-
据估计，我国每年至少可产生20亿吨以上的畜禽粪便[1]。大量的畜禽粪便经过简单处理后，作为肥料资源施入农田中，不仅解决了有机肥废弃物堆放产生的环境问题，同时可以替代部分化肥，缓解农田高度依赖化肥的问题[2]。施肥作为农田耕作管理过程中重要的一环，对生态环境也会产生深刻的影响。因此，了解有机废弃物在农田施用后对作物产量及环境的影响，是有机废弃物科学利用过程中亟需解决的问题。氮素的气态损失是农田氮肥流失的主要途径，气态氮损失途径主要包括氨挥发和氧化亚氮排放[3-4]。温室效应的加剧，臭氧层的破坏和酸雨的形成都受到氨挥发和氧化亚氮排放的影响，是氮肥引起环境问题的主要原因[5-6]。研究表明，氨挥发和氧化亚氮排放量均随施氮量的增加而增加，且铵态氮肥处理的氧化亚氮的排放量显著高于硝态氮肥[7-10]。等养分 (氮) 投入条件下，化肥配施猪粪[11]或牛粪[12]的配施处理有较高作物产量，但同时也产生了更多的氨挥发和氧化亚氮排放。Shan[13]等的研究结果则表明有机肥处理比化肥处理氨挥发增长了11%～18%，而有机无机复混肥处理比化肥处理氨挥发降低10%。TAO[14]等的试验结果也表明，施用60%的化肥配施一定量的牛粪或生物有机肥后，氧化亚氮的排放量比全部施用化肥的处理减少5%～10%。以往的研究[15-18]多侧重于氮肥运筹以及农田管理方式对农田氨挥发、氧化亚氮排放动态规律及影响因子方面。有机无机配施对农田气态氮损失的研究往往仅涉及到单一种类的有机肥，涉及有机无机不同配施比例的研究也较少。本研究在华北地区冬小麦-夏玉米轮作种植制度下，选择牛粪、鸡粪、猪粪三种常见有机肥种类，通过其与化肥不同配比设置不同有机无机配施的田间小区试验，了解不同类型粪肥与化肥配施后对作物产量与农田气态氮损失的影响，为本地区主要类型有机肥的科学利用提供理论依据。
-
试验位于山东省中国农业科学院禹城试验基地 (116°34′E，36°50′N) 属暖温带半湿润季风气候，年平均气温13.4℃，>10℃积温4440℃，年降水量569.6 mm，蒸发量2095 mm，无霜期206 d。试验地土壤类型为盐化潮土，土壤质地为轻壤土，成土母质为黄河冲积物。种植制度为冬小麦-夏玉米一年两熟轮作制。试验开始前土壤表层养分含量见表1。
表 1 试验地基础土样养分含量
Table 1. Basic soil nutrition of the test soil
土层(cm)
soil layer有机质(g/kg)
Organic matter全氮(g/kg)
Total N有效磷(mg/kg)
Olsen-P速效钾(mg/kg)
Available KpH 0—20 cm 12.64 0.73 14.2 78.59 8.69 20—40 cm 7.35 0.43 4.23 57.63 8.50 -
试验设置1个不施肥对照 (CK)。常规施肥处理采用当地推荐养分量，即：每季作物 (小麦或玉米) 均为N 225 kg/hm2、P2O5 75 kg/hm2、K2O 75 kg/hm2。常规养分量下，设1个100%化肥对照 (CF)，鸡粪、猪粪、牛粪的氮素比例分别为25%、50%、75%、100%的12个处理，包括：鸡粪100% (CHM100)、猪粪100% (PM100)、牛粪100% (CM100)、鸡粪25% (CHM25)、鸡粪50% (CHM50)、鸡粪75% (CHM75)、猪粪25% (PM25)、猪粪50% (PM50)、猪粪75% (PM75)、牛粪25% (CM25)、牛粪50% (CM50)、牛粪75% (CM75)；在常规养分量基础上，设4个加倍施肥量单一肥料处理，分别为加倍化肥 (DCF)、加倍鸡粪 (DCHM)、加倍猪粪 (DPM)、加倍牛粪 (DCM)。全部试验共18个处理，随机区组设计，重复三次。小区面积29.7 m2(4.5 m × 6.6 m)。
供试作物品种为济麦22小麦和郑单958玉米。供试氮肥用尿素 (N 46%)，磷肥为磷酸二铵 (18-46-0)，钾肥用硫酸钾 (K2O 50%)。有机肥具体肥料用量根据所用粪肥风干样品中养分分析测定结果，以全氮含量为标准折算，经测定本试验2014—2015年度施用的三种有机肥具体养分含量及性质见表2。
表 2 鸡粪、猪粪、牛粪养分含量
Table 2. Nutrient contents in manures of chicken，pig and cattle
有机肥
Manure养分含量(%，dry basis)Nutrient content 有机碳(%)
Organic CC/N 含水量(%，湿基Wet basis)
Moisture全氮
Total N无机氮
Available N全磷
Total P全钾
Total K牛粪Cow manure 1.55 0.02 0.96 1.98 20.0 12.9 70.0 鸡粪Chicken manure 1.73 0.04 2.65 2.40 16.1 9.31 30.0 猪粪Pig manure 2.72 0.05 3.95 1.96 22.5 8.27 70.0 试验从2014年10月小麦季开始。化学氮肥以全年施肥总量计，在冬小麦、夏玉米每季作物各50%，每季作物中无机氮肥50%做基肥，50%做追肥，小麦在拔节期追施，玉米在8叶期追施。将小麦玉米两季所需有机肥、磷肥、钾肥在小麦播前撒施于地表，旋耕，然后开沟播种。2015年3月下旬拔节期将小麦季追肥撒施于地表后灌水。6月下旬小麦收获后，开沟播种玉米，将玉米基肥撒施后灌水。7月下旬8叶期玉米追肥在雨后将肥料撒施于地表。常规有机肥与加倍有机肥处理不再施用磷钾肥，其余处理磷钾肥按表3所示用量施入。各处理各种肥料用量及施用时期见表3。本试验期间当地部分气象数据见图1。
表 3 各处理养分用量 (kg/hm2)
Table 3. Details of nutrient input in each treatment
处理
Treatment小麦季Wheat season 玉米季Maize season 基肥Basal 追肥Topdressing 基肥Basal 追肥Topdressing 有机肥氮
Manure N化肥Chemical fertilizer 化肥Chemical fertilizer N P2O5 K2O N N N CK 0 0 0 0 0 0 0 CF 0 112.5 150.0 150.0 112.5 112.5 112.5 CHM100 450 0 0 0 0 0 0 PM100 450 0 0 0 0 0 0 CM100 450 0 0 0 0 0 0 CHM25 112 84.4 112.0 112.0 84.4 84.4 84.4 CHM50 225 56.2 75.0 75.0 56.2 56.2 56.2 CHM75 338 28.1 37.5 37.5 28.1 28.1 28.1 PM25 112 84.4 112.0 112.0 84.4 84.4 84.4 PM50 225 56.2 75.0 75.0 56.2 56.2 56.2 PM75 338 28.1 37.5 37.5 28.1 28.1 28.1 CM25 112 84.4 112.0 112.0 84.4 84.4 84.4 CM50 225 56.2 75.0 75.0 56.2 56.2 56.2 CM75 338 28.1 37.5 37.5 28.1 28.1 28.1 DCF 0 225.0 300.0 300.0 225 225 225 DCHM 900 0 0 0 0 0 0 DPM 900 0 0 0 0 0 0 DCM 900 0 0 0 0 0 0 注（Note）：CM—牛粪 Cow manure；CHM—鸡粪 Chicken manure；PM—猪粪 Pig manure；处理中下标的数字代表有机肥氮在全部氮投入中的比例 The values in subscripts represent the percentage of manure N in the total N input of the treatment. 
