陳曉龍，楊　威，江　波，殷寒旭，楊小兵，楊書運(yùn)，馬友華

(1.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院， 安徽 合肥 230036； 2.農(nóng)業(yè)部合肥農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)觀測(cè)試驗(yàn)站， 安徽 合肥 230036；3.安徽省發(fā)展和改革委員會(huì)經(jīng)濟(jì)研究院， 安徽 合肥 230001)

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不同耕作方式下冬小麥田N2O排放特征的差異性研究

陳曉龍1，2，楊威1，2，江波3，殷寒旭1，2，楊小兵1，楊書運(yùn)1，馬友華1

(1.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院， 安徽 合肥 230036； 2.農(nóng)業(yè)部合肥農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)觀測(cè)試驗(yàn)站， 安徽 合肥 230036；3.安徽省發(fā)展和改革委員會(huì)經(jīng)濟(jì)研究院， 安徽 合肥 230001)

摘要：采用靜態(tài)箱—?dú)庀嗌V法對(duì)空白對(duì)照(CK)、常規(guī)施肥(CG)、免耕(CB)、秸稈還田(CJ)4種處理小麥田的N2O排放通量進(jìn)行原位監(jiān)測(cè)，同時(shí)測(cè)量土壤溫度、水分及等相關(guān)影響因子的變化情況。研究結(jié)果表明：(1) 4種處理方式下麥田N2O排放通量具有明顯的季節(jié)性變化規(guī)律，N2O排放通量變化趨勢(shì)基本一致，其中空白對(duì)照各處理N2O的排放通量受季節(jié)性影響變化較小。(2) 在小麥生長(zhǎng)季，4種處理方式下的農(nóng)田均表現(xiàn)為N2O的排放源。與空白對(duì)照相比，常規(guī)耕作、免耕和秸稈還田處理下N2O的排放總量分別增加了0.89 kg·hm-2、0.41 kg·hm-2和1.02 kg·hm-2。(3) 氣溫和土壤5 cm、10 cm溫度與N2O排放通量不存在顯著的相關(guān)性，因而溫度不是影響麥田N2O排放的限制性因素。各處理N2O排放通量與土壤水分均呈現(xiàn)正相關(guān)(P<0.05)。通過(guò)對(duì)比幾次降水與施肥前后N2O排放通量的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)降水后施肥能顯著減少N2O排放。降水引起的土壤水分增加是影響N2O排放通量劇烈變化的因素。(4) 免耕和秸稈還田分別在N2O減排與小麥增產(chǎn)方面效果最好。N2O減排與小麥增產(chǎn)作為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的基本要求，秸稈還田處理效果最優(yōu)。

關(guān)鍵詞：N2O排放；冬小麥田；耕作方式；土壤水分；溫室氣體；減排

大量研究發(fā)現(xiàn)，不同施肥措施、水分管理措施、土壤質(zhì)地和土壤含水率對(duì)麥田N2O排放通量有著重要的影響，如增施氮肥能顯著增加麥田N2O的排放[7-11]。據(jù)宋利娜等[12]報(bào)道，施肥和灌溉能顯著提高麥田N2O的排放通量，灌溉以及強(qiáng)降水為反硝化微生物營(yíng)造了良好的厭氧環(huán)境，提高了反硝化過(guò)程中N2O的生成和排放。Lan等[13]研究發(fā)現(xiàn)，冬小麥田含水率較高的粘土比含水率較低的砂質(zhì)土壤N2O排放通量更高。龐軍柱等[14]認(rèn)為黃土高原冬小麥田N2O的排放量與土壤含水率(P<0.05)呈顯著相關(guān)性。在不同耕作方式對(duì)麥田N2O排放通量影響的報(bào)道中，大多數(shù)研究認(rèn)為合理選擇耕作方式能有效促進(jìn)麥田N2O減排[15-19]。據(jù)趙建波等[20]報(bào)道，免耕已成為我國(guó)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的主要措施，特別是在華北地區(qū)已初具規(guī)模。但也有研究者[21]認(rèn)為麥田免耕會(huì)增加農(nóng)田N2O排放。關(guān)于麥田秸稈還田的報(bào)道很多，主要集中于不同秸稈還田方式對(duì)麥田N2O排放特征的影響[22-23]。但這些報(bào)道的試驗(yàn)地較多集中于北方非稻麥輪作區(qū)，而有關(guān)耕作方式對(duì)南方稻麥輪作系統(tǒng)下冬小麥田N2O排放特征的研究則鮮有報(bào)道。因此，本研究設(shè)置了4種耕作處理方式，對(duì)稻麥輪作種植制度下不同耕作處理方式冬小麥田N2O排放特征進(jìn)行研究，尋求稻麥輪作制度下不同耕作方式與土壤溫室氣體排放之間的聯(lián)系，以探討不同耕作方式對(duì)冬麥田N2O排放影響。這對(duì)于精確計(jì)算稻麥輪作種植制度下不同耕作方式的冬小麥N2O排放量和溫室氣體的科學(xué)減排有一定參考價(jià)值。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)點(diǎn)概況

