59+117+120 132 87 INF+M 172(20%有机肥提供)+
111+91+22+35+4523+19+17+4+19+12 138+109+89+59+117+120 132 87 INF+M+S 172(20%有机肥、15%缓控释肥提供)+111+91+22+35+45 23+19+17+4+19+12 138+109+89+59+117+120 132 87 注:“-”表示未施肥;括号内为有机肥(羊粪)和缓控释肥(包膜尿素)提供的养分量比例。
Notes: “-” indicates no fertilization; the brackets indicate proportion of nutrients provided by organic fertilizer (goat manure) and controlled release fertilizer (coated urea).表 2 不同处理作物产量、N2O排放强度和排放系数
Table 2 Nitrous oxide emission factor and emission intensity and pineapple yield under different treatments
处理
Treatment产量/(t·hm−2)
Yield增产/%
Increase rate平均通量/(μg·m−2·h−1)
Mean annual flux排放强度/(t·kg−1)
Emission intensity排放系数/%
Emission factorCK 42.12±6.60c - 7.76±0.18e 0.02±0d - NPK 77.16±6.36b 83.19 34.13±1.30a 0.04±0a 0.32b INF 82.20±8.29ab 95.16 26.97±1.25b 0.03±0b 0.40a INF+M 82.30±4.90ab 95.39 21.45±0.72c 0.03±0c 0.29b INF+M+S 90.10±3.10a 113.91 18.41±0.51d 0.02±0cd 0.22c 注:同列不同小写字母表示不同施肥处理间差异显著(P<0.05)。
Note: Different lowercase letters in the same column indicate significant difference between fertilization treatments at 0.05 level.表 3 N2O通量与各影响因子的Pearson相关系数
Table 3 Pearson correlation coefficients between N2O flux and the impact factors
处理 Treatment 3 cm土温/℃
3 cm soil temperature7 cm土温/℃
7 cm soil temperature土壤含水量/%
Soil water content铵态氮/
Ammonium N硝态氮/(mg·kg−1)
Nitrate NCK 0.323ns 0.322ns 0.315ns 0.376ns 0.288ns NPK 0.462ns 0.582* 0.416ns 0.794** 0.806** INF 0.532* 0.565* 0.237ns 0.775** 0.701** INF+M 0.399ns 0.450ns 0.323ns 0.630** 0.591** INF+M+S 0.425ns 0.445ns 0.137ns 0.780** 0.501* 注:ns 表示P>0.05,* 表示P <0.05,**表示 P <0.01,下同。
Note: ns: P >0.05; *: P <0.05; **: P <0.01. Similarly hereinafter.表 4 N2O通量与各影响因子的偏相关分析
Table 4 Partial correlation analysis between N2O flux and the impact factors
控制变量
Control
variable变量
Variable3 cm土温/℃
3 cm soil
temperature7 cm土温/℃
7 cm soil
temperature土壤含水量/%
Soil water
content铵态氮/(mg·kg−1)
Ammonium N硝态氮/(mg·kg−1)
Nitrate N3 cm土温 N2O通量 0.293** 0.124ns 0.707** 0.640** 7 cm土温 0.402** 0.226* 0.399** 土壤含水量 0.016ns 0.202ns 铵态氮 0.635** 7 cm土温 N2O通量 −0.217ns 0.091ns 0.690** 0.620** 3 cm土温 −0.391* −0.098ns −0.288** 土壤含水量 −0.039ns 0.156ns 铵态氮 0.609** 土壤含水量 N2O通量 0.343** 0.384** 0.748** 0.686** 3 cm土温 0.982** 0.523** 0.494** 7 cm土温 0.552ns 0.543** 铵态氮 0.736** 铵态氮 N2O通量 −0.083ns −0.034ns 0.159ns 0.327** 3 cm土温 0.971** 0.013ns 0.186ns 7 cm土温 0.110ns 0.260* 土壤含水量 0.246* 硝态氮 N2O通量 0.007ns 0.019ns −0.007ns 0.488** 3 cm土温 0.974** −0.078ns 0.279** 7 cm土温 0.004ns 0.264* 土壤含水量 −0.164ns -