图 1 禹城市2014年10月—2015年9月月平均气温和降水量
Figure 1. Monthly average temperature and precipitation in Yucheng City from October 2014 to September 2015
-
小麦产量测定：小区内共播种14行，去除边行后选择有代表性的1整行，脱粒、自然风干后称重，根据小区面积换算为公顷产量。
玉米产量测定：小区内共播种7行，去除边行后选择有代表性的4整行，脱粒、自然风干后称重，根据小区面积换算为公顷产量。
N2O排放通量测定：采用静态箱-气相色谱法，采样装置见参考文献[19]。
分别于0、15、30、45 min时用注射器从三通阀处抽取箱内30 mL气体样品，注入真空采气瓶中，同时记录箱体内温度，气体样品采用气相色谱仪进行分析。采样频率为：播种或施肥后连续观测一周，之后每周一次；日平均气温低于5℃时每两周采样一次；期间如有灌溉或降水10 mm以上，连续观测一周；具体采样频率视情况而定。每次采样时间固定在上午9点到11点，采样顺序按区组进行，以减少土壤呼吸的日变化影响。气体采集完毕后，将箱体搬走，以免影响作物生长。
NH3挥发通量测定：采用双层海绵通气法，采样装置见参考文献[20]。
取样时，将海绵带回实验室，用250 mL 1 mol/L KCl溶液震荡浸提1小时，过滤后用AA3流动分析仪 (德国Seal，AA3) 进行溶液中铵态氮的测定。采样频率为：施肥后第1周每天连续监测，第2～3 周视测到的挥发NH3数量多少每1～3天取样1次，以后取样间隔至7天，直至监测不到NH3挥发时为止，每次施肥后测定15次，全年施肥4次，共计测定60次。
-
N2O排放通量：F = ρ × V/A × Δc/Δt × 273/(273 + T)。式中，F为气体排放通量[N2O单位为μg/(m2·h)]；ρ为标准状态下气体的浓度 (1.96 kg/m3)；V为采样箱体积 (m3)；A为采样箱底面积 (m2)；Δc为气体浓度差 (N2O单位为10-9 L/L)；Δt为采样时间间隔 (h)；T为采样温度 (℃)。小麦季N2O排放总量是从小麦基肥施入第一天至小麦收获当天时间段内每天N2O排放通量总和。玉米N2O排放总量是从小麦收获后第二天至下一季小麦基肥施入前一天时间段内每天N2O排放通量总和。周年排放总量为两季排放总量加和。对于没有监测点的时间段 (N2O排放通量相对稳定期) 的排放通量是由相邻两个监测日期排放通量的均值乘以相应的天数取得。
NH3挥发通量：NH4+-N [kg/(hm2·d)] = M/(A × D) × 10–2。式中，M 为通气法单个装置平均每次测得的NH3量 (NH4+-N，mg)；A 为捕获装置的截面积 (m2)；D 为每次连续捕获的天数 (d)。小麦季NH3挥发总量是小麦基肥施入后21天内与追肥施入后14天内监测到氨挥发总量的加和。玉米季NH3挥发总量是玉米基肥施入后14天内与追肥施入后14天内监测到氨挥发总量的加和。周年挥发总量为两季挥发量的加和。
氮肥损失率 (%) 为挥发损失氧化亚氮或氨气中氮的含量占所施肥料中氮的百分比。
数据用Excel整理后进行方差分析，LSD法进行多重比较。
-
由表4可知，施肥量为225 kg/hm2时，单施猪粪、鸡粪处理的产量与化肥处理无显著差异；单施牛粪处理的小麦籽粒产量仅为6398 kg/hm2，显著低于单施鸡粪、猪粪、化肥的处理。施肥量为450 kg/hm2时，单施猪粪、鸡粪处理的产量与化肥处理无显著差异；单施牛粪处理的小麦籽粒产量最低，与单施猪粪处理在5%水平上表现出了显著性差异，但与单施鸡粪、化肥的处理间无显著性差异。与常规施氮量相比，加倍施用化肥、猪粪、鸡粪均未显著提高小麦产量；而加倍施用牛粪的小麦产量显著高于常规施用牛粪处理的产量。牛粪配施化肥的处理小麦产量随化肥配施比例的增加而增加，化肥比例占到75%时 (CM25) 小麦籽粒产量与单施化肥的处理达到了同一水平；鸡粪、猪粪与化肥配施的处理小麦产量在不同配施比例之间的差异不显著，与单施化肥的处理之间也没有显著性差异。不同有机肥之间，有机肥比例高时 (CM75、CM50) 配施牛粪处理的小麦产量显著低于配施鸡粪和猪粪的处理；配施牛粪比例低的处理 (CM25) 产量与配施鸡粪、猪粪的处理之间差异不显著。配施鸡粪与猪粪的处理在不同有机无机配比之间无显著性差异。
表 4 不同处理的作物产量 (kg/hm2)
Table 4. Crop yields among different treatments
处理Treatment 小麦产量Wheat yield 玉米产量Maize yield 总产量Total yield CK 3185.8 ± 528.0 f 5733.7 ± 850.6 d 8919.4 ± 1032.4 f CF 8739.4 ± 442.87 ab 9300.2 ± 525.6 abc 18039.6 ± 745.9 abc CM100 6398.2 ± 359.3 e 6687.9 ± 881.4 d 13086.1 ± 1181.4 e CM75 7092.7 ± 95.4 de 8795.0 ± 1099.6 bc 15887.7 ± 1091.8 d CM50 7502.0 ± 511.5 cd 9937.1 ± 552.4 ab 17439.1 ± 581.1 bcd CM25 8477.8 ± 541.3 abc 9847.8 ± 1160.3 abc 18325.6 ± 1701.5 abc CHM100 9024.6 ± 456.7 ab 8819.5 ± 482.0 bc 17844.1 ± 901.9 abcd CHM75 9030.1 ± 546.8 ab 9512.9 ± 1020.3 abc 18543.0 ± 1565.8 abc CHM50 9145.6 ± 339.8 ab 10307.2 ± 561.0 a 19452.7 ± 524.7 a CHM25 9356.9 ± 620.8 a 9734.7 ± 1065.7 abc 19091.6 ± 1276.9 ab PM100 9268.1 ± 1126.4 a 8587.5 ± 691.7 c 17855.6 ± 852.3 abc PM75 9106.3 ± 163.3 ab 9164.9 ± 74.5 abc 18271.2 ± 202.5 abc PM50 9286.2 ± 196.0 a 10110.2 ± 508.6 ab 19396.4 ± 647.3 ab PM25 9099.2 ± 758.5 ab 9860.0 ± 287.3 abc 18959.2 ± 1018.5 ab DCF 8521.8 ± 350.7 abc 9891.3 ± 766.1 abc 18413.0 ± 1016.8 abc DCM 8031.5 ± 1379.8 bcd 8608.9 ± 1375.0 c 16640.5 ± 2745.2 cd DCHM 9169.9 ± 386.2 ab 9861.4 ± 534.3 abc 19031.3 ± 585.6 ab DPM 9660.9 ± 561.5 a 9694.3 ± 747.2 abc 19355.2 ± 1286.4 ab 注（Note）：同列数据后不同小写字母表示在 5% 水平下差异显著 Values followed by different lower case letters mean significance at 0.05 level. -
由表4可知，施肥量为225 kg/hm2时，单施化肥处理的玉米产量最高；单施鸡粪和猪粪处理的玉米产量与化肥处理无显著性差异；单施牛粪处理玉米产量最低。施肥量为450 kg/hm2时，单施猪粪、鸡粪处理的产量与单施化肥处理玉米产量接近，三者玉米产量高出单施牛粪处理1000 kg/hm2左右。与常规施氮量相比，加倍施用化肥、猪粪、鸡粪均未显著提高玉米产量；而加倍施用牛粪的小麦产量显著高于常规施用牛粪处理的产量。配施牛粪的处理中，单施牛粪处理的玉米籽粒产量最低，仅为6687 kg/hm2，与不施肥处理没有显著性差异；牛粪配施比例较大时 (CM75) 籽粒产量较低，小于单施化肥处理的玉米产量，牛粪配施比例较小时 (CM50、CM25) 玉米产量较高，超过了化肥处理的产量，但配施的处理均与单施化肥处理的玉米产量无显著性差异。配施鸡粪处理中，单施鸡粪的处理玉米产量略低于单施化肥处理，鸡粪与化肥配施处理的产量略高于单施化肥的产量，但均与单施化肥的处理无显著性差异。配施猪粪的处理中，单施猪粪的处理玉米产量略低于单施化肥处理，猪粪与化肥配施处理的产量略高于单施化肥的产量，但均与单施化肥的处理无显著性差异。不同有机肥之间，配施牛粪的处理与配施鸡粪、猪粪处理之间的玉米产量差异不显著，化肥配施比例越高，三种有机肥之间玉米产量差异越小。
-