監(jiān)測(cè)點(diǎn)位于安徽省巢湖市火同煬鎮(zhèn)安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)巢湖農(nóng)業(yè)環(huán)境試驗(yàn)站，農(nóng)田溫室氣體監(jiān)測(cè)始于2011年的長(zhǎng)期定位觀測(cè)。該監(jiān)測(cè)點(diǎn)屬于北亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，年均氣溫約16℃，年均降水量996 mm，四季分明，氣候溫和，光照充足，無(wú)霜期長(zhǎng)，地勢(shì)平坦，土質(zhì)肥沃。土壤有機(jī)質(zhì)含量23.64 g·kg-1，pH值6.18，全氮含量1.30 g·kg-1。當(dāng)?shù)氐母髦贫仁菃渭镜竞秃底髯魑?通常是冬小麥)輪作，本文主要研究巢湖流域冬小麥田N2O的排放特征。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)小麥于2013年10月28日播種，2014年5月26日收獲，生育期共計(jì)211 d。供試小麥品種是揚(yáng)麥16，播撒量為120 kg·hm-2。試驗(yàn)田設(shè)置了4種處理，每種處理采用隨機(jī)3次重復(fù)，各小區(qū)面積均為4 m×7.5 m。4種處理分別為：(1) 空白對(duì)照(CK)，常規(guī)翻耕，全生育期不施肥；(2) 常規(guī)耕作(CG)，常規(guī)翻耕；(3) 免耕(CB)，實(shí)行免耕；(4) 秸稈還田(CJ),常規(guī)翻耕，經(jīng)粉碎后的秸稈長(zhǎng)度為3～5 cm，秸稈均勻撒施，翻埋入土，秸稈全量還田，還田量為7 500 kg·hm-2，之后進(jìn)行撒播種子。前季水稻2013年6月13日移栽，9月27日收獲。按照巢湖市當(dāng)?shù)厥┓蕵?biāo)準(zhǔn)，前季水稻田施N 180 kg·hm-2，P2O567.5 kg·hm-2, K2O 67.5 kg·hm-2，本季冬小麥田施N 210 kg·hm-2，P2O572 kg·hm-2，K2O 72 kg·hm-2，常規(guī)耕作、免耕處理和秸稈還田具體施肥管理情況見表1。小麥生長(zhǎng)季無(wú)灌水，依靠地下水和降水補(bǔ)給。

1.3N2O的采集與測(cè)定

氣體的采集采用靜態(tài)箱法，2014年4月1日前，氣樣采集使用的暗箱規(guī)格為50 cm×50 cm× 60 cm，為適應(yīng)小麥植株的增高，4月1日后，規(guī)格變?yōu)?0 cm×50 cm×120 cm。采氣中使用60 mL塑料注射器連接箱內(nèi)。常規(guī)采氣時(shí)間為當(dāng)日9∶00—11∶00，在此時(shí)間段內(nèi)完成3個(gè)重復(fù)。9∶00開始采樣，每10 min完成一組，每組分別在第0 min、第10 min、第20 min和第30 min進(jìn)行。每次采樣平均間隔為1—2周，隨小麥不同生長(zhǎng)期和外部環(huán)境而調(diào)整，在施肥之后加密采樣。每次采氣的同時(shí)測(cè)定對(duì)應(yīng)處理的土壤水分和5 cm、10 cm地溫。采用氣相色譜法,利用氣相色譜儀(Bruker450-GC)對(duì)氣體測(cè)定N2O的濃度。色譜柱溫度為50℃，檢測(cè)器ECD為300℃，載氣N2流量為300 ml·min-1。