[1] IPCC. Climate change 2013: The physical science basis. Contribution of working group I to the fifth assessment report of the intergovernmental panel on climate change[R]. Cambridge: Cambridge University Press, 2013. [2] SYAKILA A, KROEZE C. The global nitrous oxide budget revisited [J]. Greenhouse Gas Measurement and Management, 2011, 1(1): 17 − 26. doi: 10.3763/ghgmm.2010.0007 [3] 蒋静艳, 黄耀. 农业土壤N<sub>2</sub>O排放的研究进展[J]. 农业环境保护, 2001, 20(1): 51 − 54. [4] 张中杰, 朱波, 项红艳. 氮肥施用对西南地区紫色土冬小麦N<sub>2</sub>O释放和反硝化作用的影响[J]. 农业环境科学学报, 2010, 29(10): 2033 − 2040. [5] ZHOU J Y, GU B J, SCHLESINGER W H, et al. Significant accumulation of nitrate in Chinese semi-humid croplands [J]. Scientific Reports, 2016, 6(1): 25088. doi: 10.1038/srep25088 [6] HU K L, HUANG Y F, LI H, et al. Spatial variability of shallow groundwater level, electrical conductivity and nitrate concentration, and risk assessment of nitrate contamination in North China Plain [J]. Environment International, 2005, 31(6): 896 − 903. doi: 10.1016/j.envint.2005.05.028 [7] 郭晨, 徐正伟, 王斌, 等. 缓/控释尿素对稻田周年 H4和 N2O 排放的影响[J]. 应用生态学报, 2016, 27(5): 1489 − 1495. [8] 田伟, 伍延正, 孟磊, 等. 不同施肥模式对热区晚稻水田H<sub>4</sub>和N<sub>2</sub>O排放的影响[J]. 环境科学, 2019, 40(5): 2426 − 2434. [9] 刘兆辉, 吴小宾, 谭德水, 等. 一次性施肥在我国主要粮食作物中的应用与环境效应[J]. 中国农业科学, 2018, 51(20): 3827 − 3839. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2018.20.002 [10] 张婧, 夏光利, 李虎, 等. 一次性施肥技术对冬小麦/夏玉米轮作系统土壤N<sub>2</sub>O排放的影响[J]. 农业环境科学学报, 2016, 35(1): 195 − 204. doi: 10.11654/jaes.2016.01.026 [11] ZHANG Z S, CHEN J, LI C F, et al. Effects of nitrogen fertilizer sources and tillage practices on greenhouse gas emissions in paddy fields of central China [J]. Atmospheric Environment, 2016, 144(11): 274 − 281. [12] 刘海清, 李光辉, 黄媛媛, 等. 2011年中国菠萝产业发展现状分析[J]. 热带农业科学, 2012, 32(3): 79 − 83. doi: 10.3969/j.issn.1009-2196.2012.03.016 [13] THAMMASAT U, FAC E, DEPT C E, et al. Evaluation of opportunities to reduce the carbon footprint of fresh and canned pineapple processing in central Thailand [J]. Polish Journal of Environmental Studies, 2017, 26(4): 1725 − 1735. doi: 10.15244/pjoes/69442 [14] 郑良永, 郑龙. 我国菠萝水肥管理研究现状、存在问题及研究展望[J]. 南方农业, 2013, 7(3): 35 − 37. doi: 10.3969/j.issn.1673-890X.2013.03.011 [15] DONG W, GUO J, XU L, et al. Water regime-nitrogen fertilizer incorporation interaction: Field study on methane and nitrous oxide emissions from a rice agroecosystem in Harbin, China [J]. Journal of Environmental Sciences, 2017, 64(2): 289 − 297. [16] BORDOLOI N, BARUAH K K, BHATTACHARYYA P, et al. Impact of nitrogen fertilization and tillage practices on nitrous oxide emission from a summer rice ecosystem [J]. Archives of Agronomy and Soil Science, 2019, 65(11): 1493 − 1506. doi: 10.1080/03650340.2019.1566716 [17] MARASENI T N, QU J S. An international comparison of agricultural nitrous oxide emissions [J]. Journal of Cleaner Production, 2016, 135: 1256 − 1266. doi: 10.1016/j.jclepro.2016.07.035 [18] 郝耀旭, 刘继璇, 袁梦轩, 等. 长期定位有机物料还田对关中平原冬小麦−玉米轮作土壤N<sub>2</sub>O排放的影响[J]. 环境科学, 2017, 38(6): 2586 − 2593. [19] 杨丹, 叶祝弘, 肖珣, 等. 化肥减量配施有机肥对早稻田温室气体排放的影响[J]. 