氧化亚氮(N_2O)是一种重要的农田温室气体,本研究利用紫色土长期施肥试验平台,采用静态箱/气相色谱法对紫色土旱作农田冬小麦—夏玉米轮作系统的N_2O排放进行了定位观测(2012年11月至2013年9月),研究单施氮肥(N)、常规氮磷钾肥(NPK)、猪厩肥(OM)、猪厩肥配施氮磷钾肥(OMNPK)和秸秆还田配施氮磷钾肥(ICRNPK)等施肥方式对紫色土N_2O排放特征的影响;不施肥(NF)作为对照计算排放系数,以探寻紫色土地区可操作性强、环境友好的施肥方式。结果表明,所有施肥方式的N_2O排放均呈现双峰排放,峰值出现在施肥初期;玉米季N_2O排放峰值显著高于小麦季(p<0.05)。在相同的施氮水平(小麦季130 kg hm^(^(-2)),玉米季150 kg hm^(^(-2)))下,施肥方式对N_2O排放和作物产量均有显著影响(p<0.05)。N、OM、NPK、OMNPK和ICRNPK处理的土壤N_2O周年累积排放量分别为1.93、1.96、1.12、1.50和0.79 kg hm^(^(-2)),排放系数分别为0.62%、0.63%、0.33%、0.47%和0.21%,全年作物产量分别为4.35、11.95、8.39、9.77、10.93 t hm^(^(-2))。施用猪厩肥显著增加N_2O排放量,而秸秆还田在保证作物产量的同时显著降低N_2O排放量,可作为紫色土地区环境友好的施肥方式。土壤无机氮(NO_3^--N和NH_4^+-N)是N_2O排放的主要限制因子。因此,在施氮水平相同时,施肥方式对紫色土活性氮含量的影响导致N_2O排放差异显著,是土壤N_2O排放差异的根本原因。土壤孔隙充水率也是影响N_2O排放的重要环境因子,并且其对N_2O排放的影响存在阈值效应。
采用静态暗箱-气相色谱法对紫色土坡耕地常规施肥处理(CL)、坡耕地不施肥处理(CL-CK)和退耕15、30年的桤柏混交林地(FL15、FL30)的土壤N2O排放通量进行为期1年的观测,同时测定土壤温度、土壤湿度、土壤无机氮含量等。结果表明,观测期内CL、CL-CK、FL15与FL30的N2O平均释放速率分别是25.6、6.60、1.20、4.35μg N2O-N·m-2·h-1,CL小麦季N2O平均释放速率是18.0μg N2O-N·m-2·h-1,玉米季35.2μg N2O-N·m-2·h-1,CL土壤N2O排放速率显著高于CL-CK、FL15和FL30(P<0.01),且CL-CK高于FL15、FL30(P<0.01),FL30高于FL15(P<0.01)。CL、CL-CK、FL15和FL30全年的N2O排放量分别为1.01、0.400、0.050、0.310 kg N2O-N·hm-2。比较CL以及CL-CK的N2O排放总量,停止施氮的措施对土壤N2O排放的减排潜力达到0.610 kg N2O-N·hm-2。与CL-CK相比,FL15、FL30土壤N2O释放量分别减少0.350、0.090 kg N2O-N·hm-2,主要原因是退耕后土壤碳氮比升高,土壤无机养分、温度以及湿度等发生变化。
利用紫色土养分循环长期定位研究平台,通过静态箱-气袋采气-化学发光氮氧化物分析仪观测了紫色土夏玉米-冬小麦轮作周期的NO周年排放特征。结果表明,施肥促发紫色土NO的峰值排放,玉米与小麦季的土壤NO排放峰值均出现在施肥后20d内。常规夏玉米-冬小麦轮作条件下NO年累积排放通量为0.450 kg N·hm-2,其中玉米季的NO累积排放通量为0.200 kg N·hm-2,排放系数为0.13%,小麦季的NO累积排放通量为0.250 kg N·hm-2,排放系数为0.20%。玉米季的NO排放速率与土壤表层温度呈指数响应关系,小麦季与温度关系不明显。土壤湿度对于玉米季常规施肥条件下NO的排放有显著的响应关系。种植作物的土壤较裸地的NO排放通量都有不同程度的降低。