表5中施氮量为450 kg/hm2时，猪粪、鸡粪、牛粪处理年NH3挥发总量分别为1.79、1.30、0.98 kg/hm2，三者之间并未表现出显著性差异。加倍化肥处理的年NH3挥发总量达到85.69 kg/hm2，是有机肥处理的47～87倍。施氮量为225 kg/hm2时，猪粪、鸡粪、牛粪处理年NH3挥发总量分别为1.06、0.92、0.75 kg/hm2，三者之间没有显著性差异。常量化肥处理的年NH3挥发总量达到39.63 kg/hm2，是有机肥处理的37～53倍。与常规施氮量相比，加倍施用猪粪、鸡粪、牛粪NH3挥发总量略有提高，但并未表现出显著性水平。而加倍施用化肥的处理NH3挥发总量显著高于常规化肥处理，是常规化肥处理的2.16倍；常规配施的处理中，牛粪与化肥配施的三个处理，鸡粪与化肥配施的三个处理，猪粪与化肥配施的三个处理年NH3挥发总量随化肥配施比例的增加而增加；处理CM25、CHM25、PM25的年NH3挥发总量与单施化肥处理的年NH3挥发总量相当，其余有机肥与化肥配施的处理年NH3挥发总量均显著低于单施化肥的处理。
表 5 不同施肥处理的农田土壤NH3挥发总量
Table 5. Total ammonia volatilization under different fertilizer treatments
处理Treatments 小麦季 (kg/hm2) wheat season 玉米季 (kg/hm2) Maize season 周年 (kg/hm2) Annual 氮肥损失率 (%) Fertilizer N loss CK 0.20 ± 0.01 j 0.13 ± 0.04 e 0.33 ± 0.05 e CF 2.89 ± 0.28 bc 36.74 ± 11.68 b 39.63 ± 11.93 b 8.81 CM100 0.49 ± 0.04 ij 0.26 ± 0.03 de 0.75 ± 0.06 e 0.17 CM75 2.09 ± 0.14 f 11.12 ± 6.27 cd 13.20 ± 6.40 c 2.93 CM50 2.34 ± 0.18 ef 17.63 ± 2.19 c 19.97 ± 2.25 c 4.44 CM25 2.32 ± 0.14 ef 33.84 ± 10.65 b 36.17 ± 10.79 b 8.04 CHM100 0.65 ± 0.03 i 0.27 ± 0.05 de 0.92 ± 0.07 de 0.20 CHM75 2.82 ± 0.28 cd 6.86 ± 1.27 cde 9.68 ± 1.55 cde 2.15 CHM50 2.98 ± 0.27 bc 17.45 ± 3.59 c 20.42 ± 3.86 c 4.54 CHM25 3.23 ± 0.26 b 31.24 ± 3.58 b 34.47 ± 3.80 b 7.66 PM100 0.82 ± 0.08 hi 0.24 ± 0.05 de 1.06 ± 0.11 de 0.24 PM75 2.33 ± 0.20 ef 9.65 ± 0.68 cde 11.98 ± 0.87 cd 2.66 PM50 2.47 ± 0.20 de 17.29 ± 2.99 c 19.77 ± 3.18 c 4.39 PM25 2.62 ± 0.14 cde 37.36 ± 14.42 b 39.97 ± 14.54 b 8.88 DCF 6.28 ± 0.53 a 79.41 ± 15.58 a 85.69 ± 15.76 a 9.52 DCM 0.77 ± 0.07 hi 0.21 ± 0.02 de 0.98 ± 0.09 de 0.11 DCHM 1.09 ± 0.12 h 0.21 ± 0.04 de 1.30 ± 0.15 de 0.14 DPM 1.62 ± 0.07 g 0.17 ± 0.01 e 1.79 ± 0.07 de 0.20 小麦季与玉米季相比，由于本试验中一年的有机肥均在小麦播前施入，单施有机肥的处理小麦季NH3挥发量大于玉米季NH3挥发量；单施化肥的处理以及有机无机配施的处理均是玉米季NH3挥发量大于小麦季NH3挥发量，且玉米季NH3挥发量是小麦季NH3挥发量的4～13倍左右。从周年内四个施肥时期内土壤NH3挥发总量中的N损失占所施氮肥用量的百分比中可以看出，单施化肥的处理NH3挥发损失氮占9%左右，单施有机肥处理的NH3挥发损失氮仅占所施氮肥用量的0.2%左右，远小于化肥处理。配施的处理中NH3挥发损失百分比随化肥配施比例的增加明显增加。
-
表6是各处理N2O周年排放总量。施N量为450 kg/hm2时，单施化肥的N2O周年排放总量为4.06 kg/hm2，单施猪粪的处理N2O排放量高于此值，而加倍牛粪与加倍鸡粪处理的周年N2O排放量分别为3.06、3.23 kg/hm2，显著小于加倍化肥处理。施氮量为225 kg/hm2时，单施化肥的处理N2O周年排放总量为2.85 kg/hm2，显著高于单施牛粪、鸡粪、猪粪的处理；三种有机肥之间，单施猪粪处理的N2O排放量为2.51 kg/hm2，显著高于单施牛粪 (1.85 kg/hm2) 和单施鸡粪 (1.91 kg/hm2) 处理。与常规施氮量相比，加倍施用化肥、牛粪、鸡粪、猪粪均显著增加了农田N2O的排放量，平均为常规施氮量的1.5倍以上。有机肥与化肥配施的处理中，牛粪与化肥配施的三个处理随着化肥比例的增加N2O排放量逐渐增加，其中处理CM50和CM25的N2O排放量分别达到了3.06和3.15 kg/hm2，略高于单施化肥的处理，但未表现出显著性差异；鸡粪与化肥配施的处理中CHM50的N2O排放量最高，达到了3.51 kg/hm2，处理CHM25的N2O排放量略高于单施化肥的处理，但未表现出显著性差异；猪粪与化肥配施的处理中 PM50的N2O排放量最高，达到了4.17 kg/hm2，处理PM25的N2O排放量显著高于单施化肥的处理，而处理PM75的N2O排放量与单施化肥的处理没有表现出显著性差异。
表 6 各处理的N2O排放总量
Table 6. Total N2O emission under different fertilizer treatments
处理Treatments 小麦季 (kg/hm2) Wheat season 玉米季 (kg/hm2) Maize season 周年 (kg/hm2) Annual N肥损失率 (%) FertilizerN loss CK 0.44 ± 0.12 j 0.22 ± 0.01 h 0.69 ± 0.09 h — CF 0.76 ± 0.03 i 2.09 ± 0.32 b 2.85 ± 0.35 e 0.40 CM100 1.54 ± 0.05 f 0.32 ± 0.01gh 1.85 ± 0.05 g 0.26 CM75 0.99 ± 0.00 h 0.87 ± 0.13 e 1.86 ± 0.13 g 0.26 CM50 1.81 ± 0.14 e 1.25 ± 0.16 cd 3.06 ± 0.30 de 0.44 CM25 0.95 ± 0.02 h 2.20 ± 0.11 b 3.15 ± 0.13 de 0.45 CHM100 1.63 ± 0.04 f 0.32 ± 0.01 gh 1.91 ± 0.11 g 0.27 CHM75 1.27 ± 0.12 g 0.82 ± 0.16 ef 2.09 ± 0.28 g 0.29 CHM50 2.07 ± 0.13 d 1.44 ± 0.17c 3.51 ± 0.30 c 0.50 CHM25 1.04 ± 0.07 h 2.06 ± 0.31 b 3.10 ± 0.24 de 0.44 PM100 2.14 ± 0.13 d 0.33 ± 0.05 gh 2.51 ± 0.13 f 0.36 PM75 1.86 ± 0.09 e 1.05 ± 0.09 de 2.91 ± 0.19 de 0.42 PM50 2.93 ± 0.13 b 1.23 ± 0.14 cd 4.17 ± 0.27 ab 0.60 PM25 1.51 ± 0.02 f 1.99 ± 0.03 b 3.50 ± 0.02 c 0.50 DCF 1.23 ± 0.15 g 2.83 ± 0.30 a 4.06 ± 0.15 b 0.29 DCM 2.60 ± 0.05 c 0.50 ± 0.10 gh 3.06 ± 0.12 de 0.22 DCHM 2.66 ± 0.04 c 0.57 ± 0.01 fg 3.23 ± 0.03 cd 0.23 DPM 3.96 ± 0.06 a 0.44 ± 0.06 gh 4.40 ± 0.11 a 0.31 小麦季与玉米季相比，单施化肥的处理玉米季N2O排放量明显高于小麦季；而单施有机肥的处理，由于本试验全年有机肥在小麦播前施入，导致小麦季的N2O排放量明显高于玉米季；配施的处理中，化肥配施比例高的处理 (CM25、CHM25、PM25) 玉米季有较高的N2O排放量。从周年内土壤N2O排放损失氮占所施氮肥用量的百分比中可以看出，单施牛粪、鸡粪、猪粪处理的N损失率分别为0.26%、0.27%和0.36%，均低于单施化肥处理N的损失率 (0.4%)，配施的处理中化肥配施比例高的处理 (CM50、CM75、CHM50、CHM75、PM50、PM75) 氮的损失率均高于单施化肥处理的。
-
