2017, Vol. 13 
2. 中国科学院大学，北京 100049
N2O是一种重要的温室气体，在100年时间尺度上，其单位质量的全球增温潜势是CO2的265倍[1]。此外，N2O在大气中具有较长的滞留时间并参与大气中许多光化学反应，破坏大气臭氧层[2]。IPCC评估报告指出，大气中N2O的浓度正以每年0.2%~0.3%的速率不断增加[1]。农田是重要的N2O排放源，主要来自于氮肥的施用，全球农田N2O排放占人为排放源的64%~84%[3-4]。
旱作农田是N2O的主要排放源[5]。小麦和玉米是我国的主要粮食作物，约占旱作作物种植面积的46%，化肥氮施用约占旱作作物施用总量的54%[6]。张静等[7]和Yang等[8]分别研究山东小麦农田和辽宁玉米农田，发现与当地传统的较高施氮量相比，最适施氮量下N2O排放量均减少了约10%，而作物产量未受明显影响。胡小康等[9]对华北平原夏玉米农田的研究发现，与尿素处理相比，施用聚乙烯包膜尿素能显著减少N2O排放量；而Li等[10]研究表明，包膜尿素可增加玉米地N2O排放，其结果与Jiang等[11]一致。Ding等[12]研究发现，与单施尿素相比，尿素配施双氰胺(DCD)和N‒丁基硫代磷酰三胺(NBPT)可分别减少小麦季N2O排放的42.9%和36.7%。周鹏等[13]指出，在不降低产量的前提下，尿素配施有机肥比单施尿素可减少华北平原春玉米生长季15.5%的N2O排放量；而Zhai等[14]研究结果表明，加入厩肥显著增加土壤N2O排放。董玉红等[15]研究表明，在小麦−玉米轮作系统进行秸秆还田，能降低土壤N2O排放量；但Yang等[8]的研究则表明，秸秆还田会增加东北春玉米季的N2O排放。虽然学者在不同的实验站点，针对某一种或多种肥料类型及管理措施开展了小麦和玉米生长季的N2O减排研究，但目前尚缺乏国家层面的认识。本文通过对文献数据的收集和整理，采用整合分析(Meta-analysis)的方法，试图量化不同肥料类型和农业管理措施对中国小麦和玉米农田N2O排放的影响，据此筛选出行之有效的减排措施并估算其减排潜力，为我国制定农田温室气体排放策略提供依据。
1 材料与方法 1.1 数据来源利用中国知网和Web of Science文献数据库对2015年6月前发表的中国小麦和玉米农田N2O减排措施的文献进行检索。检索的关键词为：N2O、排放、减排、玉米、小麦、中国。为使研究结果具有可比性，对查阅的文献进行了筛选，筛选标准如下：1)试验结果均基于田间原位观测试验，盆栽试验和室内培养试验结果未计入；2)文献中详细描述试验时间、地点、土壤、作物、生长季长度、田间管理等信息；3)具有作物完整生长季的观测数据（不含休耕期）；4)统一的测定方法：N2O排放通量的原位测定采用静态暗箱-气相色谱法；5) N2O采样频率不低于每周一次；6)试验中各处理具有明确的重复数。筛选后得到中国大陆有关小麦和玉米农田N2O减排的有效文献103篇，含对照和减排措施的N2O排放成对数据355组。数据分布在34个试验站/点(图 1)，基本涵盖了我国西南、西北及黄淮海平原等玉米主要产区，及东北、长江中下游、黄淮海平原等小麦主要产区。有效文献中的N2O排放统一表达为生长季累积排放量(kgN2O-N/hm2)，对仅提供生长季N2O平均排放通量的部分文献，其累积排放量通过平均排放通量乘以生长季长度获得。
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图 1 试验地点的空间分布 Figure 1 Spatial distribution of field experiments |
按不同农田管理措施对试验数据进行分类(表 1)，其中每项措施下的处理组与对照组数据来自同一文献的同一实验点，具有相同的气候和土壤条件，以及灌溉措施。为比较不同有机添加物对小麦和玉米农田N2O排放产生的影响，按不同的有机添加物类型，将其分为作物秸秆和厩肥两类。对减少施氮量措施，对其划分为减少施氮量≤ 30%、减少施氮量30%~50%、减少施氮量≥ 50%这3个水平。
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表 1 不同管理措施分组 Table 1 Group of different managements |