1.4計(jì)算方法

(1) N2O排放通量用下式計(jì)算：

(1)

(2) 利用加權(quán)法計(jì)算N2O排放量的公式：

(2)

式中，Sum(N2O)為排放量(kg·hm-2)；Ek為第k次采樣時(shí)N2O的排放量(g·m-2·d-1)；Dk為第k次與第k+1次采樣間隔天數(shù)(d)。

W(N)=ρ×V×ts×10-3×1000/m

(3)

采用Origin8.5作圖，利用SPSS18.0進(jìn)行N2O排放通量與氣溫、土壤溫度、土壤水分雙變量相關(guān)分析，使用Matlab進(jìn)行數(shù)據(jù)曲線方程的擬合。不同處理之間N2O的排放通量采用ANOVA分析和LSD(P<0.05)。

2結(jié)果與分析

2.1氣溫和降水的逐日變化

監(jiān)測(cè)點(diǎn)的氣溫和降水等氣象數(shù)據(jù)由自動(dòng)氣象站獲取。圖1是2013年10月25日至2014年5月31日試驗(yàn)期間逐日平均氣溫與降水量變化圖。采樣期間，當(dāng)?shù)刂鹑掌骄鶜鉁鼗境尸F(xiàn)先降后升的季節(jié)性變化趨勢(shì)，氣溫最低值(0.4℃)、最高值(24.3℃)分別出現(xiàn)在12月和5月。在整個(gè)小麥生育期，當(dāng)?shù)乜偨邓繛?85.2 mm，2、3、4月降水量之和占總降水量的72.1%，小麥生育期中后期降水量較大。

圖1試驗(yàn)期間逐日平均氣溫和降水量

Fig.1Seasonal patterns in daily mean air temperature

and precipitation during the wheat season

2.2不同耕作方式下麥田土壤N2O排放通量存在顯著的季節(jié)性變化

根據(jù)圖2可知，常規(guī)耕作(CG)、免耕(CB)與秸稈還田(CJ)分別出現(xiàn)了5次明顯的N2O排放通量峰值且時(shí)間基本重合，日期分別為2013-10-28、2013-12-19、2014-01-14、2014-02-16和2014-03-11。第1次、第3次和第5次均與施肥有關(guān)。第1次排放峰是在小麥播種后不久、施肥后第3天出現(xiàn)的，峰值為26.1 μg·m-2·h-1(秸稈還田處理)，時(shí)間持續(xù)近一周。受施基肥影響，且土壤中水分適宜、無(wú)機(jī)肥含量高，植株吸收氮素多，因此麥田呈現(xiàn)N2O較大排放峰。這與熊正琴等[26]的研究結(jié)果相吻合。值得注意的是,免耕的N2O排放通量在小麥播種后不久出現(xiàn)較高值，這與前人[20,27]的研究成果一致。肥料播撒在土壤表面，短時(shí)間內(nèi)加速了其分解釋放，這為N2O的形成奠定了氮素基礎(chǔ)。麥田從前季水稻田的淹水環(huán)境變成旱作環(huán)境，土壤氮素的轉(zhuǎn)化給麥田土壤N2O的排放創(chuàng)造了條件[28]。第二次排放峰出現(xiàn)在12月中旬的一次規(guī)模較大的降水之后，這是因?yàn)橥寥浪趾康脑黾哟龠M(jìn)了肥料釋放和反硝化的速率加快。

