付智丹 ，杜 青 ，陳 平 ，龐 婷 ，葉曉翠 ，楊文鈺 ，雍太文 *

（1.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，成都 611130；2.四川省作物帶狀復(fù)合種植工程技術(shù)研究中心/農(nóng)業(yè)部西南作物生理生態(tài)與耕作重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 611130）

長(zhǎng)期定位施氮對(duì)套作大豆溫室氣體排放及產(chǎn)量的影響

付智丹1，2，杜 青1，2，陳 平1，2，龐 婷1，2，葉曉翠1，楊文鈺1，2，雍太文1，2*

（1.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，成都 611130；2.四川省作物帶狀復(fù)合種植工程技術(shù)研究中心/農(nóng)業(yè)部西南作物生理生態(tài)與耕作重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 611130）

【目的】通過(guò)長(zhǎng)期定位施氮試驗(yàn)，研究不同施氮水平對(duì)套作大豆溫室氣體排放及產(chǎn)量的影響?！痉椒ā坎捎枚蛩亓褏^(qū)設(shè)計(jì)，主因素為種植模式，大豆單作（SS）和玉米/大豆套作（IMS）；副因素為玉米、大豆施氮總量，設(shè)不施氮（NN：0）、減量施氮（RN：180 kg/hm2）和常量施氮（CN：240 kg/hm2）?！窘Y(jié)果】種植模式對(duì)大豆農(nóng)田溫室氣體排放有影響，大豆單作和玉米/大豆套作下的大豆CO2排放通量在V5和R5出現(xiàn)峰值，R5期的大豆單作較玉米大豆套作的CO2排放通量高13.45%；除V7和R8期外，大豆單套作的CH4為吸收狀態(tài)，在大豆生育期呈降低后增加的規(guī)律，在R2期出現(xiàn)最低值；大豆單作N2O的排放通量高于玉米/大豆套作。不同施氮水平對(duì)大豆農(nóng)田溫室氣體排放有顯著影響，套作下V5-V10期的CO2排放通量為NN＞CN＞RN，R2和R5期為CN＞RN＞NN；套作下的CH4排放通量表現(xiàn)為CN＞RN＞NN，V10期后為NN＞CN＞RN；V3-V10期的N2O排放通量表現(xiàn)為CN＞RN＞NN。套作大豆產(chǎn)量比單作大豆高15.92%，有顯著差異；不同施氮水平下，套作下大豆的產(chǎn)量則是以CN為最高，表現(xiàn)為CN＞RN＞NN，RN和CN分別比NN高24.97%和46.23%。套作玉米產(chǎn)量比單作玉米產(chǎn)量高3.98%，單作玉米的產(chǎn)量RN比NN和CN分別高128.51%和3.2%，套作下玉米產(chǎn)量CN比RN和NN分別高0.94%和61%。【結(jié)論】套作及減量施氮不僅能保證作物的產(chǎn)量，還能減少溫室氣體的排放，實(shí)現(xiàn)減排增產(chǎn)。

玉米/大豆套作；氮肥；溫室氣體；產(chǎn)量

全球氣候變暖是現(xiàn)在世界共同面臨亟須緩解的一個(gè)生態(tài)難題，溫室氣體的增加是引起全球氣候變暖的主要原因，三大主要溫室氣體分別是CO2，CH4以及N2O[1]。全球農(nóng)田面積占陸地表面總面積的10.2%，農(nóng)田土壤溫室氣體排放分別占全球N2O、CH4和CO2總排放的60%、50%和10%[2-3]。大氣中每年有5%～20%的CO2來(lái)自土壤，有15%～30%的CH4來(lái)自土壤，有80%～90%的N2O來(lái)自土壤，大部分的N2O都由農(nóng)田土壤貢獻(xiàn)，N2O的增溫潛能為CO2的300倍，能在大氣平流層中存在120年，并且會(huì)對(duì)臭氧層造成嚴(yán)重的破壞[4-6]。