本文采用Meta-analysis方法研究不同农田管理措施对小麦和玉米农田N2O排放及作物产量的影响。Meta-analysis的效应值通过响应比(RR)的[16]自然对数计算，其计算式为：
| $ \ln RR = \ln \frac{{{X_{\rm{t}}}}}{{{X_{\rm{c}}}}} = \ln {X_{\rm{t}}} - \ln {X_{\rm{c}}}, $ | (1) |
| $ \ln RR＇ = \ln \frac{{{Y_{\rm{t}}}}}{{{Y_{\rm{c}}}}} = \ln {Y_{\rm{t}}} - \ln {Y_{\rm{c}}}, $ | (2) |
式中：Xt、Xc分别表示处理组和对照组的作物生长季N2O-N排放量，kg N/hm2。Yt、Yc分别为处理组和对照组的作物产量，t/hm2。若RR(RR＇) > 1，则表示处理组的N2O-N排放(作物产量)高于对照组；若RR(RR＇)=1，则表示与对照组相比，处理组的N2O-N排放(作物产量)未变化；若RR(RR＇) < 1，则表示处理组的N2O-N排放(作物产量)低于对照组。
选用平衡权重的随机效应模型对原始数据进行Meta-analysis。对于缺失标准差(SD)的数据使用该组内其他数据的变异系数对SD进行补充，对缺失SD的数据占到组内总数据30%以上的分组不予考虑权重。95%信度区间选取靴攀法结果，迭代次数9999次。若某一效应值的95%信度区间不与0重叠，则说明该处理或因素对响应比有显著影响；若任意两效应值的95%信度区间互不重叠，则说明两效应值间存在显著性差异(p < 0.05)。此外，对不同农田管理措施下的N2O排放效应值和作物产量效应值进行异质性检验，当组间异质性达到显著统计检验时，说明N2O排放或作物产量在该组间是有显著差异的[17]。
采用效应值ΔN2O-N定量估算不同农田管理措施对小麦、玉米生长季的N2O-N减排量(式3)[18]，并在此基础上估算N2O减排潜力(式4)，选用不考虑权重的随机效应模型对原始数据进行分析，95%信度区间选取靴攀法结果，迭代次数9999次。计算式为：
| $ \Delta {{\rm{N}}_2}{\rm{O - N}} = {{X}_{\rm{t}}} - {{X}_{\rm{c}}}, $ | (3) |
| $ MP = \sum {_{i = 1}^m} \Delta {{\rm{N}}_2}{\rm{O - N}} \times {A_i}。$ | (4) |
式中：Xt、Xc分别为处理组和对照组的N2O-N排放量，ΔN2O-N为处理组N2O-N减排量，kg N/ hm2。假定该减排措施在我国的小麦玉米种植区可推广，则由式(4)计算N2O减排潜力(MP)。式(4)中，m代表省份总数，i代表第i个省份。Ai为i省份近20年(1995—2013年)小麦或玉米平均播种面积，hm2。省级尺度逐年小麦和玉米播种面积来自国家统计局[6]。
为客观评价不同管理措施下，单位外源氮投入量的小麦、玉米农田N2O排放，本文数据中除添加抑制剂和减少施氮量措施外，其余措施的处理组与对照组N2O排放均基于等氮量设置。若文献中处理组与对照组为非等氮量设置，则根据IPCC[19]关于N2O直接排放系数的定义，根据文献中无氮肥处理N2O排放量对其进行折算。此外，本研究对所调研的文献数据进行了发表偏倚分析[16]。
Meta-analysis采用Meta Win 2.1软件，其他数据分析和统计检验采用Microsoft Excel、R studio统计分析软件。对部分文献中以图的形式展示的数据，采用GetData Graph Digitizer 2.24软件来获取。
2 结果 2.1 不同农田管理措施对小麦、玉米生长季N2O排放和作物产量的影响添加抑制剂、施加缓（控）释肥、减少施氮量均能降低N2O排放，且以添加抑制剂对N2O的减排作用最显著。而有机‒无机肥配施和少(免)耕措施，对小麦和玉米农田的N2O减排效果不明显(图 2a)。此外，添加抑制剂和有机‒无机肥配施均可显著提高作物产量，而减少施氮量和少(免)耕措施则降低作物产量(图 2b)。进一步分析表明，小麦和玉米生长季N2O排放在不同农田管理措施间均存在显著差异(P < 0.01)，作物产量在不同农田管理措施间也存在显著差异(P < 0.01)。总体而言，与单施化肥相比，添加抑制剂能显著降低作物生长季的N2O排放并增加作物产量(P < 0.05)，其N2O减排幅度为41% (36%~46%)(图 2a)。与传统耕作相比，少(免)耕措施对作物生长季N2O排放的影响不显著，但会显著减少作物产量，其减产幅度为16% (10%~21%)(图 2b)。