圖2不同耕作方式下冬小麥N2O排放通量的季節(jié)性變化

Fig.2Seasonal variation of N2O emission flux in winter wheat

under different tillage measures over three cropping seasons

經(jīng)過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，第3次和第5次N2O的排放峰不是在施肥之后立即出現(xiàn)，而是在降水2～3 d后出現(xiàn)，這與馬二登等[23]的報(bào)道結(jié)果相一致。兩次排放峰值分別是11.78 μg·m-2·h-1(常規(guī)耕作CG)、89.27 μg·m-2·h-1(常規(guī)耕作CG)。施用氮肥能夠?yàn)橥寥捞峁┏渥愕牡孜?，為N2O的排放提供大量的基質(zhì)。硝化和反硝化作為土壤中N2O產(chǎn)生的兩個(gè)最重要的生物過(guò)程，是在微生物參與下歷經(jīng)復(fù)雜物理、化學(xué)、生物等過(guò)程完成的。土壤水分不僅會(huì)影響土壤中硝化及反硝化微生物的活性，還會(huì)影響反硝化產(chǎn)物的氣體組成和傳輸，這大大地影響了N2O的產(chǎn)生與排放。封克等[25]報(bào)道指出，N2O的最大排放峰出現(xiàn)在土壤含水率45%～75%時(shí)。因而，土壤缺少適宜的水分，就很難排放N2O。

圖3是施基肥后4次采樣，常規(guī)耕作、免耕和秸稈還田處理的N2O排放通量變化情況，擬合的曲線方程為y=-0.472x2+4.4046x+2.811(R2=0.9001，P=0.015)。可見，隨著土壤中N的增加和流失，N2O排放通量呈現(xiàn)先增加后減少的特征。

圖3排放通量與施肥后4次采樣的關(guān)系

Fig.3The relation between N2O emission flux and

sampling four times after fertilization

在小麥全生育期，4種處理下N2O排放通量存在著明顯的季節(jié)性變化。4種處理下N2O的排放通量均為正值，即冬小麥田表現(xiàn)為N2O的排放源。N2O排放通量在小麥越冬前隨氣溫的降低而減少，在春季隨溫度的升高而增加。值得注意的是，除空白對(duì)照處理N2O的排放通量季節(jié)性變化幅度相對(duì)較小外，常規(guī)耕作處理、免耕處理和秸稈還田處理N2O的排放通量季節(jié)性變化幅度都較大。

2.3影響麥田N2O排放的環(huán)境因素

由圖4可知，4種處理下土壤5 cm溫度范圍是0.2℃～25.3℃，空白對(duì)照、常規(guī)耕作、免耕和秸稈還田土壤5 cm平均溫度分別為9.6℃、9.4℃、9.2℃和9.7℃。各處理間5 cm和10 cm地溫相關(guān)性顯著(P<0.01)。由表2看出，各處理N2O排放與5 cm、10 cm、氣溫的相關(guān)性均未達(dá)到顯著水平(P<0.05)。土壤溫度主要是通過(guò)土壤有機(jī)質(zhì)的分解和微生物分解代謝過(guò)程中相關(guān)酶的活性來(lái)調(diào)節(jié)土壤N2O的排放[29]。有前人研究結(jié)果[10,23]表明土壤5 cm、10 cm在0℃～20℃的溫度范圍內(nèi)，冬小麥N2O的排放通量與土壤溫度不呈線性關(guān)系。

注：*和**分別表示在0.10和0.05水平上顯著相關(guān)。T5cm：5 cm地溫；T10cm：10 cm地溫；T：氣溫；WFPS：土壤空隙含水率。

Note： * Correlation is significant at the 0.10 level; ** Correlation is significant at the 0.05 level.T5cm: 5 cm temperature;T10cm：10 cm temperature;T: Air temperature;WFPS: Soil moisture rate.

