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目 录

1.引言 3

2.材料和方法 4

2.1.实验区概况 4

2.2.实验设计 4

2.3 土壤有机碳和总氮的测量 4

2.4.土壤氧化亚氮和二氧化碳排放通量测量 4

2.5作物生物量测定和分析 5

2.6.氮输入和输出的计算 5

2.7. 全球变暖潜势的计算 5

2.8. 统计分析 6

3 结果与讨论 6

3.1 施肥对农作物产量的影响 6

3.2 施肥对碳的影响 6

3.2.1 施肥对二氧化碳排放通量的影响 6

3.2.2 施肥对二氧化碳排放量累积的影响 7

3.2.3 施肥对土壤有机碳含量的影响 7

3.3 施肥对氮的影响 8

3.3.1 施肥对氧化亚氮排放通量的影响 8

3.3.2 施肥对氧化亚氮排放量累积的影响 9

3.3.3 施肥对土壤总氮含量的影响 10

3.3.4 施肥对土壤氮存储的影响 11

3.4 施肥对氮平衡的影响 11

3.4.1 施肥对氮输入和输出的影响 11

3.4.2 施肥对氮损失的影响 12

3.4.3 施肥对氮平衡的影响 13

3.5 施肥对全球变暖潜势的影响 13

3.5.1 由农业生产产生的全球变暖潜势 13

3.5.2 由土壤有机碳下降产生的全球变暖潜势 14

3.5.3 由氧化亚氮排放产生的全球变暖潜势 14

3.5.4 施肥对全球变暖潜势的影响 15

4.结论 16

参考文献 16

长期定位施肥对全球变暖潜势的研究

康潆文

, China

Abstract:Long-term agricultural research is useful to determine the efficiency of cropping systems and applications of nitrogen fertilizer whereabouts. We experiment with a reduced fertilizer, nitrogen, phosphorus, potassium and pig manure to determine changes in long-term food production, soil organic carbon (SOC), soil total nitrogen and carbon dioxide (CO₂) and nitrous oxide (N₂O) emissions. In northeast China made a 22-year corn - soybean - wheat rotation experiment. According to local conditions, crop residue is used as a cooking fuel and fodder. Fertilization can significantly affect crop growth and development and product quality, nitrogen, phosphorus fertilizer in our country has general increase yield (Genxing, Gao Min, Hu Guohua et al. Effect of climate change on agricultural production in China. Agricultural Environmental Sciences, 2011, 30 (9): 1698-1706). Each year using five fertilization treatments: control treatment (no fertilizer), NK treatment, NP treatment, NPK treatment and nitrogen, phosphorus, potassium and organic fertilizer, such as manure (NPKOM) process. Manure as a crop of "food", the growth in crop production plays an irreplaceable role (Korean frost soil, fertilization and climatic factors contribute to crop yield research [D]. Northeast Agricultural University, 2012.). NPKOM treated soil organic carbon and total nitrogen in the soil increased by 4.59 Mg ha-1 and 0.45 Mg ha-1. In contrast, in the control treatment and NK process of soil organic carbon were down 10.6 Mg ha-1 and 6.64 Mg ha-1. Nitrous oxide emissions NPKOM treated on average 2.9 times than the other fertilizer treatments. Nitrogen and soil organic carbon and crop systems for the fuel balance of agricultural practices and excreta disposal is used to calculate different fertilization treatments global warming potential (GWP). Because soil organic carbon sequestration, global warming NPKOM processing potential (6.77 Mg C equivalent ha-1) was significantly lower than the control treatment (14.4 Mg C equivalent ha-1) and NK treatment (12.8 Mg C equivalent ha-1). The results showed that in Northeast China rainfed agricultural systems, compared to only use of fossil fuels, nitrogen, phosphorus, potash feed supplement applications can achieve higher food production and low global warming potential.

Keywords:CO₂ and N₂O fluxes; N balance; global warming potential; soft soil

1.引言

全球增温潜势是目前衡量温室气体增温能力的一个通用指标，而温室气体排放强度直接影响全球气候变化，直接威胁到人类社会的可持续发展。农田生态系统对气候变化的影响是全球变化研究的重要内容之一。农业生产过程中，人们施用大量肥料主要追求农作物产量，而很少考虑施肥带来的环境效应。肥料的输入，特别是氮肥的施用，促进了作物产量的持续增长。然而，肥料利用率低，导致一系列环境问题如温室气体（GHG）排放量的增加和水质退化（Li et al., 2007; Davidson, 2009;Van Groenigen et al., 2010; Yang et al., 2011）。农业生产过程中排放大量氧化亚氮，氧化亚氮是一种重要温室气体之一，，其数量约占人为温室效应总量的6%（Lashof andAhuja, 1990; Rodhe, 1990; Mackenzie, 1998）。温室气体的排放量和土壤碳的损失是旱作农业系统的全球变暖潜势的重要组成部分和（Davidson, 2009）。因此在生产过程中，施用大量的化肥和作物轮作可以在提高养分利用效率和降低全球变暖潜势的同时保持作物产量。

通过施肥或改变种植制度增加作物产量，进一步增加土壤有机碳的存储是降低全球暖潜变势的一种有效的种植制度(Chirinda et al., 2010)。另外，土壤有机碳的增加还可以保持和提高生产潜力(Ladha et al., 2005)。在农业系统中土壤有机碳的稳定性和氧化亚氮排放通常是全球变暖潜势的主要驱动力(Robertson et al., 2000)。氧化亚氮主要是通过反硝化过程和氨氧化过程（硝化反硝化，反硝化硝化细菌，硝化-反硝化耦合）产生(Wrageet al., 2001; Zhu et al., 2013a)。对氧化亚氮排放的以往的研究表明，微生物过程很大程度上受到农业管理措施的影响，如轮作，秸秆管理，施氮量和氮肥类型(Skiba and Smith, 2000; Bouwmanet al., 2002; Snyderet al., 2009; Chirinda et al., 2010; Linquist et al., 2012)。通过促进氮素利用效率，管理最高产量潜能的方法已经被证明能增加土壤有机碳和氮被土壤中作物吸收的效率，从而提供了避免氧化亚氮大量排放的潜能(Adviento-Borbe et al., 2007)。

由于农业种植管理方式和土壤性质（包括本地相关和更大的尺度）的因素，提高氮肥的利用率是目前所面临重大挑战 (Ladha et al.,2005; Devkota et al., 2013)。在种植系统中为了提高氮肥利用率，人们采用了不同的作物轮作系统、秸秆还田、残留作物的管理和有机肥使用等，从而提高土壤有机碳和氮的存储量(Clark et al., 1998; Drinkwater et al., 1998)。为了更合理评估农业生产系统的全球变暖潜势，将农业生产过程的化肥、种子、农药生产，农业机器的耗油、有机肥的生产过程中融为一体，系统研究农业产生过程中产生的碳排放。

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