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注：误差线代表 95%的信度区间，括号内的数值分别代表样本数和站点数(下同)。 图 2 不同农田管理措施对小麦和玉米农田N2O排放(a)和作物产量(b)的响应比 Figure 2 Response ratio (RR) of N2O emissions (a) and crop yield (b) for wheat and maize with different management practices |
与施用普通氮肥相比，施用缓(控)释肥料能显著减少N2O排放(p < 0.05)(图 2a)。缓(控)释肥料能显著降低小麦N2O排放31% (15%~43%)，但对玉米的减排效果并不显著(图 3a)。施用缓(控)释肥料显著提高玉米产量，其增产幅度为8%(2%~15%)，但对小麦产量并无明显影响(图 3b)。
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图 3 施加缓（控）释肥料对小麦、玉米生长季N2O排放(a)和作物产量(b)的响应比 Figure 3 Response ratio (RR) of N2O emissions (a) and crop yield (b) for wheat and maize with the applications of slow (controlled-) release fertilizers |
与单施化肥相比，有机‒无机肥配施对N2O的减排效果并不显著，但不同类型有机肥对N2O排放的影响具有显著差异(p < 0.05) (图 4a)。施用厩肥增加作物生长季的N2O排放，施用秸秆则显著降低作物生长季N2O排放。进一步研究表明，在不同作物农田中进行秸秆还田，对N2O排放的影响程度具有极显著差异(p < 0.01) (图 4c)。秸秆还田能显著减少小麦生长季的N2O排放，其减排幅度为28% (19%~36%)，但可增加玉米生长季N2O排放。与单施化肥相比，有机‒无机肥配施能显著增加作物产量。其中，厩肥类有机肥对作物增产效果最为明显，增产幅度可达24% (8%~45%)，而秸秆类有机肥的增产幅度为4% (1%~7%)。此外，玉米农田中进行秸秆还田，可显著提高玉米产量(6%)；但在小麦农田中进行秸秆还田，小麦产量并无明显变化(图 4d)。
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图 4 不同有机肥类型对N2O排放(a)和作物产量(b)的响应比以及不同农田秸秆还田对N2O排放(c)和作物产量(d)的响应比 Figure 4 Response ratio (RR) of N2O emissions (a) and crop yield (b) with different types of organic amendment. Response ratio (RR) of N2O emissions (c) and crop yield (d) to crop residue return |
减少施氮量是降低农田N2O排放最直接和有效的措施。本研究显示，与常规施氮量相比，减少施氮量≤ 30%可削减N2O排放14% (10%~18%)，且对作物产量无明显影响(图 5)；当减少施氮量 > 30%时，虽然能大幅度削减N2O排放(图 5a)，但导致作物减产(图 5b)，这显然不是可取的减排措施。
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图 5 施氮量减少对N2O排放(a)和作物产量(b)的响应比 Figure 5 Response ratio (RR) of N2O emissions (a) and crop yield (b) under different application rates of fertilizer N |
