CN105103758A - 一种减少黄淮海平原夏玉米农田n2o排放的氮肥施用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种减少黄淮海平原夏玉米农田N₂O排放的氮肥施用方法，它包括在玉米苗期，将氮肥一次性施入农田，所述的施入方法为分两层施入施肥沟，第一层将夏玉米生育期所需氮肥的60％-70％均匀施入施肥沟沟底，覆土至施肥沟高度的1/3～1/2，再将其余氮肥施入，本发明的氮肥施用方法，速效氮肥的施用量和施用方式提高了氮肥利用率，显著减少夏玉米农田土壤N₂O的排放量，一方面减少了施肥次数，省工省时；其次，降低了肥料成本，增加了收益；且在玉米苗期采用速效氮肥分层沟施，后期没有出现脱肥现象，在降低成本的同时，保证了夏玉米的产量。

Description

一种减少黄淮海平原夏玉米农田N2O排放的氮肥施用方法

技术领域

本发明涉及一种减少黄淮海平原夏玉米农田N₂O排放的氮肥施用方法，属于农业技术和生态环境保护技术领域。

背景技术

氧化亚氮(N₂O)作为一种重要的温室气体，其浓度已由工业革命前的270μL/L，上升到2005年的319μL/L，且每年仍以0.2％-0.3％的速度持续上升。它不仅可以产生温室效应，还可以间接破坏臭氧层，因此其浓度变化及其对全球气候变化和生态环境变化的影响备受关注。据统计，大气中70％的N₂O来自土壤，尤其是农田土壤是全球最主要的N₂O排放源，而化肥氮的施用对N₂O排放的贡献高达74％。因此，中国作为农业大国，从农田的氮肥管理入手，不仅是农田N₂O减排，更是全国N₂O减排的首选途径。

玉米是我国三大粮食作物之一，据统计，2012年玉米播种面积和总产量均居粮食作物首位，其中夏玉米播种面积和产量占玉米总播种面积和总产量的1/3，主要分布在黄淮海地区。近年来，农民为达到作物高产、收入增加的目的，氮肥施用量远远超过作物吸收量，造成农田N₂O排放量的增加。此外，夏玉米生长期处于雨热同期，过量氮肥施用后，在气温高、降水量大的环境因素影响下，也会增加N₂O的排放。再者，由于玉米价格不高，农民仍偏好施速效氮肥以节省成本，而现阶段劳动力的短缺，肥料仍以“一炮烘”和撒施等传统的施肥方式为主，肥料损失严重，进一步促进了N₂O的排放。由此看来，尽管夏玉米播种面积和产量不及春玉米，但其增产幅度略高；而且受生产习惯和生长环境的影响，N₂O的排放必然不亚于春玉米。因此，夏玉米氮肥管理对于保障我国粮食安全和农田N₂O减排具有重要意义。

目前，关于夏玉米的施肥方面研究较多，如，中国专利文献CN101720609B公开了一种“潮土区高产夏玉米的氮肥施用方法”，该施肥方法针对潮土区，且施肥次数多达3次，然而面对现在农村劳动力老龄化，雇工难、贵的现状，使该方法应用受到限制，中国专利文献CN101209935B公开了“一种玉米专用肥及其应用”虽然减少了施肥次数，但只针对春玉米；中国专利文献CN102017839B公开了“一种小麦、玉米轮作周年简化施肥方法”提出施用缓释肥，简化了夏玉米施肥次数，但缓释肥价格较高；中国专利文献CN103636339A公开的“玉米的施肥方法”，提供了一种山地玉米区的缓释肥一次性施肥方法，不适用于平原玉米区的机械化生产。

以上方法主要基于玉米增产下的施肥方法，没有涉及N₂O的排放，对黄淮海平原夏玉米农田N₂O的减排作用不明确，且以上方法都不能全面兼顾降低生产成本和简化施肥次数；且在作物和适用区域上没有涉及黄淮海大面积夏播玉米。因此，在保证玉米不减产条件下，探寻N₂O减排效果好、生产成本较低且操作简便的黄淮海平原区夏播玉米的氮肥管理方法，是保障粮食安全和保护农田生态环境重点解决的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种减少黄淮海平原夏玉米农田N₂O排放的氮肥施用方法，该方法能够有效降低农田N₂O的排放，方法简单、操作方便、成本低，且不会造成玉米减产。

术语说明：

低产田：指土壤碱解氮含量小于等于60mg/kg的农田；

中产田：指土壤碱解氮含量60-90mg/kg的农田；

高产田：指土壤碱解氮含量大于等于90mg/kg的农田。

本发明的技术方案如下：

一种减少黄淮海平原夏玉米农田N₂O排放的氮肥施用方法，在玉米苗期，将氮肥一次性施入农田，所述的施入方法为分两层施入施肥沟，第一层将夏玉米生育期所需氮肥的60％-70％均匀施入施肥沟沟底，覆土至施肥沟高度的1/3～1/2，再将其余30％-40氮肥施入覆土表面进行第二层施肥，然后进行填埋。