化肥和有机肥对作物增产都具有很关键的作用，两者的增产效果几乎不相上下[21]。国内外很多长期定位试验表明，试验早期单施化肥处理的作物产量高于单施有机肥的处理，但试验后期单施有机肥处理的产量会达到或超过单施化肥处理的产量水平[22-23]。化肥和有机肥对作物产量产生不同影响的直接原因是两者所提供养分的植物有效性不同。化肥提高的养分几乎全部为矿质养分，可以被植物直接吸收利用；而有机肥所提供的可供作物直接吸收利用的矿质养分仅占很小一部分，绝大部分养分需要随着有机肥的矿质化过程缓慢的释放出来。不同类型的有机肥由于有机肥本身所含矿质养分含量不同，在土壤中矿化分解快慢也不同，因此对作物产量的影响也不尽相同。
本研究中发现，施肥量为450 kg/hm2时，三种有机肥处理的小麦、玉米作物产量未与化肥处理表现出显著性差异 (P < 0.05)，但牛粪处理的小麦、玉米产量明显偏低。施氮量为225 kg/hm2时，牛粪处理的小麦和玉米产量均显著低于施用化肥处理的产量，尤其是玉米季单施牛粪处理的玉米产量与不施肥处理的产量接近；而施用鸡粪、猪粪处理的小麦季产量与化肥处理没有显著性差异，且产量值相差不多，玉米季施用鸡粪、猪粪处理的玉米产量与化肥虽然没有表现出显著性差异，但产量均低于施用化肥处理。这主要是由于本文中根据施肥习惯将全年的有机肥在小麦播前一次性施入，而化肥是每季作物分两次施入，单施牛粪、鸡粪、猪粪处理的施氮量在小麦季是单施化肥处理的2倍，玉米季单施有机肥的处理只利用小麦季残留的氮素。高施氮量时，玉米季猪粪和鸡粪处理仍可提供足够的养分供玉米吸收利用，因此并未与化肥处理表现出显著性差异。由表4可以看出，施用鸡粪和猪粪处理在450 kg/hm2和225 kg/hm2两个施氮水平下，周年作物产量均可实现等施氮量条件下化肥处理的作物产量，而牛粪由于矿化分解慢，氮素有效性低，高施氮量时勉强可以达到化肥处理的产量，常规施氮量时产量显著低于等施氮量的化肥处理。配施的处理中，鸡粪、猪粪分别与化肥配施的三个处理之间小麦产量和玉米产量均未表现出显著性差异，并且和单施化肥处理的产量相当。主要是由于猪粪和鸡粪的矿化分解较快，在作物生长季节释放出可供作物吸收利用的氮素补充了少施用的无机氮肥。而牛粪与化肥配施的处理，由于释放的氮素不足以补充少施用的无机氮肥，因此随着有机肥比例的提高作物产量略有下降。
研究表明，有机无机配施保证粮食产量方面的原因可以概括三个方面，第一是有机肥的培肥作用 (土壤理化性质的改良)，第二是有机肥中额外的磷、钾及中微量元素，第三是由于微生物的活动调节了氮的供应，使其更符合作物的需求规律[24-27]。本文中冬小麦-夏玉米周年轮作过程中，等施氮量条件下并未发现有机无机配施处理的小麦玉米总产量 (表4) 显著高于施用化肥的处理，主要原因可能为：1) 有机肥的培肥作用在试验开始阶段并不明显；2) 本试验中化肥处理补充了足够的磷钾元素，试验开始阶段土壤中的中微量元素也不是限制作物产量的因素；3) 本试验中化肥的使用是周年内分4次施用，人工对氮素的调节作用也基本适合了作物的需求规律。
-
农田氨挥发是氮肥损失重要途径之一[28-29]。土壤氨挥发产生的过程可以描述为，土壤胶体吸附的铵离子转化为土壤溶液中的游离态，进而转化为氨，然后通过土壤大气交换过程挥发到空气中[30]。在影响农田氨挥发的众多因素中，氮肥的类型及施用方式对农田氨挥发有举足轻重的影响。一般来讲，化学氮肥施入土壤后溶解较快，一部分被土壤胶体吸附成为吸附态的铵离子，另一部分则进入到土壤溶液中，使铵离子的浓度迅速提高，促进氨挥发进程。有机肥料施入土壤后，所含有的少量速效氮进入土壤中后的行为基本与化学氮肥一致，也可以小幅度的提高土壤溶液中铵离子的浓度；而大量的有机氮组分则需要经过长时间的矿化分解才能参与氨挥发的过程。本文中，加倍化肥处理的年氨挥发总量为85.69 kg/hm2，是常规施氮量处理的2.16倍，但二者氨挥发损失占施氮量的百分比接近，这与前人研究结果基本一致[31-32]。一般而言，有机肥中速效氮的含量极低。本研究中所用三种有机肥，速效氮仅占全氮的1%～2% (此值为风干样品的测定值，新鲜样品中速效氮可占到全氮的10%左右)，在等氮量 (全氮225 kg/hm2) 条件下，CF单施化肥处理是单施有机肥处理的37～53倍。施用有机肥产生的氨挥发累积量的大小取决于两个方面，一是施用前有机肥自身速效氮含量，二是一定时间内有机氮矿化分解能力 (产生速效氮的速度)。试验中采用的三种有机肥速效氮占全氮的百分比相差很小 (1%～2%之间)，研究表明三种粪肥矿化分解速率有显著差异[2, 33]，但在三个单施有机肥处理的氨挥发累积量并没有表现出显著性差异，可能是有机肥矿化分解的氮及时被作物吸收或者转化为其它的氮形态，没有以氨的形式挥发到空气中。不同施肥时期氨挥发通量表现出明显不同的规律与肥料类型、施肥方式及气象条件有密不可分的联系[34]。本试验中全年的有机肥在小麦基肥时期一次性施入，化肥全年分4次投入，因此单施有机肥的处理在玉米季的两次施肥时期没有监测到明显的氨挥发。
硝化和反硝化是农田产生氧化亚氮的两条重要途径。土壤中氧化亚氮的产生过程受反应底物C、N的双重影响，底物C充足时，氧化亚氮的排放主要受N供应水平的制约；底物N充足时，氧化亚氮的排放主要受C供应水平的制约[35-36]。化学氮肥，速效氮充足，可以迅速提高氧化亚氮产生过程的底物N；有机氮肥速效氮含量低，在提供底物N方面不及化学氮肥，但可以提供额外的底物C；不同种类的有机肥由于矿化分解过程不同，提供C、N的效率不同，也会导致氧化亚氮产生过程不同。试验中发现，常规施氮量条件下，单施牛粪、鸡粪、猪粪氧化亚氮周年排放量均显著小于单施化肥的处理，表明本试验条件下氧化亚氮的排放主要受N供应水平的制约。加倍施肥条件下，猪粪处理的氧化亚氮周年排放量超过了加倍化肥的处理，主要是本试验中猪粪在加倍施用条件下可以提供足够多的底物N，同时底物C也更充足，促进了氧化亚氮的排放。常量配施的处理中以50∶50处理的氧化亚氮排放量较高，CHM50、PM50的氧化亚氮排放量显著超过了其它配施比例的处理，表明此配施比例条件下更有利于微生物活动，促进氧化亚氮的排放。
-
本文中小麦季猪粪、鸡粪与化肥的配施处理和鸡粪、猪粪单施处理基本上都达到了单施化肥处理的产量，玉米季单施猪粪、鸡粪处理的产量略低于化肥处理；小麦季处理CM25和单施化肥处理的产量相当，而玉米季由于气候条件更利于有机肥分解，处理CM50和CM25均达到了和单施化肥处理相当的产量。理想的施肥制度是在获得较高作物产量的同时减少环境的负面影响。试验中三种常见有机肥与化肥配施，产量具有优势的处理，同时也产生了更多的氨挥发和氧化亚氮，这与前人研究结果基本一致[11-12]。但是，本研究结果也显示，在等氮量条件下，随化肥施用比例的增加氮肥的气态损失是明显增加的。因此，保证作物产量的前提下增加有机肥施用比例可在一定程度上减少氮肥气态损失，降低施肥对环境造成的负面影响。因此本地区施氮量为每季作物225 kg/hm2时，猪粪或鸡粪的施用方式是配施少量化肥 (25%化肥 + 75%有机肥)，或者小麦季有机肥单施，玉米季追施少量氮肥；牛粪小麦季应多配施化肥 (75%化肥 + 25%有机肥)，玉米季化肥用量可酌情降低。另外，本试验结果为第一年数据，随着试验年限的延长，有机肥施用比例或可逐渐增加。
-
1) 常规施氮量条件下，鸡粪、猪粪单施与单施化肥对小麦玉米有相同的增产效果；牛粪单施增产效果不及单施化肥处理；三种有机肥单施产生的氮肥气态损失均明显低于化肥单施处理，且有机肥处理的氮肥气态损失主要发生在小麦季，化肥处理的氮肥气态损失主要发生在玉米季。
2) 加倍施用化肥、鸡粪、猪粪对小麦玉米没有显著的增产效果，但农田氮肥气态损失显著增加；加倍施用牛粪时增产效果显著，农田氮肥气态损失也显著增加。
3) 鸡粪、猪粪与化肥配施比例对小麦玉米产量影响不显著；牛粪与化肥配施时随化肥比例增加，小麦玉米产量逐渐增加。氮肥气态损失随化肥施用比例增加逐渐增加。
4) 推荐施肥量下，鸡粪或猪粪第一年不配施或配施少量化肥，牛粪第一年配施75%左右的氮肥可实现与化肥相当的作物产量，同时减少农田氮肥气态损失。
不同粪肥与化肥配施对作物产量及农田氮肥气态损失的影响
Effect of different manures with chemical fertilizer on crops yields and gaseous N loss
-
摘要:
【目的】探讨本地区主要类型有机肥与化肥配施对作物产量及农田氮肥气态损失的影响，为不同类型有机肥的科学施用提供理论依据。 【方法】2014年10月—2015年9月在山东省中国农业科学院禹城试验基地进行了冬小麦-夏玉米田间小区试验，供试作物品种为济麦22小麦和郑单958玉米。设置了常规施氮量 (N 225 kg/季) 基础上，化肥 (CF)、鸡粪 (CHM)、猪粪 (PM) 和牛粪 (CM) 单施及有机无机肥不同比例氮 (0/100、25/75、50/50、75/25、100/0)13个处理，加倍施氮量 (N 450 kg/季) 有机肥和化肥单施 (DCF、DCHM、CPM、DCM)4个处理，1个不施肥处理 (CK)，共计18个处理。测定了小麦玉米产量、N2O排放通量和NH3挥发通量。 【结果】常规施氮量 (N 225 kg/hm2) 下，单施鸡粪或猪粪的小麦、玉米产量与化肥相当，单施牛粪比化肥处理减产。分别与CF、CHM、PM、CM相比，DCF、DCHM、DPM处理无增产效果，DCM处理玉米减产。猪粪和鸡粪与化肥各配施比例处理的小麦、玉米产量间无显著差异，且均与单施化肥处理相当；牛粪与化肥配施处理的小麦产量随化肥配施比例的提高而提高，玉米产量各配施比例处理间无显著差异。CF处理周年NH3挥发量为39.63 kg/hm2，是单施有机肥处理的37～53倍；单施化肥处理的NH3排放系数接近9%左右，单施有机肥处理的NH3排放系数只有0.2%左右。有机肥与化肥配施的处理周年NH3挥发总量随化肥配施比例增加而明显增加，当化肥配施比例达到75%时，周年NH3挥发总量与单施化肥处理相当。CF处理的周年N2O排放总量为2.85 kg/hm2，高于单施有机肥处理，三种有机肥N2O周年排放量由大到小依次为猪粪 (2.51 kg/hm2)>鸡粪 (1.91 kg/hm2)>牛粪 (1.85 kg/hm2) 处理；加倍施用化肥和有机肥的N2O排放量平均为常规施氮量的1.5倍以上。有机肥与化肥配施的处理周年N2O排放总量随化肥配施比例增加而明显增加，当化肥配施比例达到50%时，周年N2O排放总量达到或超过了单施化肥处理。CF处理N2O排放系数为0.4%左右，有机肥处理N2O排放系数为0.3%左右。有机肥处理的NH3挥发和N2O排放主要发生在小麦季，化肥处理主要发生在玉米季。加倍施肥均会明显增加NH3挥发总量和N2O排放总量，但不影响二者的排放系数。 【结论】不同粪肥与化肥配施对作物产量、田间N2O排放和NH3挥发的影响有明显差异。推荐施肥量下，鸡粪或猪粪不配施或配施少量化肥，牛粪配施75%左右的氮肥可实现与化肥相当的作物产量，同时减少农田氮肥气态损失。 Abstract:【Objectives】The paper studied the yield and nitrogen loss caused by fertilization rate and combination proportions of manures with chemical fertilizer, to provide a theoretical basis for efficient use of different organic manures in the area. 【Methods】A winter wheat/summer maize rotation field experiment was conducted in Yucheng Experimental Base of Chinese Academy of Agricultural Sciences, Shandong, from October 2014 to September 2015. The tested wheat cultivar was Jimai22 and maize cultivar was Zhengdan958. In the conventional nitrogen application rate of N 225 kg/(hm2·season), chemical fertilizer (CF), chicken manure (CHM), pig manure (PM) and cattle manure (CM) were applied in different chemical and manure N ratios (0/100, 25/75, 50/50, 75/25, 100/0). In addition, single application of double N rate of fertilizers (DCF, DCHM, DPNM and DCM) and no fertilizer control were included in the experiment. The crop yields, N2O emission and NH3 volatilization flux were determined. 【Results】In the N rate of 225 kg/hm2, the 100%CHM and 100%PM treatments had similar yields with 100%CF, but 100% CM treatment produced lower yields. Compared with their conventional N rate, DCF, DCHM and DPM had similar yields, while DCM decreased maize yield significantly. The yields of wheat and maize in different proportion treatments of pig and chicken manure were all similar to those of 100%CF, and there was no significant difference among them. While among the combining treatment of cattle manure with chemical fertilizer, wheat yield decreased with the increasing ratios of cattle manure, and maize yields were less affected by the ratios. In N rate of 225 kg/hm2, 100%CF treatment had an annual NH3 volatilization of 39.63 kg/hm2, which was 37-53 folds greater than that of 100% CHM, PM and CM treatments. The NH3 discharge coefficient in100CF was approximately 9%, while those in the three 100% manure treatments was only 0.2%. The total annual NH3 volatilization quantities of organic manure with chemical fertilizer were increased significantly with increase of chemical fertilizer ratio. When the chemical fertilizer accounted for 75%, the total annual NH3 volatilization quantity was similar to that of 100%CF. Applying double N rate of CF, PM, CHM and CM all increased the annual NH3 volatilization significantly. NH3 volatilization occurred mainly during wheat season in manure treatments while mainly during maize season in CF treatments. The total annual N2O emission for 100%CF was 2.85 kg/hm2, higher than that of 100% manure treatments. The total annual N2O emission of the manures were in the order of pig manure (2.51 kg/hm2)>chicken manure (1.91 kg/hm2)>cattle manure (1.85 kg/hm2). The average N2O emission in the double N rate treatments was more than 1.5 times higher than those in conventional N rate. When the chemical fertilizer accounted for 50%, the total annualN2O emission quantity was similar to or higher than that of 100%CF. The N2O discharge coefficient for 100%CF was around 0.4%, while that for 100% manures were only about 0.3%. The NH3 and N2O emissions was mainly occurred during wheat season in 100% manure treatments, whereas those mainly during maize season in 100%CF. The NH3 and N2O emission quantities in double N rate treatments were significantly increased, but the discharge coefficients were kept the same. 