上述研究结果表明，添加抑制剂、施加缓(控)释肥、秸秆还田及减少施氮量≤ 30%均能显著减少麦田N2O排放，并保持作物产量。对于玉米农田而言，添加抑制剂和减少施氮量≤ 30%均可达到减排、保产的效果。
2.2 中国小麦和玉米农田N2O减排潜力利用公式(3~4)，估算了不同管理措施对我国小麦和玉米农田的N2O减排潜力。结果显示(表 2)，若在全国小麦和玉米农田添加抑制剂，则可分别减少N2O排放量11.56 (8.53~14.81) Gg N2O-N和23.19 (17.22~29.63) Gg N2O-N，玉米减排潜力约为小麦的2倍。化肥氮施用量减少30%以内，小麦和玉米农田可分别减排9.29 (3.89~15.87) GgN2O-N和10.53 (5.88~16.99) Gg N2O-N。在小麦农田中施加缓(控)释肥料或推行秸秆还田，可分别减少N2O排放量12.06 (5.30~18.20) Gg N2O-N和13.90 (7.07~21.65) Gg N2O-N。对我国小麦农田而言，秸秆还田具有最大的N2O减排潜力，其后依次为施加缓(控)释肥料、添加抑制剂和减少氮肥施用量；对玉米农田而言，添加抑制剂的减排潜力远大于降低30%施氮量的减排潜力，前者约为后者的2倍。
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表 2 不同农田管理措施下小麦和玉米农田N2O减排潜力 Table 2 Estimated N2O mitigation potential in wheat and maize fields under different management practices |
以2008年中国小麦农田化肥氮N2O直接排放量51 Gg N2O-N[20]为参照，秸秆还田、施用缓(控)释肥料、添加抑制剂和降低30%的氮肥施用量可分别减少小麦农田N2O排放27%、24%、23%和18%。以2008年中国玉米农田化肥氮N2O直接排放量62 Gg N2O-N[20]为参照，添加抑制剂和降低30%的氮肥施用量可分别减少玉米农田N2O排放37%和17%。
河南、山东、河北、安徽、江苏、四川和陕西等省小麦种植面积较大，因而具有较高的N2O减排潜力。其中河南、山东、河北、安徽四省的减排潜力占全国小麦农田N2O总减排潜力的53%，江苏、四川、陕西、甘肃、湖北、新疆、山西、内蒙古、云南、黑龙江、贵州共占全国小麦农田N2O总减排潜力的43%，而其余16个省区仅占全国总减排潜力的4% (图 6a)。对玉米农田而言，黑龙江、吉林、山东、河北、河南五省的减排潜力约占全国玉米农田N2O总减排潜力的50%，内蒙古、辽宁、四川、云南、山西、陕西、贵州、安徽、甘肃、广西、新疆共占全国玉米农田总减排潜力的42%，其余15个省区共占全国玉米农田N2O总减排潜力的8% (图 6b)。综上所述，小麦农田宜优先在河南、山东、河北、安徽等省推行减排，而玉米农田减排重点则在黑龙江、吉林、山东、河北、河南省。
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图 6 不同省份小麦(a)和玉米田(b) N2O减排潜力 Figure 6 Estimated N2O mitigation potential from wheat (a) and maize (b) growing season in different provinces |
本研究表明，缓(控)释肥料能显著降低小麦地N2O排放，而对玉米地N2O排放无明显减少效果(图 3a)，这可能是由于小麦和玉米生长季水热条件的不同影响缓(控)释肥料氮素的释放，从而对N2O的排放产生了不同影响。对缓(控)释肥料而言，其氮素释放的时间和强度是否符合作物对氮素吸收的规律，是决定缓(控)释肥料能否提高氮素的利用效率，进而减少氮素损失(N2O排放)的关键[21-22]。包膜型肥料氮素释放特性(时间和强度)取决于其包膜的厚度和材质[23]，同时受作物营养特性、土壤性质、水分、温度等环境因素的影响[22]。本研究39组施用缓(控)释肥料数据中，2组为脲醛肥料，37组为包膜型尿素肥料(其中，聚合物包膜尿素22组，硫包膜尿素7组，硫−聚合包膜尿素4组，钙镁铝等其他包膜尿素4组)，包膜肥料的类型不同可能导致了N2O减排效果的差异。