本发明优选的，施肥沟距离玉米种植行10-15cm。

本发明优选的，所述的施肥沟深度为15-20cm，宽度为3-8cm。

进一步优选的，第一层将夏玉米每亩所需氮肥的65％-68％均匀施入施肥沟沟底，覆土6-10cm后，再将其余32％-35％氮肥均匀施入覆土表面，然后进行填埋。

本发明优选的，玉米苗期为玉米五叶期或拔节期。

本发明优选的，所述氮肥选自尿素、磷酸氢二铵、碳酸氢铵或复合肥中的一种或两种以上组合。本发明的氮肥为玉米种植中常用和市场上销售的速效氮肥，均可市场购得。

本发明优选的，所述夏玉米所需氮肥，对于低产田，玉米产量达到<6000kg/hm²，所需氮肥折合成纯氮总用量小于180kg/hm²；对于中产田，玉米产量达到6000-9000kg/hm²，所需氮肥折合成纯氮总用量为180-240kg/hm²；对于高产田，玉米产量达到9000-13500kg/hm²，所需氮肥折合成纯氮总用量为240-320kg/hm²。

本发明优选的，本发明的氮肥施肥后进行灌溉，保证0-40cm深度的土壤含水量达到田间持水量的70％-80％。夏玉米种植季正值雨热同期，降雨基本能够满足水分需求，后期不需灌溉，若遇干旱，在玉米抽雄开花期和灌浆期浇水，使0-40cm土壤含水量维持田间持水量的70％-80％。

本发明的黄淮海平原区夏玉米种植方式，包括冬小麦套种夏玉米和小麦收获后直播夏玉米。

本发明的氮肥施用方法可用机械开沟进行施肥，人工施入肥料和覆土，有条件的地区开沟与施肥可由施肥机械一次性完成，节省劳动力。

本发明具有以下优良效果：

1、本发明的氮肥施用方法，速效氮肥的施用量和施用方式提高了氮肥利用率，显著减少夏玉米农田土壤N₂O的排放量，一方面减少了施肥次数，省工省时；其次，降低了肥料成本，增加了收益；且在玉米苗期采用速效氮肥分层沟施，后期没有出现脱肥现象，在降低成本的同时，保证了夏玉米的产量。

2、本发明的氮肥施用方法，使用速效氮肥，成本低于缓释肥；施氮量比常规农民习惯能够减少10％-30％，也降低了生产成本，且方法简便易行，效果明显，可实现机械化操作，适用于麦套夏玉米和直播夏玉米。

3、本发明的氮肥施用方法，针对劳动力缺乏，使用当季一次性施肥，省工省时，降低了劳动力成本。

附图说明

图1为应用例2中处理(5)-处理(8)4个不同处理对玉米叶绿素的影响曲线图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明，实施例中未详加说明的均按本领域现有技术。所用化肥均为常规市售。所用普通氮肥为尿素(N≥46％)或磷酸氢二铵(N≥18％)，购自山东谷丰源化肥有限公司；普通钾肥为氯化钾(K₂O≥60％)购自中化化肥山东有限公司；普通磷肥为重过磷酸钙(P₂O₅≥46％)，购自江西广源化工有限责任公司；缓控释氮肥(N≥42％)，购自山东金正大生态工程股份有限公司。

实施例1：济南市济阳县低产田夏玉米农田N₂O减排的氮肥施用方法，步骤如下：

在玉米拔节期，在种植行同一侧距离植株10cm处开施肥沟，施肥沟沟深15cm，宽8cm，分两层将氮肥施入施肥沟，先将208.7kg/hm²尿素施入施肥沟沟底，覆土8cm后，再施入磷酸氢二铵355.6kg/hm²，覆土至与地面平齐。

实施例2：泰安市泰山区中产田夏玉米农田N₂O减排的氮肥施用方法，步骤如下：

在玉米五叶期，用小型人力机械，在种植行同一侧距离植株10cm处开施肥沟，施肥沟沟深20cm，宽5cm，分两层将氮肥施入施肥沟，先将335kg/hm²尿素施入施肥沟沟底，覆土10cm后，再施入尿素145kg/hm²，覆土至与地面平齐。

实施例3：淄博市桓台县中产田麦套夏玉米农田N₂O减排的氮肥施用方法，步骤如下：

在玉米拔节期，用小型人力机械，在种植行同一侧距离植株10cm处开施肥沟，施肥沟沟深15cm，宽5cm，分两层将氮肥施入施肥沟，先将364.7kg/hm²尿素施入施肥沟沟底，覆土7cm后，再施入尿素156.3kg/hm²，覆土至与地面平齐。