【Conclusions】Manure sources and the nitrogen combining proportions with chemical fertilizer perform significant different on crop yields, N2O emission and NH3 volatilization. Under the conventional N rate, chicken and pig manure could be applied alone or combined with a proportion of less than 50% of total N, while cow manure could be applied only combined with no less than 75% of chemical nitrogen, to achieve the similar crop yield as with chemical fertilizer alone, and reduce the gaseous loss of nitrogen fertilizer in farmland. -
Key words:
- manure surce /
- chemical fertilizer /
- crop yields /
- N2O /
- NH3
-
图 1 禹城市2014年10月—2015年9月月平均气温和降水量
Figure 1. Monthly average temperature and precipitation in Yucheng City from October 2014 to September 2015
表 1 试验地基础土样养分含量
Table 1. Basic soil nutrition of the test soil
土层(cm)
soil layer有机质(g/kg)
Organic matter全氮(g/kg)
Total N有效磷(mg/kg)
Olsen-P速效钾(mg/kg)
Available KpH 0—20 cm 12.64 0.73 14.2 78.59 8.69 20—40 cm 7.35 0.43 4.23 57.63 8.50 
下载: 导出CSV
表 2 鸡粪、猪粪、牛粪养分含量
Table 2. Nutrient contents in manures of chicken，pig and cattle
有机肥
Manure养分含量(%，dry basis)Nutrient content 有机碳(%)
Organic CC/N 含水量(%，湿基Wet basis)
Moisture全氮
Total N无机氮
Available N全磷
Total P全钾
Total K牛粪Cow manure 1.55 0.02 0.96 1.98 20.0 12.9 70.0 鸡粪Chicken manure 1.73 0.04 2.65 2.40 16.1 9.31 30.0 猪粪Pig manure 2.72 0.05 3.95 1.96 22.5 8.27 70.0
下载: 导出CSV
表 3 各处理养分用量 (kg/hm2)
Table 3. Details of nutrient input in each treatment
处理
Treatment小麦季Wheat season 玉米季Maize season 基肥Basal 追肥Topdressing 基肥Basal 追肥Topdressing 有机肥氮
Manure N化肥Chemical fertilizer 化肥Chemical fertilizer N P2O5 K2O N N N CK 0 0 0 0 0 0 0 CF 0 112.5 150.0 150.0 112.5 112.5 112.5 CHM100 450 0 0 0 0 0 0 PM100 450 0 0 0 0 0 0 CM100 450 0 0 0 0 0 0 CHM25 112 84.4 112.0 112.0 84.4 84.4 84.4 CHM50 225 56.2 75.0 75.0 56.2 56.2 56.2 CHM75 338 28.1 37.5 37.5 28.1 28.1 28.1 PM25 112 84.4 112.0 112.0 84.4 84.4 84.4 PM50 225 56.2 75.0 75.0 56.2 56.2 56.2 PM75 338 28.1 37.5 37.5 28.1 28.1 28.1 CM25 112 84.4 112.0 112.0 84.4 84.4 84.4 CM50 225 56.2 75.0 75.0 56.2 56.2 56.2 CM75 338 28.1 37.5 37.5 28.1 28.1 28.1 DCF 0 225.0 300.0 300.0 225 225 225 DCHM 900 0 0 0 0 0 0 DPM 900 0 0 0 0 0 0 DCM 900 0 0 0 0 0 0 注（Note）：CM—牛粪 Cow manure；CHM—鸡粪 Chicken manure；PM—猪粪 Pig manure；处理中下标的数字代表有机肥氮在全部氮投入中的比例 The values in subscripts represent the percentage of manure N in the total N input of the treatment.
下载: 导出CSV
表 4 不同处理的作物产量 (kg/hm2)
Table 4. Crop yields among different treatments
处理Treatment 小麦产量Wheat yield 玉米产量Maize yield 总产量Total yield CK 3185.8 ± 528.0 f 5733.7 ± 850.6 d 8919.4 ± 1032.4 f CF 8739.4 ± 442.87 ab 9300.2 ± 525.6 abc 18039.6 ± 745.9 abc CM100 6398.2 ± 359.3 e 6687.9 ± 881.4 d 13086.1 ± 1181.4 e CM75 7092.7 ± 95.4 de 8795.0 ± 1099.6 bc 15887.7 ± 1091.8 d CM50 7502.0 ± 511.5 cd 9937.1 ± 552.4 ab 17439.1 ± 581.1 bcd CM25 8477.8 ± 541.3 abc 9847.8 ± 1160.3 abc 18325.6 ± 1701.5 abc CHM100 9024.6 ± 456.7 ab 8819.5 ± 482.0 bc 17844.1 ± 901.9 abcd CHM75 9030.1 ± 546.8 ab 9512.9 ± 1020.3 abc 18543.0 ± 1565.8 abc CHM50 9145.6 ± 339.8 ab 10307.2 ± 561.0 a 19452.7 ± 524.7 a CHM25 9356.9 ± 620.8 a 9734.7 ± 1065.7 abc 19091.6 ± 1276.9 ab PM100 9268.1 ± 1126.4 a 8587.5 ± 691.7 c 17855.6 ± 852.3 abc PM75 9106.3 ± 163.3 ab 9164.9 ± 74.5 abc 18271.2 ± 202.5 abc PM50 9286.2 ± 196.0 a 10110.2 ± 508.6 ab 19396.4 ± 647.3 ab PM25 9099.2 ± 758.5 ab 9860.0 ± 287.3 abc 18959.2 ± 1018.5 ab DCF 8521.8 ± 350.7 abc 9891.3 ± 766.1 abc 18413.0 ± 1016.8 abc DCM 8031.5 ± 1379.8 bcd 8608.9 ± 1375.0 c 16640.5 ± 2745.2 cd DCHM 9169.9 ± 386.2 ab 9861.4 ± 534.3 abc 19031.3 ± 585.6 ab DPM 9660.9 ± 561.5 a 9694.3 ± 747.2 abc 19355.2 ± 1286.4 ab 注（Note）：同列数据后不同小写字母表示在 5% 水平下差异显著 Values followed by different lower case letters mean significance at 0.05 level.