进一步研究发现，缓(控)释肥料对玉米生长季N2O排放的效应值随土壤黏粒含量的增加而增大(P < 0.05) (图 7a)，土壤黏粒含量越高，施用缓（控）释肥料的N2O排放量越高，其减排效果也越差，这可能是包膜型尿素的N2O排放易受土壤湿度(降水、灌溉)的影响[10-11, 24]，当农田灌溉和有降水发生时，黏粒含量高的土壤对水分的保持能力更强，包膜型尿素的氮素释放到水中的量较大。此外，缓(控)释肥料对玉米生长季N2O排放影响的效应值随土壤pH值的增大而减小(P < 0.01)，当土壤pH值 > 7时，缓(控)释肥料能有效减少N2O排放(图 7b)。一般认为，硝化反应与反硝化反应的最适土壤pH值为7~9。在pH值5.6~8范围内，土壤硝化速率与土壤pH值正相关[25]，较高pH值的土壤加入缓控释肥，对N2O排放的抑制作用更明显。
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图 7 缓（控）释肥料在玉米生长季中的效应值与土壤黏粒含量(a)和pH值(b)的关系 Figure 7 Relationship between mean effect size of slow (controlled-) release fertilizer application in maize growing season and soil clay fraction (a) and pH (b) |
缓(控)释肥自2010年起已在我国山东、黑龙江、河北、河南、安徽、江苏、江西、广西、辽宁、湖南、福建等20个省份示范推广①，到2013年施用面积约467万hm2[26]。添加抑制剂，特别是硝化抑制剂，由于在减少肥料损失、提高农学氮素利用率方面的重要作用[27]，国际上在农业中有较多应用[28]。而受抑制剂价格较高导致的肥料成本增加和抑制剂添加过程复杂等因素的影响[29]，我国尚未大面积推广。有研究指出[30]，若将中国农田的普通氮肥替换为稳定性氮肥(添加抑制剂的氮肥)，且氮投入量不变时，每亩②地每季需补贴4.9元。若考虑稳定性肥料能提高氮利用率，保证农作物吸收氮素总量不变，则可相应地减少施氮量，相当于每亩地每季收入4元。因此随着经济发展和精准农业的推广，未来抑制剂的使用具有较好的前景[22]。
① 中华人民共和国农业部，http://www.moa.gov.cn/fwllm/nykj/nykj/201003/t20100304_1440628.htm。
② 1亩=1/15 hm2，每公顷地每季需补贴73.5元。
有机肥在我国传统农业中占据着重要的位置，具有资源丰富、氮素利用率低等特点。施用有机肥，可增加土壤肥力，显著提高土壤有机碳、氮含量，改善土壤结构[31]，同时也为土壤微生物提供了充足的外源碳氮，间接影响N2O的排放。本研究发现施用不同C:N的有机肥对N2O排放影响具有显著差异(P < 0.01)。与施化肥相比，施用C:N ≤ 20的有机肥对N2O排放并无明显影响，施用C:N介C:N ≤ 20C:N 20 ~ 30C:N ≥ 30秸秆氮/总投入氮≤ 20%秸秆氮/总投入氮 > 20% (a) (b) (54/9) (38/12) (19/8) (19/7) (24/5)于20~30之间的有机肥，能显著增加N2O的排放，而C:N ≥ 30时，能显著降低N2O排放(图 8a)。这可能因为C:N较低的( < 30)有机肥，如厩肥等，为土壤中带入了活性微生物和酶，促进土壤中有机氮的矿化，增加土壤中无机氮的含量，利于土壤硝化和反硝化作用的进行，因而促进N2O排放，同时，土壤微生物活动适宜的C:N为25~30[32]，C:N介于此范围内的有机肥更易被微生物利用，促进硝化、反硝化作用的进行。当施入有机肥为C:N > 30的作物秸秆时，其分解需要同时消耗土壤大量的无机氮，使土壤无机氮的含量降低；同时，在秸秆分解过程中产生化感物质，对土壤反硝化作用具有一定的抑制作用[33]，从而降低了土壤的N2O排放。本研究显示，秸秆还田对小麦、玉米生长季N2O排放的影响不同(图 4b)。此外，与小麦生长季相比，我国玉米生长季雨热同期，温度较高、降水量较大，利于土壤硝化、反硝化作用的进行。
