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夏玉米/冬小麦轮作是河北平原主要的农作物种植方式,生产过程中农民为追求高产和高收益,氮肥施用存在很大的盲目性和随机性,过量施用氮肥不仅减少作物产量,浪费肥料成本,还污染土壤、水体和大气等环境。在前期证明等氮量喷涂吡啶氮肥比尿素增加轮作系统作物产量的基础上,为进一步探求喷涂吡啶氮肥合理用量,本文以夏玉米/冬小麦轮作系统为研究对象,采用田间试验与室内分析相结合的研究方法,设置3个不同梯度喷涂吡啶氮肥水平(CPN1-3)及不施氮肥对照(CK)处理,在2茬作物生长期间采集气体,研究土壤排放CO2、CH4和N2O特征;同时,研究作物的生物效应和土壤氮素表观损失。综合作物产量、经济效益、减排温室气体效果和土壤氮素表观损失,确定较优喷涂吡啶氮肥用量。本文主要结论如下: 1.明确了不同喷涂吡啶氮肥用量下的温室气体排放具有明显的季节性排放特征。玉米和小麦季土壤CO2排放通量变化具有明显的季节性排放规律,与作物的生长状况关系密切。小麦季CO2的平均排放通量明显低于玉米季,而累积排放量小麦季高于玉米季。玉米和小麦季各喷涂吡啶氮肥处理在基肥和追肥后均出现明显的N2O排放高峰。整个轮作季,土壤对大气CH4的交换通量随喷涂吡啶氮肥用量的增加有所降低,而土壤CO2、N2O排放随喷涂吡啶氮肥用量增加均呈增加趋势。 2.揭示了CH4的综合增温潜势(GWP)对轮作系统总GWP贡献很小,主要由CO2决定。玉米和小麦季各喷涂吡啶氮肥处理的总GWP均高于对照区,说明施氮加剧土壤温室气体的增温能力。玉米季各处理的净GWP均为正值,是大气温室气体排放的一个源;而小麦季各处理的净GWP均为负值,是大气温室气体排放的一个汇。 3.阐明了轮作系统的土壤氮素表观损失状况。除CK处理外,玉米季和小麦季的氮素表观损失均随着施氮量的减少而降低,说明科学合理控制氮肥用量,可以减少氮素向地下水淋失、大气挥发的损失。 4.综合分析表明玉米/小麦轮作季喷涂吡啶氮肥用量分别为270和225 kg hm-2时即增产增收,温室气体排放和氮素表观损失又较少。