下载: 导出CSV
表 5 不同施肥处理的农田土壤NH3挥发总量
Table 5. Total ammonia volatilization under different fertilizer treatments
处理Treatments 小麦季 (kg/hm2) wheat season 玉米季 (kg/hm2) Maize season 周年 (kg/hm2) Annual 氮肥损失率 (%) Fertilizer N loss CK 0.20 ± 0.01 j 0.13 ± 0.04 e 0.33 ± 0.05 e CF 2.89 ± 0.28 bc 36.74 ± 11.68 b 39.63 ± 11.93 b 8.81 CM100 0.49 ± 0.04 ij 0.26 ± 0.03 de 0.75 ± 0.06 e 0.17 CM75 2.09 ± 0.14 f 11.12 ± 6.27 cd 13.20 ± 6.40 c 2.93 CM50 2.34 ± 0.18 ef 17.63 ± 2.19 c 19.97 ± 2.25 c 4.44 CM25 2.32 ± 0.14 ef 33.84 ± 10.65 b 36.17 ± 10.79 b 8.04 CHM100 0.65 ± 0.03 i 0.27 ± 0.05 de 0.92 ± 0.07 de 0.20 CHM75 2.82 ± 0.28 cd 6.86 ± 1.27 cde 9.68 ± 1.55 cde 2.15 CHM50 2.98 ± 0.27 bc 17.45 ± 3.59 c 20.42 ± 3.86 c 4.54 CHM25 3.23 ± 0.26 b 31.24 ± 3.58 b 34.47 ± 3.80 b 7.66 PM100 0.82 ± 0.08 hi 0.24 ± 0.05 de 1.06 ± 0.11 de 0.24 PM75 2.33 ± 0.20 ef 9.65 ± 0.68 cde 11.98 ± 0.87 cd 2.66 PM50 2.47 ± 0.20 de 17.29 ± 2.99 c 19.77 ± 3.18 c 4.39 PM25 2.62 ± 0.14 cde 37.36 ± 14.42 b 39.97 ± 14.54 b 8.88 DCF 6.28 ± 0.53 a 79.41 ± 15.58 a 85.69 ± 15.76 a 9.52 DCM 0.77 ± 0.07 hi 0.21 ± 0.02 de 0.98 ± 0.09 de 0.11 DCHM 1.09 ± 0.12 h 0.21 ± 0.04 de 1.30 ± 0.15 de 0.14 DPM 1.62 ± 0.07 g 0.17 ± 0.01 e 1.79 ± 0.07 de 0.20
下载: 导出CSV
表 6 各处理的N2O排放总量
Table 6. Total N2O emission under different fertilizer treatments
处理Treatments 小麦季 (kg/hm2) Wheat season 玉米季 (kg/hm2) Maize season 周年 (kg/hm2) Annual N肥损失率 (%) FertilizerN loss CK 0.44 ± 0.12 j 0.22 ± 0.01 h 0.69 ± 0.09 h — CF 0.76 ± 0.03 i 2.09 ± 0.32 b 2.85 ± 0.35 e 0.40 CM100 1.54 ± 0.05 f 0.32 ± 0.01gh 1.85 ± 0.05 g 0.26 CM75 0.99 ± 0.00 h 0.87 ± 0.13 e 1.86 ± 0.13 g 0.26 CM50 1.81 ± 0.14 e 1.25 ± 0.16 cd 3.06 ± 0.30 de 0.44 CM25 0.95 ± 0.02 h 2.20 ± 0.11 b 3.15 ± 0.13 de 0.45 CHM100 1.63 ± 0.04 f 0.32 ± 0.01 gh 1.91 ± 0.11 g 0.27 CHM75 1.27 ± 0.12 g 0.82 ± 0.16 ef 2.09 ± 0.28 g 0.29 CHM50 2.07 ± 0.13 d 1.44 ± 0.17c 3.51 ± 0.30 c 0.50 CHM25 1.04 ± 0.07 h 2.06 ± 0.31 b 3.10 ± 0.24 de 0.44 PM100 2.14 ± 0.13 d 0.33 ± 0.05 gh 2.51 ± 0.13 f 0.36 PM75 1.86 ± 0.09 e 1.05 ± 0.09 de 2.91 ± 0.19 de 0.42 PM50 2.93 ± 0.13 b 1.23 ± 0.14 cd 4.17 ± 0.27 ab 0.60 PM25 1.51 ± 0.02 f 1.99 ± 0.03 b 3.50 ± 0.02 c 0.50 DCF 1.23 ± 0.15 g 2.83 ± 0.30 a 4.06 ± 0.15 b 0.29 DCM 2.60 ± 0.05 c 0.50 ± 0.10 gh 3.06 ± 0.12 de 0.22 DCHM 2.66 ± 0.04 c 0.57 ± 0.01 fg 3.23 ± 0.03 cd 0.23 DPM 3.96 ± 0.06 a 0.44 ± 0.06 gh 4.40 ± 0.11 a 0.31
下载: 导出CSV
-
[1] 耿维, 胡林, 崔建宇, 等. 中国区域畜禽粪便能源潜力及总量控制研究[J]. 农业工程学报, 2013, 29(1): 171–179. Geng W, Hu L, Cui J Y, et al. Biogas energy potential for livestock manure and gross control of animal feeding in region level of China[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2013, 29(1): 171–179.
[2] 李燕青. 不同类型有机肥与化肥配施的农学和环境效应研究[D]. 北京: 中国农业科学院博士学位论文, 2016.
Li Y Q. Study on agronomic and environmental effects of combined application of different organic manures with chemical fertilizer [D]. Beijing: PhD. Dissertation of Chinese Academy of Agricultural Sciences, 2016.[3] 武岩, 红梅, 林立龙, 等. 不同施肥措施对河套灌区盐化潮土氨挥发及氧化亚氮排放的影响[J]. 土壤, 2017, 49(4): 745–752. Wu Y, Hong M, Lin L L, et al. Influence of different fertilization measures on NH3 volatilization and N2O emission in salined fluvo-aquic soil of Hetao irrigation area[J]. Soils, 2017, 49(4): 745–752.
[4] 张文, 周广威, 闵伟, 等. 应用15N示踪法研究咸水滴灌棉田氮肥去向[J]. 土壤学报, 2015, (2): 372–380. Zhang W, Zhou G W, Min W, et al. Fate of fertilizer N in saline water drip-irrigated cotton field using 15N tracing method[J]. Acta Pedologica Sinca, 2015, (2): 372–380.
[5] Stocker T F, Qin D, Plattner G. Climate change 2013: The physical science basis. Contribution of working group i to the fifth assessment report of the intergovernmental panelon climate change[M]. NY, USA: Cambridge University Press, 2013.55-58 [6] Linquist B, van Groenigen K J, Adviento-Borbe M A, et al. An agronomic assessment of greenhouse gas emissions from major cereal crops[J]. Global Change Biology, 2012, 18(1): 194–209. doi: 10.1111/j.1365-2486.2011.02502.x [7] Yu Q G, Ye J, Yang S N, et al. Effects of nitrogen application level on rice nutrient uptake and ammonia volatilization[J]. Rice Science, 2013, 20(2): 139–147. doi: 10.1016/S1672-6308(13)60117-1 [8] Wang G, Chen X, Cui Z, et al. Estimated reactive nitrogen losses for intensive maize production in China[J]. Agriculture, Ecosystems & Environment, 2014, 197: 293–300. [9] Han K, Zhou C J, Wang L Q. Reducing ammonia volatilization from maize fields with separation of nitrogen fertilizer and water in an alternating furrow irrigation system[J]. Journal of Integrative Agriculture, 2014, 13(5): 1099–1112. doi: 10.1016/S2095-3119(13)60493-1 [10] Volpi I, Laville P, Bonari E, et al. Improving the management of mineral fertilizers for nitrous oxide mitigation: The effect of nitrogen fertilizer type, urease and nitrification inhibitors in two different textured soils[J]. Geoderma, 2017, 307: 181–188. doi: 10.1016/j.geoderma.2017.08.018 [11] Huang J, Duan Y H, Xu M G, et al. Nitrogen mobility, ammonia volatilization, and estimated leaching loss from long-term manure incorporation in red soil[J]. Journal of Integrative Agriculture, 2017, 16(9): 2082–2092. doi: 10.1016/S2095-3119(16)61498-3 [12] 肖娇, 樊建凌, 叶桂萍, 等. 不同施肥处理下小麦季潮土氨挥发损失及其影响因素研究[J]. 农业环境科学学报, 2016, 35(10): 2011–2018. Xiao J, Fan J L, Ye G P, et al. Ammonia volatilization from fluvo-aquic clay soil and its influencing factors during wheat growing season under different fertilization[J]. Journal Of Agro-Environment Science, 2016, 35(10): 2011–2018. doi: 10.11654/jaes.2016-0263
[13] Shan L, He Y, Chen J, et al. Ammonia volatilization from a Chinese cabbage field under different nitrogen treatments in the Taihu Lake Basin, China[J]. Journal of Environmental Sciences, 2015, 38: 14–23. doi: 10.1016/j.jes.2015.04.028 [14] Tao R, Wakelin S A, Liang Y, et al. Nitrous oxide emission and denitrifier communities in drip-irrigated calcareous soil as affected by chemical and organic fertilizers[J]. Science of The Total Environment, 2018, 612: 739–749. doi: 10.1016/j.scitotenv.2017.08.258 [15] 山楠, 赵同科, 毕晓庆, 等. 不同施氮水平下小麦田氨挥发规律研究[J]. 农业环境科学学报, 2014, 33(9): 1858–1865. Shan N, Zhao T K, Bi X Q, et al. Ammonia volatilization from wheat soil under different nitrogen rates[J]. Journal of Agro-Environment Science, 2014, 33(9): 1858–1865. doi: 10.11654/jaes.2014.09.026
[16] 李祯, 史海滨, 李仙岳, 等. 不同水氮运筹模式对田间土壤氨挥发及春玉米籽粒产量的影响[J]. 农业环境科学学报, 2017, 36(4): 799–807. Li Z, Shi H B, Li X Y, et al. Ammonia volatilization in soil and grain yield of the spring maize under different water-nitrogen management regimes[J]. Journal of Agro-Environment Science, 2017, 36(4): 799–807. doi: 10.11654/jaes.2016-1592
[17] 薛建福, 濮超, 张冉, 等. 农作措施对中国稻田氧化亚氮排放影响的研究进展[J]. 农业工程学报, 2015, 31(11): 1–9. Xue J F, Pu C, Zhang R, et al. Review on management-induced nitrous oxide emissions from paddy ecosystems[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2015, 31(11): 1–9. doi: 10.11975/j.issn.1002-6819.2015.11.001
[18] 柳文丽, 李锡鹏, 沈茜, 等. 施肥方式对冬小麦季紫色土 N2O 排放特征的影响[J]. 中国生态农业学报, 2014, 22(9): 1029–1037. Liu W L, Li X P, Shen Q, et al. Effects of fertilizer application regimes on soil N2O emissions in the croplands of purple soil in the Sichuan Basin during wheat season[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2014, 22(9): 1029–1037.