实施例4：菏泽市定陶县高产田夏直播玉米农田N₂O减排的氮肥施用方法，步骤如下：

在玉米五叶期，用小型人力机械，在种植行同一侧距离植株12cm处开施肥沟，施肥沟沟深20cm，宽5cm，分两层将氮肥施入施肥沟，先将466kg/hm²尿素施入施肥沟沟底，覆土8cm后，再施入尿素250kg/hm²，覆土至与地面平齐。

应用例1：淄博市桓台县中产田夏直播玉米土壤N₂O减排的氮肥施用方法效果试验

2012年在淄博市桓台县逯家村小麦玉米轮作农田进行试验，玉米品种为郑单958，共设4个处理，3次重复，随机排列，小区面积51m²：

处理(1)：农民习惯施肥作为对照：尿素358kg/hm²，重钙228kg/hm²和氯化钾175/hm²撒施后翻耕播种玉米，大喇叭口期撒施358/hm²尿素后浇水。

处理(2)：农民习惯施肥量+本发明的分两层将氮肥施入施肥沟：玉米五叶期，用小型人力机械，在种植行同一侧距离植株10cm处开沟，沟深20cm，宽5cm，沟底施入尿素501kg/hm²，覆土6cm后，施入尿素215kg/hm²，重钙228kg/hm²和氯化钾175/hm²，覆土至与地面平齐。

处理(3)：本发明的氮肥施用方法：在玉米五叶期，用小型人力机械，在种植行同一侧距离植株10cm处开施肥沟，施肥沟沟深20cm，宽5cm，分两层将氮肥施入施肥沟，先将365kg/hm²尿素施入施肥沟沟底，覆土8cm后，再施入尿素156kg/hm²，重钙228kg/hm²和氯化钾175/hm²，覆土至与地面平齐。

处理(4)：采用本发明的分两层将缓控释氮肥施入施肥沟+缓控释氮肥：在玉米五叶期，用小型人力机械，在种植行同一侧距离植株10cm处开施肥沟，施肥沟沟深20cm，宽5cm，分两层将氮肥施入施肥沟，沟底施入缓控释氮肥400kg/hm²，覆土8cm后，再施入缓控释氮肥171kg/hm²，重钙228kg/hm²和氯化钾175/hm²，覆土至与地面平齐。

每个小区放置一个静态箱，箱体尺寸规格定为50cm×50cm×50cm，由不锈钢材料制成，采样时间一般在早上9:00-11:00进行，平常取样为3-7d一次，施肥后连续取样一周，灌溉或降雨后连续取样2d。采样时将采样箱扣在底座凹槽内并加水密封，扣箱后用100ml塑料注射器于0，8，16，24，32min时抽取箱内气体，并准确记录采样时的具体时间和箱内温度。采集的N₂O气样用改进的Agilent7890A气相色谱仪测定，N₂O交换总量利用内插法计算相邻两次监测之间未监测日期的排放通量，然后将每天的交换通量累加即可。测定玉米籽粒产量、土壤表层硝态氮、计算经济效益，不同处理对玉米季N₂O排放、玉米产量及土壤硝态氮含量的影响见表1所示。

表1不同处理对玉米季N₂O排放、玉米产量及土壤硝态氮含量的影响

由表1可以看出，与处理(1)相比，处理(2)-(4)都能显著降低N₂O排放量和土壤表层硝铵态氮含量，两者降幅分别为9.9％-29.6％和17.7％-50.9％；尤以处理(3)技术效果最好。此外，三种技术的玉米籽粒产量并没有减产，虽然氮肥施用量降低了27.3％，仍能增产200-267kg/hm²。从生产成本来看，处理(2)技术较处理(1)肥料成本降低350元/hm²，施肥成本降低600元/hm²，生产成本共减少近1000元。施用缓控释肥处理肥料成本增加995元/hm²，施肥成本降低600元/hm²，生产成本略增加了近400元。处理(3)技术取得了最高经济效益，较处理(1)农民传统生产习惯增收1446.2元/hm²；处理(4)缓控释肥由于增产，抵消了增加的部分生产成本，收益也增加了2％。各方面综合来看，处理(3)技术在N₂O减排、节本、省工、增产和增收方面效果最佳。

应用例2：章丘市高产田夏直播玉米土壤N₂O减排的氮肥施用方法效果试验

2013年在章丘市徐家村小麦玉米轮作农田进行试验，玉米品种为郑单958，共设4个处理，3次重复，随机排列，小区面积51m²：

处理(5)：农民习惯施肥作为对照：玉米三叶期，撒施尿素300kg/hm²，重钙196kg/hm²和氯化钾150/hm²，大喇叭口期撒施450/hm²尿素。

处理(6)：农民习惯施肥量+沟施：玉米三叶期，在种植行同一侧距离植株6-8cm处沟施尿素300kg/hm²，重钙196kg/hm²和氯化钾150/hm²；大喇叭口期沟施尿素450kg/hm²，两次施肥可用施肥篓完成。