玉米/大豆套作是一種具有高效資源利用率、低環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的生態(tài)農(nóng)業(yè)體系，能高效利用土壤養(yǎng)分，改善土壤氮素循環(huán)過(guò)程[7-8]。在我國(guó)西南地區(qū)、黃淮海地區(qū)作物套作體系已經(jīng)大面積推廣。近年來(lái)由于農(nóng)業(yè)氮肥過(guò)量施入，土壤中氮素殘余[9]，氮肥的施入會(huì)使硝化反硝化的底物增加，造成溫室氣體的排放[10-11]，有研究表明禾本科和豆科作物間作相對(duì)于禾本科單作能降低N2O的排放[12-14]。種植模式對(duì)溫室氣體排放有顯著影響，玉米大豆間作明顯降低了土壤CO2和土壤N2O的排放，土壤溫室氣體排放結(jié)果表現(xiàn)為玉米單作高于大豆單作高于玉米大豆間作[15]。黃堅(jiān)雄等[16]研究表明，4種不同種植模式的溫室氣體排放不同主要是由于氮肥投入，氮肥施用量對(duì)土壤N2O排放有重要影響[17]。尿素的N2O比來(lái)自（NH4）2SO4還原劑處理的N2O更大的損失[18]。前人主要集中于稻田及農(nóng)田管理措施引起農(nóng)田溫室氣體排放的研究，對(duì)于套作下不同施氮量對(duì)農(nóng)田溫室氣體的影響研究較少。前人的研究中發(fā)現(xiàn)不同的土地利用方式和農(nóng)田管理措施會(huì)影響作物生長(zhǎng)來(lái)影響農(nóng)田溫室氣體排放，施入的氮肥在保證作物生長(zhǎng)的同時(shí)，土壤中殘余的氮素會(huì)引起土壤環(huán)境和大氣環(huán)境的變化，因此研究氮肥施入引起農(nóng)田溫室氣體排放有重要意義。本研究以5年長(zhǎng)期定位施氮試驗(yàn)大田為基礎(chǔ)，以玉米/大豆套作體系下不同施氮水平的大豆農(nóng)田為例，研究該系統(tǒng)下作物產(chǎn)量及溫室氣體排放特征，為該系統(tǒng)的增產(chǎn)減排研究提供一定的理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)時(shí)間、地點(diǎn)及材料

試驗(yàn)于2016年4月至2016年11月在四川省現(xiàn)代糧食產(chǎn)業(yè)（仁壽）示范基地（30°07′N、104°18′E）進(jìn)行。試驗(yàn)地土壤類型為紫色土，供試玉米品種為緊湊型品種“登海605”，由山東登海種業(yè)股份有限公司提供；大豆品種為耐蔭型品種“南豆12”，由四川省南充市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所提供。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

大田試驗(yàn)采用二因素裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，主因素為種植模式，分別：大豆單作（SS），玉米單作（MM）、玉米/大豆套作（IMS）；副因素為：玉米、大豆施氮總量（玉米、大豆施氮比例為3∶1），分別為不施氮（NN：0 kg/hm2）、減量施氮（RN：180 kg/hm2，當(dāng)?shù)赜衩资?N量75%）和常量施氮（CN：240 kg/hm2，根據(jù)當(dāng)?shù)赜衩着c大豆總施N量確定），共6個(gè)處理，每個(gè)處理連續(xù)種3帶，帶長(zhǎng)6m、帶寬2m，小區(qū)面積36m2，重復(fù)3次。

玉米、大豆種植模式如圖1所示，玉米/大豆套作、大豆單作和玉米單作均采用寬窄行種植，寬行160 cm，窄行40 cm。套作玉米寬行160 cm，窄行40 cm，在玉米大喇叭口期將兩行大豆播種于玉米寬行內(nèi)，套作大豆行距40 cm，玉米與大豆間距60 cm，穴距均為17 cm，玉米穴留1株，密度5.85萬(wàn)株/hm2，大豆穴留2株，密度11.7萬(wàn)株/hm2；大豆、玉米單作與套作的種植密度相同，大豆單作穴距34 cm，穴留2株，玉米穴留1株，穴距34 cm。玉米、大豆單作與套作的種植密度相同。玉米氮肥分兩次施用，即玉米底肥和大喇叭口期追肥，大豆氮肥一次性作底肥施用（見(jiàn)表1）。玉米、大豆單作按株間穴施方式施肥，玉米/大豆套作按玉米、大豆一體化施肥方式，即玉米底肥統(tǒng)一施氮72 kg/hm2，玉米大喇叭口期追肥與大豆氮磷鉀肥混合施用，在玉米、大豆之間，距玉米25 cm處開(kāi)溝施肥，各作物氮肥施用方式及施用量見(jiàn)表1。單/套作玉米、大豆的磷鉀肥隨底肥施用，玉米 P2O5105 kg/hm2、K2O 112.5 kg/hm2，大豆 P2O563 kg/hm2、K2O 52.5 kg/hm2。2016 年，玉米 4 月 1 日播種，7月29日收獲；大豆6月15日播種，11月2日收獲。

