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本研究为确定当前冬小麦/夏玉米轮作体系合理减氮施肥,提高氮肥利用率,降低生产成本并减少温室气体排放的最佳氮素调控模式,采用田间试验与室内分析方法,以冬小麦夏玉米为研究对象,设置不施氮肥(CK)、农民习惯施肥(FN)、推荐施氮肥(RN)、推荐施氮肥减氮20%(80%RN)、在推荐施氮肥减氮20%基础上配以几种氮素调控剂如硝化抑制剂(80%RN+DCD)、纳米碳(80%RN+NC)和锌腐酸(80%RN+HA)7个处理,研究2茬作物生育期间的植株干物质、氮素动态积累和分配规律,以及粮田CO2、N2O和CH4温室气体的排放特征等,试图确定稳定作物高产,促进氮素转化利用及减排温室气体的氮素调控模式,为轮作体系合理施用氮肥提供科学依据。得到的主要果如下: 1.阐明了减氮配施调控剂下的冬小麦/夏玉米籽粒产量的构成、生物学性状和氮素利用规律。与FN比,80%RN+DCD、80%RN+NC和80%RN+HA处理的小麦和玉米产量均有不同程度增加,80%RN+DCD、80%RN+NC处理相对增产较高,前者增产最高。各推荐施氮肥处理的植株氮素总吸收量、生产效率、农学效率和表观利用率均显著提高,80%RN+DCD表现较好,说明减少氮肥施用量并添加合适的调控剂可以促进氮素利用。 2.明确了减氮配施调控剂下的温室气体排放具有明显的季节性特征。轮作体系中各施氮处理的CO2和N2O排放高峰值均发生在施肥后。玉米季CO2和N2O的平均排放通量及N2O的总排放量均较小麦季有所提高,同时随氮肥用量增加,轮作体系CO2、N2O排放均呈增加趋势。轮作体系表现出CH4吸收“汇”。轮作体系温室气体的综合增温潜势主要是由CO2决定。与FN相比,各处理CO2、N2O总排放量小麦季分别减少11.95%~33.61%、21.45%~52.22%;玉米季分别减少4.64%~27.34%、19.58%~51.54%;添加锌腐酸、纳米碳、DCD均能起到减排效果,且以添加DCD效果明显。 3.揭示了冬小麦/夏玉米轮作体系中的土壤氮素平衡。除CK外,与FN比,各施氮处理的氮素表观损失小麦季减少37.31%~63.31%;玉米季减少26.56%~58.14%,且两季的氮素表观损失均随氮肥施用量的减少而降低。 4.整个轮作体系中,RN、80%RN+DCD、80%RN+NC和80%RN+HA处理较FN增收2291.8~6729.8元hm-2,其中80%RN+DCD处理的纯收益最高。80%RN+HA处理纯收益高于80%RN+NC,但其温室减排效果低于80%RN+NC处理。80%RN+DCD、80%RN+NC和80%RN+HA处理虽然较FN和RN处理均减少氮肥用量,但仍能保证作物产量并增加纯收益。 综合考虑轮作体系环境、生物和经济效应,80%RN+DCD处理既能保证作物稳定增产,获得较佳的经济效益,提高氮素利用,又能减少大气和土壤污染,是一种较为合理的氮肥推荐模式。