处理(7)：缓控释氮肥：玉米三叶期，用施肥篓，在种植行同一侧距离植株6-8cm处沟施缓控释氮肥666.7kg/hm²，重钙196kg/hm²和氯化钾150/hm²。

处理(8)：本发明的氮肥施用方法：在玉米五叶期，用小型人力机械，在种植行同一侧距离植株10cm处开施肥沟，施肥沟沟深20cm，宽5cm，分两层将氮肥施入施肥沟，先将426kg/hm²尿素施入施肥沟沟底，覆土8cm后，再施入尿素129kg/hm²，重钙228kg/hm²和氯化钾175/hm²，覆土至与地面平齐。

采用应用例1的方法测定处理(5)-处理(8)的N₂O排放量，并测定玉米叶绿素、产量、土壤表层硝态氮、计算经济效益。

各处理对玉米叶绿素影响差别不大，处理(7)和(8)虽然施肥量较处理(5)减少18.8％，且施肥次数减少一次，但后期玉米叶绿素含量并未减少，说明两个处理未造成后期脱肥。

处理(5)-处理(8)4个不同处理对玉米叶绿素的影响曲线见图1所示，不同处理对玉米季N₂O排放、玉米产量及土壤硝态氮含量的影响见表2所示。

表2不同处理对玉米季N₂O排放、玉米产量及土壤硝态氮含量的影响

由表2可以看出，与处理(5)农民传统施肥相比，采用沟施、缓释肥和分层施肥的(6)-(7)处理都能显著降低N₂O排放量和土壤表层硝铵态氮含量，两者降幅可分别达到8.6％-28.9％和11.9％-46.6％；处理(8)技术效果最好。从生产成本来看，处理(7)施用缓控释肥，肥料成本增加1075元/hm²，由于采用一次性施肥，施肥成本降低600元/hm²，总成本增加475元/hm²；处理(8)技术肥料和施肥成本都有所降低，分别为350元/hm²和600元/hm²，成本共计减少950元/hm²。技术中，氮肥施用量降低了18.8％，但取得了较高的产量，较处理(5)增产6％。并且技术取得了最高经济效益，较处理(5)农民传统生产习惯增收近2100元/hm²。各方面综合来看，在N₂O减排、节本、省工、增产和增收方面，均以处理(8)技术效果最佳。

Claims (8)

1.一种减少黄淮海平原夏玉米农田N₂O排放的氮肥施用方法，在玉米苗期，将氮肥一次性施入农田，所述的施入方法为分两层施入施肥沟，第一层将夏玉米生育期所需氮肥的60％-70％均匀施入施肥沟沟底，覆土至施肥沟高度的1/3～1/2，再将其余30％-40％氮肥施入覆土表面进行第二层施肥，然后进行填埋。

2.根据权利要求1所述的减少黄淮海平原夏玉米农田N₂O排放的氮肥施用方法，其特征在于，施肥沟距离玉米种植行10-15cm。

3.根据权利要求1所述的减少黄淮海平原夏玉米农田N₂O排放的氮肥施用方法，其特征在于，所述的施肥沟深度为15-20cm，宽度为3-8cm。

4.根据权利要求1所述的减少黄淮海平原夏玉米农田N₂O排放的氮肥施用方法，其特征在于，第一层将夏玉米每亩所需氮肥的65％-68％均匀施入施肥沟沟底，覆土6-10cm后，再将其余32％-35％氮肥均匀施入覆土表面，然后进行填埋。

5.根据权利要求1所述的减少黄淮海平原夏玉米农田N₂O排放的氮肥施用方法，其特征在于，玉米苗期为玉米五叶期或拔节期。

6.根据权利要求1所述的减少黄淮海平原夏玉米农田N₂O排放的氮肥施用方法，其特征在于，所述氮肥选自尿素、磷酸氢二铵、碳酸氢铵或复合肥中的一种或两种以上组合。

7.根据权利要求1所述的减少黄淮海平原夏玉米农田N₂O排放的氮肥施用方法，其特征在于，所述夏玉米所需氮肥，对于低产田，玉米产量达到<6000kg/hm²，所需氮肥折合成纯氮总用量小于180kg/hm²；对于中产田，玉米产量达到6000-9000kg/hm²，所需氮肥折合成纯氮总用量为180-240kg/hm²；对于高产田，玉米产量达到9000-13500kg/hm²，所需氮肥折合成纯氮总用量为240-320kg/hm²。

8.根据权利要求1所述的减少黄淮海平原夏玉米农田N₂O排放的氮肥施用方法，其特征在于，氮肥施肥后进行灌溉，使0-40cm深度的土壤含水量达到田间持水量的70％-80％。