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图 8 不同C:N有机肥(a)、秸秆氮含量占总投入氮含量不同(b)对N2O排放的响应比 Figure 8 Response ratio (RR) of N2O emissions in response of organic amendment with different C:N ratio (a), crop N/input N (b) |
投入秸秆氮量占总施氮量之比对N2O减排效果影响不同(图 8b，P < 0.05)。当该比例 > 20%时，秸秆还田能显著减少N2O排放(图 8b)。此外，秸秆的还田方式对N2O排放的影响也存在差异。覆盖土表的秸秆能够为微生物进行硝化、反硝化活动保持较好的水热条件，因而可能对土壤N2O排放起到促进作用[34]；而均匀粉碎后混施的秸秆能与土壤充分接触，促进土壤氮素的固定，从而减少了硝化、反硝化作用底物，使N2O排放降低[35]。目前，我国的秸秆还田率较低，用于直接还田的秸秆不足总量的30%[36-37]。假定小麦农田中有30%的前茬作物秸秆还田，那么在此情景下的N2O减排量为2.12~6.50 Gg N2O-N/生长季。随着我国农田秸秆产量[38]和还田面积的增加，未来我国农田N2O减排具有较大潜力。
目前，减少氮肥施用量被认为是最稳妥和最有前景的N2O减排措施[39-40]。研究发现，土壤N2O的排放量随氮肥施用量增加呈指数增长趋势，尤其是当土壤施氮量超过作物所能利用的范围时[39-40]。中国作为世界上最大的氮肥生产国和消费国，过度施肥的现象在农田生产管理中十分普遍[41]。Ju等[42]对中国两大主要轮作系统（太湖地区稻‒麦轮作农田和华北平原春小麦‒夏玉米轮作农田）研究后发现，减少目前施氮量的30%~60%能有效提高氮肥利用率并保证粮食产量。自20世纪90年代起，中国部分地区开始进行测土配方施肥试验，在试验开展地区，禾谷类作物的施氮量有了一定程度上的减少，较于1998—2000年，2001—2008年我国粮食作物N2O排放量有明显降低，且产量并未损失[20]。本研究结果显示，对我国小麦、玉米农田而言，降低30%的施氮量对产量并无明显影响，且能减少10%~18%的N2O排放(图 5)。农田早期的过度施氮，造成土壤中氮残留较高，可在一定周期内供给作物生长，使产量相对稳定。但长此以往，或对产量造成一定影响。本研究纳入分析的数据，其实验观测期限最长为2年，尚缺乏长期实验的结果。因此，在确保粮食产量的基础上，需针对不同作物类型、不同土壤状况，因地施肥，长期监测，以确定N2O参考文献减排的最适施氮量。
除外源氮肥投入外，旱作农田N2O产生和排放也主要依赖于土壤水分的控制与调节[32]。灌溉时间、频率，灌溉量和灌溉方式等均会影响土壤N2O的产生与排放。有研究指出，灌溉可提高农田背景排放量[43]，但通过沟灌方式进行定位施肥，可减少氮肥的损失，从而有效减少N2O排放。本研究获取的数据来自同一实验点，但涉及不同灌溉处理的实验点(生长季)极少，难以分析灌溉对N2O排放响应比的影响。
Meta-analysis结果取决于文献数据。需要指出的是，在本研究涉及的文献数据中，厩肥‒无机肥措施对N2O排放的影响，以及施加缓(控)释肥料、厩肥‒无机肥及少(免)耕措施对作物产量的影响存在发表偏倚。随着试验数据的逐步增加和认识的不断提高，这种发表偏倚现象有望得以减少。
4 结论(1) 添加抑制剂和氮肥施用量降低30%以内，可减少小麦和玉米农田的N2O排放，减排幅度分别为36%~46%和10%~18%，并提高作物产量或对产量无显著影响。
(2) 施用缓(控)释肥可减少小麦地N2O排放15%~43%，但对土壤黏粒含量较高或土壤呈酸性的玉米地无明显的减排效果；秸秆还田能减少小麦田N2O排放19%~36%，但可增加玉米田的N2O排放。
(3) 中国小麦和玉米农田N2O减排潜力分别为9.29~13.90 Gg N2O-N/生长季和10.53~23.19 GgN2O-N/生长季；河南、山东、河北和安徽省小麦农田减排潜力最大，约占全国小麦田N2O减排潜力的53%；黑龙江、吉林、山东、河北和河南省玉米农田减排潜力最大，约占全国玉米田N2O减排潜力的50%。
| [1] |
IPCC. Climate change 2014: synthesis report[M]. Cambridge: Cambridge University Press, 2014.