[19] 李燕青, 唐继伟, 车升国, 等. 长期施用有机肥与化肥氮对华北夏玉米N2O和CO2排放的影响[J]. 中国农业科学, 2015, 48(21): 4381–4389. Li Y Q, Tang J W, Che S G, et al. Effect of organic and inorganic fertilizer on the emission of CO2 and N2O from the summer maize field in the north China plain[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2015, 48(21): 4381–4389. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2015.21.018
[20] 王朝辉, 刘学军, 巨晓棠, 张福锁. 田间土壤氨挥发的原位测定——通气法[J]. 植物营养与肥料学报, 2002, 8(2): 205–209. Wang Z h, Liu X J, Ju X T, et al. Field in situ determination of ammonia volatilization from soil: venting method[J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2002, 8(2): 205–209. doi: 10.3321/j.issn:1008-505X.2002.02.014
[21] 沈善敏. 国外的长期肥料试验 (一)[J]. 土壤通报, 1984, 15(2): 85–91. Shen S M. Foreign long-term fertilizer experiment (1)[J]. Chinese Journal of Soil Science, 1984, 15(2): 85–91.
[22] 林治安, 赵秉强, 袁亮, 等. 长期定位施肥对土壤养分与作物产量的影响[J]. 中国农业科学, 2009, 42(8): 2809–2819. Lin Z A, Zhao B Q, Yuan L, et al. Effects of organic manure and fertilizers long-term located application on soil fertility and crop yield[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2009, 42(8): 2809–2819. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2009.08.021
[23] 刘守龙, 童成立, 吴金水, 等. 等氮条件下有机无机肥配比对水稻产量的影响探讨[J]. 土壤学报, 2007, 44(1): 106–112. Liu S L, Tong C L, Wu J S, et al. Effect of ratio of organic manure/chemical fertilizer in fertilization on rice yield under the same N condition[J]. Acta Pedologica Sinica, 2007, 44(1): 106–112. doi: 10.3321/j.issn:0564-3929.2007.01.016
[24] 孟琳, 张小莉, 蒋小芳, 等. 有机肥料氮替代部分化肥氮对稻谷产量的影响及替代率[J]. 中国农业科学, 2009, 42(2): 532–542. Meng L, Zhang X L, Jiang X F, et al. Effects of partial mineral nitrogen substitution by organic fertilizer nitrogen on the yields of rice grains and their proper substitution rate[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2009, 42(2): 532–542. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2009.02.019
[25] 张国荣, 李菊梅, 徐明岗, 等. 长期不同施肥对水稻产量及土壤肥力的影响[J]. 中国农业科学, 2009, 42(2): 543–551. Zhang G R, Li J M, Xu M G, et al. Effects of chemical fertilizer and organic manure on rice yield and soil fertility[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2009, 42(2): 543–551. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2009.02.020
[26] 张娟, 沈其荣, 冉炜, 等. 施用预处理秸秆对土壤供氮特征及菠菜产量和品质的影响[J]. 土壤, 2004, 36(1): 37–42. Zhang J, Shen Q R, Ran W, et al. Effects of the application of pretreated rice straw with nitrogen fertilizer on soil nitrogen supply and spinach growth and quality[J]. Soils, 2004, 36(1): 37–42. doi: 10.3321/j.issn:0253-9829.2004.01.008
[27] Yadav R L, Dwivedi B S, Prasad K, et al. Yield trends, and changes in soil organic-C and available NPK in a long-term rice-wheat system under integrated use of manures and fertilizers[J]. Field Crops Research, 2000, 68(3): 219–246. doi: 10.1016/S0378-4290(00)00126-X [28] Liu G D, Li Y C, Alva A K. Moisture quotients for ammonia volatilization from four soils in potato production regions[J]. Water Air & Soil Pollution, 2007, 183(1–4): 115–127. [29] Thompson R B, Meisinger J J. Gaseous nitrogen losses and ammonia volatilization measurement following land application of cattle slurry in the mid-Atlantic region of the USA[J]. Plant & Soil, 2005, 266(1–2): 231–246. [30] 李欠欠. 脲酶抑制剂LIMUS对我国农田氨减排及作物产量和氮素利用的影响[D]. 北京: 中国农业大学博士学位论文, 2014.
Li Q Q. Effect of urease inhibitor LIMUS on ammonia mitigation and crop yield and nitrogen use efficiency in different croplands of China[D]. Beijing: PhD Dissertation of China Agricultural University, 2014.[31] 邓美华, 尹斌, 张绍林, 等. 不同施氮量和施氮方式对稻田氨挥发损失的影响[J]. 土壤, 2006, 38(3): 263–269. Deng M H, Yin B, Zhang S L, et al. Effect of rate and method of n application on ammonia volatilization in paddy fields[J]. Soils, 2006, 38(3): 263–269. doi: 10.3321/j.issn:0253-9829.2006.03.005
[32] 董文旭, 胡春胜, 张玉铭. 华北农田土壤氨挥发原位测定研究[J]. 中国生态农业学报, 2006, 14(3): 46–48. Dong W X, Hu C S, Zhang Y M. In situ determination of ammonia volatilization in field of North China[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2006, 14(3): 46–48.
[33] 周博, 高佳佳, 周建斌. 不同种类有机肥碳、氮矿化特性研究[J]. 植物营养与肥料学报, 2012, 18(2): 366–373. Zhou B, Gao J J, Zhou J B. Carbon and nitrogen mineralization characteristics of different types of organic manures[J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2012, 18(2): 366–373. doi: 10.11674/zwyf.2012.11318
[34] 张惠. 黄河上游灌区稻田系统氮素气态损失及平衡研究[D]. 北京: 中国农业科学院博士学位论文, 2011.
Zhang H. Gaseous loss and balance of nitrogen from paddy field in irrigation area of the upper yellow river[D]. Beijing: PhD Dissertation of Chinese Academy of Agricultural Sciences, 2011.[35] 郝小雨, 高伟, 王玉军, 等. 有机无机肥料配合施用对设施菜田土壤N2O排放的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2012, 18(5): 1073–1085. Hao X Y, Gao W, Wang Y J, et al. Effects of combined application of organic manure and chemical fertilizers on N2O emission from greenhouse vegetable soil[J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2012, 18(5): 1073–1085.
[36] Chadwick D R, Pain B F, Brookman S K E. Nitrous oxide and methane emissions following application of animal manures to grassland[J]. Journal of Environmental Quality, 2000, 29(29): 277–287. -
点击查看大图
图(1)表(6)
计量
- 文章访问数: 73
- HTML全文浏览量: 80
- 被引次数: 0