农业环境科学学报, 2018, 37(11): 2443 − 2450. doi: 10.11654/jaes.2018-0416 [20] LIN S, IQBAL J, HU R, et al. Nitrous oxide emissions from yellow brown soil as affected by incorporation of crop residues with different carbon-to-nitrogen ratios: A case study in central China [J]. Archives of Environmental Contamination and Toxicology, 2013, 65(2): 183 − 192. doi: 10.1007/s00244-013-9903-7 [21] 方畅宇, 屠乃美, 张清壮, 等. 不同施肥模式对稻田土壤速效养分含量及水稻产量的影响[J]. 土壤, 2018, 50(3): 462 − 468. [22] 李平, 郎漫, 李淼, 等. 不同施肥处理对东北黑土温室气体排放的短期影响[J]. 环境科学, 2018, 39(5): 2360 − 2367. [23] 王聪, 沈健林, 郑亮, 等. 猪粪化肥配施对双季稻田H<sub>4</sub>和N<sub>2</sub>O排放及其全球增温潜势的影响[J]. 环境科学, 2014, 35(8): 3120 − 3127. [24] BODELIER P L E, ROSLEV P, HENCKEL T, et al. Stimulation by ammonium-based fertilizers of methane oxidation in soil around rice roots [J]. Nature, 2000, 403(6768): 421 − 424. doi: 10.1038/35000193 [25] 黄益宗, 张福珠, 刘淑琴, 等. 化感物质对土壤N<sub>2</sub>O释放影响的研究[J]. 环境科学学报, 1999, 19(5): 478 − 482. doi: 10.3321/j.issn:0253-2468.1999.05.003 [26] LIN S, IQBAL J, HU R G, et al. Differences in nitrous oxide fluxes from red soil under different land uses in mid-subtropical China [J]. Agriculture, Ecosystems and Environment, 2012, 146(1): 168 − 178. doi: 10.1016/j.agee.2011.10.024 [27] LIN S, IQBAL J, HU R G, et al. Nitrous oxide emissions from rape field as affected by nitrogen fertilizer management: A case study in central China [J]. Atmospheric Environment, 2011, 45(9): 1775 − 1779. doi: 10.1016/j.atmosenv.2011.01.003 [28] ZHENG X H, WANG M X, WANG Y S, et al. Impacts of temperature on N<sub>2</sub>O production and emission [J]. Environmental Science, 1997, 18(5): 1 − 5. [29] 徐文彬, 洪业汤, 陈旭晖, 等. 贵州省旱田土壤N<sub>2</sub>O释放及其环境影响因素[J]. 环境科学, 2000, 21(1): 7 − 11. doi: 10.3321/j.issn:0250-3301.2000.01.002 [30] LIU J, JIANG P K, LI Y F, et al. Responses of N<sub>2</sub>O flux from forest soils to land use change in subtropical China [J]. Botanical Review, 2011, 77(3): 320 − 325. doi: 10.1007/s12229-011-9074-z [31] MUMMEY D L, SMITH J L, BOLTON H. Nitrous oxide flux from a shrub-steppe ecosystem: sources and regulation [J]. Soil Biology and Biochemistry, 1994, 26(2): 279 − 286. doi: 10.1016/0038-0717(94)90168-6 [32] 陈哲, 陈媛媛, 高霁, 等. 不同施肥措施对黄河上游灌区油葵田土壤N<sub>2</sub>O排放的影响[J]. 应用生态学报, 2015, 26(1): 129 − 139. [33] GU J, NICOULLAUD B, ROCHETTE P, et al. A regional experiment suggests that soil texture is a major control of N<sub>2</sub>O emissions from tile-drained winter wheat fields during the fertilization period [J]. Soil Biology and Biochemistry, 2013, 60: 134 − 141. doi: 10.1016/j.soilbio.2013.01.029 [34] 姜珊珊, 庞炳坤, 张敬沙, 等. 减氮及不同肥料配施对稻田H<sub>4</sub>和N<sub>2</sub>O排放的影响[J]. 中国环境科学, 2017, 37(5): 1741 − 1750. doi: 10.3969/j.issn.1000-6923.2017.05.017 [35] 刘沙沙, 李兵, 张古彬, 等. 有机肥替代化肥对豫东地区上海青生长及氮磷利用的影响[J]. 农学学报, 2019, 9(8): 14 − 18. doi: 10.11923/j.issn.2095-4050.cjas18070004 [36] 张婧, 李虎, 朱国梁, 等. 控释肥施用对土壤N<sub>2</sub>O排放的影响—以华北平原冬小麦/夏玉米轮作系统为例[J]. 生态学报, 2017, 37(22): 7624 − 7635. [37] 刘宁, 孙振涛, 韩晓日, 等. 缓/控释肥料的研究进展及存在问题[J]. 土壤通报, 2010, 41(4): 1005 − 1009.