|
| [2] |
Davidson E A, Kanter D. Inventories and scenarios of nitrous oxide emissions[J]. Environmental Research Letters, 2014, 9(10): 105012. DOI:10.1088/1748-9326/9/10/105012 |
| [3] |
Smith P, Martino D, Cai Z C, et al. Greenhouse gas mitigation in agriculture[J]. Philosophical Transactions of the Royal Society, 2008, 363(1492): 789-813. DOI:10.1098/rstb.2007.2184 |
| [4] |
Saggar S. Estimation of nitrous oxide emission from ecosystems and its mitigation technologies[J]. Agriculture, Ecosystems and Environment, 2010, 136(3): 189-191. |
| [5] |
Huang Y, Tang Y H. An estimate of greenhouse gas (N2O and CO2) mitigation potential under various scenarios of nitrogen use effciency in Chinese croplands[J]. Global Change Biology, 2010, 16(11): 2958-2970. |
| [6] | |
| [7] |
张静, 李虎, 王立刚, 等. 冬小麦/大葱轮作体系N2O排放特征及影响因素研究[J]. 农业环境科学学报, 2012, 31(8): 1639-1646. |
| [8] |
Yang L, Wang L G, Li H, et al. Impacts of fertilization alternatives and crop straw incorporation on N2O emissions from a spring maize feld in northeastern China[J]. Journal of Integrative Agriculture, 2014, 13(4): 881-892. DOI:10.1016/S2095-3119(13)60496-7 |
| [9] |
胡小康, 黄彬香, 苏芳, 等. 氮肥管理对夏玉米土壤CH4和N2O排放的影响[J]. 中国科学:化学, 2011, 41(1): 117-128. |
| [10] |
Li N, Ning T Y, Cui Z Y, et al. N2O emissions and yield in maize feld fertilized with polymer-coated urea under subsoiling or rotary tillage[J]. Nutrient Cycling in Agroecosystems, 2015, 102(3): 397-410. DOI:10.1007/s10705-015-9713-6 |
| [11] |
Jiang J Y, Hu Z H, Sun W J, et al. Nitrous oxide emissions from Chinese cropland fertilized with a range of slow-release nitrogen compounds[J]. Agriculture, Ecosystems and Environment, 2010, 135(3): 216-225. DOI:10.1016/j.agee.2009.09.014 |
| [12] |
Ding W X, Chen Z M, Yu H Y, et al. Nitrous oxide emission and nitrogen use efficiency in response to nitrophosphate, N-(n-butyl) thiophosphoric triamide and dicyandiamide of a wheat cultivated soil under sub-humid monsoon conditions[J]. Biogeosciences, 2015, 12(3): 803-815. DOI:10.5194/bg-12-803-2015 |
| [13] |
周鹏, 李玉娥, 刘利民, 等. 施肥处理和环境因素对华北平原春玉米田N2O排放的影响:以山西晋中为例[J]. 中国农业气象, 2011, 32(2): 179-184. |
| [14] |
Zhai L M, Liu H B, Zhang J Z, et al. Long-term application of organic manure and mineral fertilizer on N2O and CO2 emissions in a red soil from cultivated maize-wheat rotation in China[J]. Agricultural Sciences in China, 2011, 10(11): 1748-1757. DOI:10.1016/S1671-2927(11)60174-0 |
| [15] |
董玉红, 欧阳竹, 李运生, 等. 不同施肥方式对农田土壤CO2和N2O排放的影响[J]. 中国土壤与肥料, 2007(4): 34-39. DOI:10.11838/sfsc.20070408 |
| [16] |
Hedges L V, Gurevitch J, Curtis P S. The Meta-analysis of response ratios in experimental ecology[J]. Ecology, 1999, 80(4): 1150-1156. DOI:10.1890/0012-9658(1999)080[1150:TMAORR]2.0.CO;2 |
| [17] |
Rosenberg M S, Adams D C, Gurevitch J. Meta win: statistical software for meta-analysis: version 20.[J]. Sinauer Associates, 2000, 111. |
| [18] |
Nayak D, Saetnan E, Cheng K, et al. Management opportunities to mitigate greenhouse gas emissions from Chinese agriculture[J]. Agriculture, Ecosystems and Environment, 2015, 209: 108-124. DOI:10.1016/j.agee.2015.04.035 |
| [19] |
IPCC. 2006 IPCC guidelines for national greenhouse gas inventories, institute for global environmental strategies[M]. Japan: IGES, 2007.
|
| [20] |
Sun W J, Huang Y. Synthetic fertilizer management for China's cereal crops has reduced N2O emissions since the early 2000s[J]. Environmental Pollution, 2012, 160(1): 24-27. |
| [21] |
Akiyama H, Yan X Y, Yagi K. Evaluation of effectiveness of enhancedeffciency fertilizers as mitigation options for N2O and NO emissions from agricultural soils: Meta-analysis[J]. Global Change Biology, 2009, 16(6): 1837-1846. DOI:10.1111/gcb.2010.16.issue-6 |
| [22] |
闫湘, 金继运, 何萍, 等. 提高肥料利用率技术研究进展[J]. 中国农业科学, 2008, 41(2): 450-459. |
| [23] |
Ussiri D, Lal R. Soil emission of nitrous oxide and its mitigation[M]. Springer, 2013, 328.
|
| [24] |
Shi Y F, Wu W L, Meng F Q, et al. Integrated management practices signifcantly affect N2O emissions and wheat–maize production at feld scale in the North China Plain[J]. Nutrient Cycling in Agroecosystems, 2013, 95(2): 203-218. DOI:10.1007/s10705-013-9558-9 |
| [25] |
朱兆良, 文启孝. 中国土壤氮素[M]. 江苏: 江苏科学技术出版社, 1991, 97-160.