圖1 不同種植模式示意圖Figure1 Diagram of different planting patterns

表1 不同種植模式的氮肥施用量Table1 N fertilization application in different planting patterns kg·hm-2

1.3 氣體樣品的采集

在大豆種前一周將靜態(tài)箱[19]底箱埋入每個(gè)小區(qū)所監(jiān)測(cè)區(qū)域，壓實(shí)有機(jī)玻璃底箱箱體周圍土壤，保證其氣密性，分別于大豆三節(jié)期（V3）、五節(jié)期（V5）、七節(jié)期（V7）、十節(jié)期（V10）、盛花期（R2）、鼓粒期（R5）和成熟期（R8）取樣，取樣時(shí)間在上午 8：00開(kāi)始，將有機(jī)玻璃的頂箱完全罩住2穴大豆，底箱和頂箱間將水加入水槽密封，蓋上蓋子，涂抹凡士林，保證密閉性，頂箱安裝內(nèi)徑0.5 mm、長(zhǎng)1 m的塑料軟管用于平衡箱體內(nèi)外大氣壓，打開(kāi)電風(fēng)扇電源，蓋箱后的 0、10、20、30 min，使用 150 mL 的醫(yī)用注射器連接另一個(gè)取氣口取樣，取完關(guān)閉連接箱體的取氣管，將氣體打入兩通閥的專業(yè)氣體采樣袋內(nèi)，隨即帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測(cè)定。

1.4 測(cè)定方法—溫室氣體

采用日本島津公司（SHIMADZU）GC2010-PLUS型氣相色譜儀測(cè)定CO2、N2O、CH4氣體濃度。測(cè)定CH4和CO2的檢測(cè)器為FID，檢測(cè)度300℃，柱溫60℃，載氣為99.99%的高純氮?dú)?，流?0 mL/min；測(cè)定N2O的檢測(cè)器為ECD，檢測(cè)溫度300℃，柱溫60℃，載氣為99.99%高純氬/甲烷氣（95%氬氣＋5%甲烷），流速40 mL/min。用醫(yī)用輸液器抽取50 mL氣樣，手動(dòng)不分流進(jìn)樣，總進(jìn)樣時(shí)間7 min。

1.5 氣體計(jì)算方法

在單位時(shí)間和單位面積內(nèi)，大豆土壤溫室氣體CO2、CH4和N2O的排放通量利用下式可求得[20]

式中，F(xiàn)為氣體排放通量；ρ為三者在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度（CO2為 1.816 kg/m3、CH4為 0.714 kg/m3和 N2O 為1.964 kg/m3）；h為采樣箱內(nèi)氣室高度；dC/dT采樣箱體內(nèi)氣體的濃度變化率；t為采樣時(shí)箱內(nèi)的平均溫度（單位：℃）；P為采樣箱內(nèi)大氣壓；P0為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。

1.6 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Microsoft Excel 2010軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和作圖。用DPS 7.05進(jìn)行方差分析（LSD法），顯著性水平設(shè)定為P=0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 種植模式與施氮對(duì)大豆CO2排放的影響

