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摘要
砂姜黑土是黄淮海平原重要的中低产土壤,由于其剖面含有砂姜层,易产生裂隙,影响了氮素在土壤剖面的迁移分布,可能导致砂姜黑土的N2O排放存在一定的独特性。基于此,本研究以砂姜黑土小麦-玉米轮作体系为研究对象,设置4个处理,分别为不施肥(CK)、传统施肥(TR)、优化施肥(OPT)和再优化施肥(ZOPT),通过静态箱-气相色谱法结合常规土壤参数的监测与分析,探究砂姜黑土不同施氮条件下N2O排放特征、累积排放量及关键驱动因素。结果显示,砂姜黑土小麦季的N2O平均排放通量为14.2～21.6μg·m-2·h-1,累积排放量为0.82～1.24kg(N)·hm-2;玉米季的N2O平均排放通量为14.4～24.5μg·m-2·h-1,累积排放量为0.42～0.71 kg(N)·hm-2;不同处理小麦季的N2O累积排放量均高于玉米季。小麦季追肥期与基肥期的N2O累积排放量分别为0.27～0.41 kg(N)·hm-2和0.55～0.83 kg(N)·hm-2,玉米季分别为0.18～0.30 kg(N)·hm-2和0.24～0.41 kg(N)·hm-2,追肥期N2O累积排放量均高于基肥期。相关性分析结果显示, CK处理的N2O排放量与土壤温度、含水量和硝酸盐含量均表现出明显的多元线性相关(P<0.05), TR、OPT和ZOPT仅与土壤硝酸盐含量呈极显著多元线性相关(P<0.01),而与土壤温度和土壤含水量未表现明显的相关性,说明施肥条件下,土壤硝酸盐含量的高低成为影响砂姜黑土农田土壤N2O排放最关键的影响因素。除此之外,不同施氮量的N2O累积排放量差别明显(P<0.05), TR处理的N2O排放量最高,小麦玉米季分别为1.24 kg(N)·hm-2和0.71 kg(N)·hm-2,显著高于OPT处理[0.99 kg(N)·hm-2和0.51 kg(N)·hm-2]和ZOPT处理[0.82kg(N)·hm-2和0.42 kg(N)·hm-2]。无论小麦季还是玉米季N2O的累积排放量均随施氮量的增加而呈指数增加趋势,相关性系数分别达0.997和0.977 (P<0.05),说明砂姜黑土传统施氮N2O存在过量排放问题。总而言之,尽管与其他土壤相比,砂姜黑土不属于N2O高排土壤,但传统施氮量导致的N2O排放量仍不可忽视。
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