圖6土壤銨態(tài)氮與N2O排放通量的關(guān)系

從表3可以看出，播種～返青期和返青～成熟期占全生育期N2O排放總量的比重分別是16.56%～43.24%、56.76%～83.44%，而返青～成熟期N2O的排放總量明顯多于播種～返青期。3月5日施返青肥，6天后出現(xiàn)了N2O排放通量的最高峰，3月21日出現(xiàn)了次排放峰，后者峰值為前者峰值的60%～87%。值得注意的是施用返青肥后，排放量一直處于高位。3月5日～4月22日共49 d的排放量占全生育期210 d排放量的比例分別為33.11%(空白對(duì)照)、47.75%(常規(guī)耕作)、40.81%(免耕)和54.22%(秸稈還田)。這說(shuō)明施肥，尤其是施用返青肥對(duì)N2O的排放影響巨大，顯著地增加了全生育期N2O排放。相比常規(guī)耕作管理，免耕使土壤N2O排放量降低了29.45%。長(zhǎng)期耕作土壤比未耕作土壤肥沃，土壤N有效性高，因此排放更多N2O。免耕土壤作為壓實(shí)土壤，其空氣中N2O濃度比其它處理高7倍，但土壤壓實(shí)對(duì)土壤中N2O向大氣排放有一定的阻隔作用，使得土壤N2O的排放通量降低[31]。從圖7可以看出，雖然空白處理未施肥，但返青～成熟期的排放總量仍然大于播種～返青期。這可能與本小麥季后期，在降水較多和溫度適宜條件下土壤硝化反硝化作用顯著增強(qiáng)有關(guān)。

注：同一列中a、b不同字母分別表示處理間方差分析達(dá)顯著水平(P<0.05)。

Note：Within a column a and b indicate significant difference atP<0.05 level.

圖7冬小麥田在不同生育階段N2O的排放量

Fig.7N2O emission from winter wheat field during different periods

2.4作物單位產(chǎn)量N2O排放量和N2O的溫室效應(yīng)

CO2當(dāng)量關(guān)注的是排放，而等效CO2則關(guān)系到所有溫室氣體在大氣中的濃度水平。根據(jù)IPCC的統(tǒng)計(jì)，N2O的溫室效應(yīng)系數(shù)是298[2]，可計(jì)算出不同處理排放的N2O的溫室效應(yīng)(100年)。換算成CO2當(dāng)量后，表4中空白對(duì)照、常規(guī)耕作、免耕和秸稈還田處理的溫室效應(yīng)分別為220.52 kg·hm-2、485.74 kg·hm-2、342.70 kg·hm-2和524.48 kg·hm-2。

由表4知，空白對(duì)照、常規(guī)耕作、免耕和秸稈還田處理的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量分別為1 439、3 139、3 194 kg·hm-2和3 917 kg·hm-2。不同耕作方式對(duì)小麥產(chǎn)量的影響較大，與常規(guī)耕作相比，免耕的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量幾乎持平，秸稈還田處理的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量增加了24.78%，胡騰等[9]的研究結(jié)果為15.2%。秸稈還田處理的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量比免耕處理增加了22.6%，但是單位面積糧食產(chǎn)量的減排并不是最優(yōu)的。因?yàn)榧Z食增產(chǎn)和減排是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的基本要求，合理的減排措施應(yīng)該是使作物單位產(chǎn)量的溫室氣體排放量處于較低水平[32]。全生育期4種處理小麥單位產(chǎn)量N2O排放量(排放總量/經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量)從小到大的關(guān)系依次為CB(0.36 g·kg-1)

3結(jié)論與討論

在小麥生育期，空白對(duì)照、常規(guī)耕作、免耕和秸稈還田處理均表現(xiàn)為N2O的排放源。常規(guī)耕作、免耕和秸稈還田處理的N2O排放通量具有明顯的季節(jié)性變化趨勢(shì)，空白對(duì)照排放通量隨季節(jié)性變化較小。4種處理排放通量大?。航斩掃€田(17.03 μg·m-2·h-1)>常規(guī)管理(16.18 μg·m-2·h-1)>免耕(11.24 μg·m-2·h-1)>空白對(duì)照(7.76 μg·m-2·h-1)。

氣溫和土壤5 cm、10 cm溫度與冬小麥田N2O的排放通量不存在顯著相關(guān)性，溫度不是麥田排放N2O的限制性因素。4種處理N2O排放通量與土壤水分均呈現(xiàn)正相關(guān)(P<0.05)，通過(guò)對(duì)比幾次降水與施肥前后N2O排放通量的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)降水后施肥能顯著減少N2O排放。

注：1)不同大寫字母代表處理間差異極顯著(P<0.01)；2)標(biāo)準(zhǔn)差與平均值之比；3)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量與生物產(chǎn)量之比。

Note： 1) Different capital letters within a column indicate significant difference atP<0.01 level； 2) The ratio of the standard deviation and average； 3) The ratio of the economic yield and biological yield.