2.1.1 不同種植模式下大豆CO2排放通量

由圖2可知，種植模式影響農(nóng)田溫室氣體的排放，玉米/大豆套作和大豆單作的CO2排放通量時(shí)期間呈現(xiàn)相似的規(guī)律，在V5和R5期的出現(xiàn)峰值。不施氮下，V10前CO2排放通量表現(xiàn)為IMS＞SS，V10期后為SS＞IMS；減量施氮和常量施氮的V3和V5期CO2排放通量為IMS＞SS，V7后的CO2排放通量表現(xiàn)為 SS＞IMS。

圖2 不同種植模式在不施氮、減量施氮和常量施氮下的CO2排放通量Figure2 CO2emission fluxes in no N application，reduced N application and conventional N application under different plant patterns

2.1.2 不同施氮水平下大豆CO2排放通量

在兩種不同的種植模式下（見(jiàn)圖3），大豆CO2排放通量峰值出現(xiàn)在V5和R5期。大豆單作下，V5和V7期下的CO2排放通量表現(xiàn)為RN＞CN＞NN，V7期后的CO2排放通量表現(xiàn)為CN＞RN＞NN；套作下，V5、V7和 V10期的 CO2表現(xiàn)為 NN＞CN＞RN，R2和R5期的為CN＞RN＞NN。

圖3 不同施氮水平在大豆單作和玉米/大豆套作下的CO2排放通量Figure3 CO2emission fluxes in soybean monoculture and maize/soybean relay strip intercropping under different N application

2.2 種植模式與施氮對(duì)大豆CH4排放的影響

2.2.1 不同種植模式下大豆CH4排放通量

不同的種植模式同樣影響CH4的排放，玉米/大豆套作（IMS）和大豆單作（SS）的CH4排放通量呈現(xiàn)為吸收狀態(tài)（見(jiàn)圖4）。不同生育時(shí)期呈現(xiàn)出較一致的規(guī)律，為先降低后增加的趨勢(shì)，在R2期出現(xiàn)最低值。其中，不施氮下，除V10和R2期為IMS＞SS外，其他時(shí)期均為 SS＞IMS；減量施氮下，V3、V5、V7 和 R8期CH4排放通量為 SS＞IMS，V10、R2 和 R5 期則為IMS＞SS；常量施氮下，V3、V5、V10 和 R5 期的 CH4排放通量為 IMS＞SS，V7、R2 和 R8 期為 SS＞IMS。

圖4 不同種植模式在不施氮、減量施氮和常量施氮下的CH4排放通量Figure4 CH4emission fluxes in no N application，reduced N application and conventional N application under different plant patterns

2.2.2 不同施氮水平下大豆CH4排放通量

這3種不同的施氮水平下CH4表現(xiàn)為吸收匯（見(jiàn)圖5）。在大豆單作和玉米/大豆套作下，3種不同施氮處理的CH4排放規(guī)律基本一致。大豆單作下（SS），CH4排放通量呈降低增高降低再增高的趨勢(shì)，V5期的CH4排放通量為NN＞RN＞CN，R2期的CH4排放通量為 CN＞NN＞RN，R5期為 NN＞CN＞RN；玉米大豆套作下，V5和V7期的CH4排放通量為CN＞RN＞NN，V10期后則為 NN＞CN＞RN。

圖5 不同施氮水平在大豆單作和玉米/大豆套作下的CH4排放通量Figure5 CH4emissionfluxesinsoybeanmonocultureandmaize/soybeanrelaystripintercroppingunderdifferentNapplication

2.3 種植方式與施氮對(duì)大豆N2O排放的影響

2.3.1 不同種植模式下大豆N2O排放通量

種植模式對(duì)N2O的排放有影響（見(jiàn)圖6），N2O排放總體表現(xiàn)為常量施氮＞減量施氮＞不施氮，大豆單作（SS）的N2O排放通量高于玉米大豆套作下N2O排放通量。不施氮下，V3、V7、V10和R8期的N2O排放通量為 SS＞IMS，減量施氮下，V3、R2、R5 和 R8 期下的N2O排放通量表現(xiàn)為SS＞IMS；常量施氮下，V3、V5、R2、R5和R8期的N2O排放通量表現(xiàn)為SS＞IMS。