|
| [26] |
马守贵. 创新平台: 缓控释肥加速进大田[N/OL]. 中国化工报, 2013[2016-05-20]. http://www.ccin.com.cn/ccin/news/2013/02/05/253733.shtml
|
| [27] |
王国强, 孙焕明, 彭婧, 等. 生物硝化抑制剂应用研究进展[J]. 安徽农业科学, 2016, 44(11): 66-69, 78. DOI:10.3969/j.issn.0517-6611.2016.11.023 |
| [28] |
孙爱文, 石元亮, 张德生, 等. 硝化/脲酶抑制剂在农业中的应用[J]. 土壤通报, 2004, 35(3): 357-361. |
| [29] |
高岩, 曾路生, 石元亮, 等. 脲酶/硝化抑制剂对花生生长和产量的影响[J]. 中国农学通报, 2011, 27(7): 153-157. |
| [30] |
廖千家骅, 颜晓元. 施用高效氮肥对农田N2O的减排效果及经济效益分析[J]. 中国环境科学, 2010, 30(12): 1695-1701. |
| [31] |
王立刚, 李维炯, 邱建军, 等. 生物有机肥对作物生长土壤肥力及产量的效应研究[J]. 土壤肥料, 2004, 5: 12-16. |
| [32] |
黄耀. 地气系统碳氮交换:从实验到模型[M]. 北京: 气象出版社, 2003, 137.
|
| [33] |
黄益宗, 张福珠, 刘淑琴, 等. 化感物质对土壤N2O释放影响的研究[J]. 环境科学学报, 1999, 19(5): 478-482. |
| [34] |
马二登, 马静, 徐华, 等. 稻秆还田方式对麦田N2O排放的影响[J]. 土壤, 2007, 39(6): 870-873. |
| [35] |
Ma E D, Zhang G B, Ma J, et al. Effects of rice straw returning methods on N2O emission during wheat-growing season[J]. Nutrient Cycling in Agroecosystems, 2010, 88(3): 463-469. DOI:10.1007/s10705-010-9369-1 |
| [36] |
韩鲁佳, 闫巧娟. 中国农作物秸秆资源及其利用现状[J]. 农业工程学报, 2002, 18(3): 87-91. |
| [37] |
高利伟, 马林, 张卫峰, 等. 中国作物秸秆养分资源数量估算及其利用状况[J]. 农业工程学报, 2009, 25(7): 173-179. |
| [38] |
彭春艳, 罗怀良, 孔静. 中国作物秸秆资源量估算与利用状况研究进展[J]. 中国农业资源与区划, 2014, 35(3): 14-20. DOI:10.7621/cjarrp.1005-9121.20140303 |
| [39] |
Kim D G, Hernandez-Ramirez G, Giltrap D. Linear and nonlinear dependency of direct nitrous oxide emissions on fertilizer nitrogen input: a Meta-analysis[J]. Agriculture, Ecosystems and Environment, 2013, 168: 53-65. DOI:10.1016/j.agee.2012.02.021 |
| [40] |
Shcherbak I, Millar N, Robertson G P. Global metaanalysis of the nonlinear response of soil nitrous oxide (N2O) emissions to fertilizer nitrogen[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2014, 111(25): 9199-9204. DOI:10.1073/pnas.1322434111 |
| [41] |
Vitousek P M, Naylor R, Crews T, et al. Nutrient imbalances in agricultural development[J]. Science, 2009, 324(5934): 1519-1520. DOI:10.1126/science.1170261 |
| [42] |
Ju X T, Xing G X, Chen X P, et al. Reducing environmental risk by improving N management in intensive Chinese agricultural systems[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2009, 106(9): 3041-3046. DOI:10.1073/pnas.0813417106 |
| [43] |
徐玉秀, 郭李萍, 谢立勇, 等. 中国主要旱地农田N2O背景排放量及排放系数特点[J]. 中国农业科学, 2016, 49(9): 1729-1743. DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.09.009 |
| [44] |
Han K, Zhou C J, Wang L Q, et al. Effect of alternating furrow irrigation and nitrogen fertilizer on nitrous oxide emission in corn feld[J]. Communications in Soil Science and Plant Analysis, 2014, 45(5): 592-608. DOI:10.1080/00103624.2013.874019 |
2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China