在N2O排放減排和小麥產(chǎn)量上，免耕和秸稈還田處理效果較好。與常規(guī)耕作對(duì)比，在小麥單位產(chǎn)量N2O排放通量指標(biāo)上，秸稈還田減少了13.5%，免耕增加了30.8%。秸稈還田處理在小麥增產(chǎn)和N2O減排兩個(gè)方面都實(shí)現(xiàn)了較好的效果，因此就該研究區(qū)而言，秸稈還田是值得推廣的耕作方式。

冬小麥土壤N2O排放需要經(jīng)過(guò)復(fù)雜的生物、化學(xué)過(guò)程完成，影響排放環(huán)境的因素有土壤氣溫、水分、肥料、土壤微生物、農(nóng)業(yè)管理措施等，而不只是受單一因素的影響。冬小麥田N2O的產(chǎn)生主要來(lái)源于土壤水分的控制和調(diào)節(jié)，除了灌溉外，降水是麥田水分增加的主要原因。當(dāng)土壤濕度適宜時(shí)，土壤溫度一定程度上調(diào)節(jié)了土壤N2O的排放。研究溫室氣體減排，對(duì)農(nóng)田主要溫室氣體N2O的監(jiān)測(cè)及其排放規(guī)律的探討顯得極為重要。

免耕和秸稈覆蓋正被農(nóng)業(yè)部門大力號(hào)召和大面積推廣，但目前對(duì)保護(hù)性耕作條件下農(nóng)田主要溫室氣體的綜合研究評(píng)價(jià)不多見。冬小麥麥田主要表現(xiàn)為N2O的排放源，因此本文較詳細(xì)地探討了耕作方式對(duì)南方稻麥輪作系統(tǒng)下冬小麥田N2O排放特征的研究，不過(guò)本文并未對(duì)麥田另外兩種溫室氣體(CH4、CO2)的排放特征以及冬麥田溫室氣體的全球增溫潛勢(shì)(GWP)進(jìn)行綜合估算。因此不同土地類型、不同氣象條件下三種主要溫室氣體的綜合評(píng)價(jià)以及計(jì)算增溫潛勢(shì)是以后研究的方向。秸稈還田利于改良農(nóng)田土壤環(huán)境和提高作物質(zhì)量，加強(qiáng)秸稈還田方式對(duì)溫室氣體排放的影響研究，運(yùn)用同位素示蹤等技術(shù)明確秸稈對(duì)溫室氣體排放的直接和間接影響，以實(shí)現(xiàn)糧食增產(chǎn)同時(shí)減少N2O的排放是仍將是以后研究的重點(diǎn)。

致謝：感謝安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院碩士研究生汪海歐和張彩林在采樣時(shí)的辛勤工作，傅陽(yáng)和吳文春在文章寫作中給予的幫助！

參 考 文 獻(xiàn)：

[1]Rashad R, Deirdre H. Nitrous oxide emission from grazed grassland under different management systems[J]. Ecosystems, 2011,(14):563-582.

[3]Li X, Inubushi K, Sakamota K. Nitrous oxide concentrations in an Andisol profile and emissions to the atmosphere as influenced by the application of nitrogen fertilizers and manure[J]. Biol Fert Soil, 2011,35(2):108-113.

[4]Barton L, Kiese R, Gatter D. Nitrous oxide emissions from a cropped soil in a semi-arid climate[J]. Glob Change Biology, 2008,14(1):177-192.

[5]Clough T J, Scerlock R R, Rolston D E. A review of the movement and fate of N2O in the subsoil[J]. Nutr Cycl Agroecosyst, 2005,72(1):3-11.