2.3.2 不同施氮水平下大豆N2O排放通量

幾種不同施氮水平的N2O排放趨勢(shì)較為一致（見(jiàn)圖7）。大豆單作下（SS），常量施氮（CN）處理的N2O排放大于減量施氮（RN）和不施氮（NN），V5～R5期的N2O的排放都表現(xiàn)為NN＞RN，V3和R8期的則是RN＞NN。玉米大豆套作（IMS）中，N2O排放通量規(guī)律表現(xiàn)為有降低的趨勢(shì)，以CN的排放通量為最高，V3～V10期的N2O排放通量表現(xiàn)為CN＞RN＞NN，R2期后RN較CN和NN的N2O排放通量為最低。

2.4 種植模式及施氮水平對(duì)玉米、大豆產(chǎn)量的影響

種植模式及施氮水平對(duì)玉米、大豆產(chǎn)量有影響（見(jiàn)表2、表3）。其中套作大豆產(chǎn)量比單作大豆高15.92%，有顯著差異。套作下大豆的單莢粒數(shù)以RN最高，表現(xiàn)為RN＞CN＞NN，單作下則是CN最高，大豆單套作下的百粒重均以RN為最高。套作下大豆的產(chǎn)量則是以CN為最高，表現(xiàn)為CN＞RN＞NN，RN和CN分別比NN高24.97%和46.23%。

圖6 不同種植模式在不施氮、減量施氮和常量施氮下的N2O排放通量Figure6 N2O emission fluxes in soybean monoculture and maize/soybean relay strip intercropping under different plant patterns

圖7 不同施氮水平在大豆單作和玉米/大豆套作下的N2O排放通量Figure7 N2O emission fluxes in soybean monoculture and maize/soybean relay strip intercropping under different N application

表2 種植模式和施氮對(duì)大豆產(chǎn)量及構(gòu)成因素的影響Table2 Effect of different N application rates and planting patterns on yield components of soybean

種植模式對(duì)玉米產(chǎn)量有影響，其中套作玉米產(chǎn)量比單作玉米產(chǎn)量高4%，無(wú)顯著差異。單作下玉米的有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重及產(chǎn)量均以RN為最高，表現(xiàn)為RN＞CN＞NN，套作下玉米產(chǎn)量以CN最高，但是CN與RN無(wú)顯著差異，施氮處理下的單套作下的玉米產(chǎn)量較不施氮處理高，且有顯著差異。單套作下穗粒數(shù)的NN和RN及CN有顯著差異，RN和CN間沒(méi)有顯著差異，玉米單作下的NN處理和RN、CN間有顯著差異，RN和CN間沒(méi)有顯著差異。單套作下玉米產(chǎn)量NN處理和RN、CN間有顯著差異，RN和CN間沒(méi)有顯著差異，單作下RN比NN和CN分別高128.51%和3.2%，套作下CN比RN和NN分別高0.94%和61%。

表3 種植模式和施氮對(duì)玉米產(chǎn)量及構(gòu)成因素的影響Table3 Effect of different N application rates and planting patterns on yield components of maize

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

3.1.1 種植模式對(duì)大豆溫室氣體排放的影響

玉米/大豆套作是一種傳統(tǒng)的種植模式，玉米/大豆套作模式有利于提高土地當(dāng)量比，節(jié)肥增效。本研究以玉米/大豆套作為例，探討套作和施氮量對(duì)大豆溫室氣體排放的影響。研究結(jié)果表明種植模式對(duì)農(nóng)田溫室氣體排放有影響，大豆單作和玉米/大豆套作下的大豆CO2排放通量在V5和R5出現(xiàn)峰值，R5期的大豆單作較玉米大豆套作的CO2排放通量高13.45%；大豆單套作的CH4為吸收狀態(tài)，在大豆生育期呈降低后增加的規(guī)律，在R2期出現(xiàn)最低值；大豆單作N2O的排放通量高于玉米大豆套作。這與章瑩等[21]研究較一致，不同種植模式下套作蔗田土壤均表現(xiàn)為CO2和N2O的排放源，CH4吸收匯。合理的種植模式能一定程度上減少土壤溫室氣體的排放在其他研究中也有表現(xiàn)，L.Dyer等[14]的研究表明玉米大豆間作下N2O和CO2排放低于玉米單作和大豆單作。但N2O排放差異不顯著，兩季土壤溫室氣體排放結(jié)果均表現(xiàn)為玉米單作＞大豆單作＞間作；V.A.Pappa等[13]通過(guò)豆科-禾本科間作研究結(jié)果表明，禾本科間作豆科可以顯著降低農(nóng)田N2O排放和氮素?fù)p失。