[6]江波，楊書運(yùn)，馬友華，等.耕作方式對(duì)圩區(qū)冬小麥溫室氣體排放通量的影響[J].安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2014,41(2):241-247.

[7]Ji Y, Liu G, Xu H, et al. Effect of controlled-release fertilizer on nitrous oxide emission from a winter wheat field[J]. Nutr Cycl Agroecosyst, 2012,94(1):111-122.

[8]Zhou M H, Zhu B, Klaus Butterbach-bahl, et al. Nitrous oxide emissions and nitrate leaching from a rain-fed wheat-maize rotation in the Sichuan Basin,China[J]. Plant Soil, 2013，362(1):149-159.

[9]胡騰，同延安，高鵬程，等.黃土高原南部旱地冬小麥長(zhǎng)期N2O排放特征與基于優(yōu)化施氮的減排方法研究[J].中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2014,22(9):1038-1046.

[10]謝軍飛，李玉娥.土壤溫度對(duì)北京旱地農(nóng)田N2O的影響[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象，2005，26(1):7-10.

[11]馬靜，徐華，蔡祖聰，等.稻季施肥管理措施對(duì)后續(xù)春季N2O排放的影響[J].土壤，2006，38(6):672-691.

[12]宋利娜，張玉銘，胡春勝，等.華北平原高產(chǎn)農(nóng)區(qū)冬小麥農(nóng)田土壤溫室氣體排放及其綜合溫室效應(yīng)[J].中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2013,21(3):297-307.

[13]Lan T, Han Y, Marco R, et al. Processes leading to N2O and NO emissions from two different Chinese soils under different soil moisture contents[J]. Plant and Soil, 2013,37(1):611-627.

[14]龐軍柱，王效科，牟玉靜，等.黃土高原冬小麥地N2O排放[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2011,31(7):1896-1903.

[15]Farquharson R, Baldock J. Concepts in modeling N2O emissions from land use[J]. Plant and Soil, 2008,309(1):147-167.

[16]鄭建初，張?jiān)婪?，陳留根，?稻麥輪作系統(tǒng)冬小麥農(nóng)田耕作措施對(duì)氧化亞氮排放的影響[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2012,32(19):6138-6146.

[17]張賀，郭李萍，謝立勇，等.不同管理措施對(duì)華北平原冬小麥田土壤CO2和N2O排放的影響研究[J].土壤通報(bào)，2013，44(3):653-659.

[18]王海飛，賈興永，高兵，等.不同土地利用方式土壤溫室氣體排放對(duì)碳氮添加的相應(yīng)[J].土壤學(xué)報(bào),2013,50(6):1172-1182.

[19]黃光輝，張明園，陳阜，等.耕作措施對(duì)華北地區(qū)冬小麥田N2O排放的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2011,27(2):167-173.

[20]趙建波，遲淑筠，寧堂原，等.免耕條件下小麥田N2O排放及影響因素研究[J].水土保持學(xué)報(bào),2008,22(3):196-200.

[21]Shelp M L, Beauchamp E G, Thurtell G W. Nitrous oxide emissions from soil amended with glucose alfalfa or corn residues[J]. Comminications in Soil Science and Plant Analysis, 2000,41(4):310-317.

[22]李英臣，候翠翠，李勇，等.免耕和秸稈覆蓋對(duì)農(nóng)田土壤溫室氣體排放的影響[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào),2014,23(6):1076-1083.

[23]馬二登，馬靜，徐華，等.稻田還田方式對(duì)麥田N2O排放的影響[J].土壤，2007,39(6):870-873.

[24]蔡祖聰，徐華，馬靜.稻田生態(tài)系統(tǒng)CH4和N2O排放[M].合肥：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社,2009:67-115.

[25]封克，殷士學(xué).影響氧化亞氮形成與排放的土壤因素[J].土壤學(xué)進(jìn)展,1995,23(6):35-40.

[26]熊正琴，刑光熹，鶴田治雄，等.冬季耕作制度對(duì)農(nóng)田氧化亞氮排放的貢獻(xiàn)[J].南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2002,25(4):21-25.

[27]Hansen S, Mahlum J E, Bakken L R. N2O and CH4fluxes in soil influenced by fertilization and tractor traffic[J]. Soil Biology and Biochemistry, 1993,25(5):621-630.

[28]鄭循華，王明星，王躍思.華東稻麥輪作生態(tài)系統(tǒng)的N2O的排放研究[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),1997,8(5):495-496.

[29]朱永官，王曉輝，楊小茹，等.農(nóng)田土壤N2O產(chǎn)生的關(guān)鍵生物過(guò)程及減排措施[J].環(huán)境科學(xué),2014,35(2):792-800.

[30]石洪艾，李俸軍，尤孟陽(yáng)，等.不同土地利用方式下土壤溫度與土壤水分對(duì)黑土N2O排放的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2013,32(11):2286-2292．

[31]齊玉春，董云社.土壤氧化亞氮產(chǎn)生排放及其影響因素[J].地理學(xué)報(bào),1999,11(6):534-541.

[32]賀非，馬友華，楊書運(yùn)，等.不同施肥技術(shù)對(duì)單季稻田CH4和N2O排放的影響研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2013,32(10):2093-2098.

Characteristic variations of N2O flux in winter wheat field under different tillage methods

CHEN Xiao-long1,2, YANG Wei1,2, JIANG Bo3, YIN Han-xu1,2,YANG Xiao-bing1, YANG Shu-yun1, MA You-hua1

(1.SchoolofResourcesandEnvironment,AnhuiAgriculturalUniversity,Hefei,Anhui230036,China;2.HefeiScientificObservingandExperimentalStationofAgro-Environment,MinistryofAgriculture,Hefei,Anhui230036,China;3.InstituteofEconomicResearch,AnhuiDevelopmentandReformCommission,Hefei,Anhui230001,China)

Keywords:N2O emission; winter wheat field; tillage methods; soil moisture; greenhouse gases; emissions reduction

Abstract：The N2O emission fluxes and seasonal variations by four treatments including blank control (CK), conventional tillage (CG), no tillage (CB), and straw application tillage (CJ) were sampled and measured by static chamber-gas chromatographic. The soil temperature, water content,, Eh and other related factors were monitored at the same time. The results indicated that N2O emission flux by four treatments showed significantly seasonal variations and each treatment displayed a consistent trend. However, emission flux of the blank control were less subjective to seasonal changes in volatility than others. In addition, during wheat growing season, all farmland treatments were N2O emission sources. Compared with the blank control, the N2O total emission fluxes by conventional tillage, no tillage and straw application tillage were increased by 0.89 kg·hm-2, 0.41 kg·hm-2and 1.02 kg·hm-2, respectively. Moreover, air temperature and soil temperature at 5 cm and 10 cm layers were not related to N2O emission flux, indicating that these were not the significant limiting factors as the wheat field N2O emissions flux. N2O emission fluxes by all treatments and soil moisture showed a positive correlation (P<0.05). By comparing the relationship between precipitation and pre and post fertilization, it was found that N2O emissions flux could be significantly reduced by fertilization after rains. The increase of water content caused by precipitation was the factor that affected the dramatic change of N2O emissions flux. Furthermore, no tillage and straw application tillage had the best effects on N2O emissions and wheat production among the four treatments. For N2O abatement and wheat yield, straw application tillage is the most appropriate approach.

文章編號(hào)：1000-7601(2016)03-0221-07

doi:10.7606/j.issn.1000-7601.2016.03.35

收稿日期：2015-05-27

基金項(xiàng)目：公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)(201103039)

作者簡(jiǎn)介：陳曉龍(1989—)，男，安徽壽縣人，碩士，研究方向?yàn)檗r(nóng)田溫室氣體。E-mail:xiaolong5130@126.com。 通信作者：楊書運(yùn)(1972—)，男，博士，副教授，主要從事應(yīng)用氣象學(xué)研究。E-mail:yangshy@ahau.edu.cn。 馬友華(1962—)，男，博士。E-mail:yhma@ahau.edu.cn。

中圖分類號(hào)：S181.3

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A