3.1.2 施氮量對(duì)大豆溫室氣體排放的影響

土壤溫室氣體排放受多種因素的影響，其中氮肥的施用量是影響土壤溫室氣體排放的重要因素。章瑩等[21]的研究發(fā)現(xiàn)減量施氮處理甘蔗/大豆間作模式較甘蔗單作的農(nóng)田土壤CO2和N2O排放總量顯著降低，CH4累積排放總量較甘蔗單作升高；高志嶺[22]等研究表明施入氮肥會(huì)使土壤對(duì)CH4的吸收會(huì)迅速降低，一周之后恢復(fù)，這是因?yàn)橐恢苤笸寥冷@態(tài)氮含量的降低，不存在CH4與銨態(tài)氮的競(jìng)爭(zhēng)。氮肥是影響土壤N2O排放的主要因素，氮肥為土壤中硝化作用和反硝化作用提供了足夠的底物，氮肥會(huì)影響N2O的排放[23]。研究結(jié)果表明，不同施氮水平對(duì)大豆農(nóng)田溫室氣體排放有顯著影響，套作下V5～V10期的CO2排放通量NN＞CN＞RN，R2和R5期為CN＞RN＞NN；套作下的CH4排放通量表現(xiàn)為CN＞RN＞NN，V10期后為 NN＞CN＞RN；V3～V10期的 N2O 排放通量表現(xiàn)為CN＞RN＞NN。唐藝玲等[24]研究發(fā)現(xiàn)減量施氮處理顯著降低了土壤N2O的排放量，尿素是農(nóng)田肥料中主要的氮肥來(lái)源，氮肥施入后會(huì)被脲酶分解銨態(tài)氮進(jìn)行硝化作用[17]。銨態(tài)氮進(jìn)行硝化作用以后，硝態(tài)氮又作為反硝化作用的底物，這兩個(gè)反映會(huì)產(chǎn)生N2O[25]，研究施氮量對(duì)于減輕溫室氣體排放有重要意義。但對(duì)于套作下大豆溫室氣體排放的主要影響因子及土壤環(huán)境的變化規(guī)律還需進(jìn)一步研究。

3.1.3 施氮量對(duì)玉米大豆套作產(chǎn)量的影響

氮肥的施用對(duì)作物根系生長(zhǎng)，作物的生殖生長(zhǎng)有重要意義。申曉慧[26]研究表明，大豆產(chǎn)量會(huì)隨著施氮量的增加先升高后降低，在60 kg/hm2的產(chǎn)量最高。劉小明等[27]研究發(fā)現(xiàn)，減量施氮（180 kg/hm2）下的玉米/大豆套作系統(tǒng)的總產(chǎn)量最高，LER達(dá)到2.17。本研究表明套作大豆產(chǎn)量比單作大豆高，不同施氮水平下的套作大豆產(chǎn)量是以CN為最高，但RN與CN無(wú)顯著差異。套作玉米產(chǎn)量比單作玉米產(chǎn)量高4%，施氮處理下的單套作下的玉米產(chǎn)量較不施氮處理高，且有顯著差異。氮肥的適宜的減量施用不僅能保證作物的產(chǎn)量，還能減少化肥的施用，減少溫室氣體的排放，節(jié)約農(nóng)業(yè)投入成本，并且玉米/大豆套作的總產(chǎn)量較大豆單作的更高。套作及減量施氮能在保證作物產(chǎn)量的情況下減輕溫室氣體的排放，是一種生態(tài)友好型農(nóng)業(yè)模式，并為該模式的科學(xué)施肥提供一定的理論依據(jù)。

3.2 結(jié)論

種植模式及施氮水平對(duì)玉米大豆套作體系下農(nóng)田溫室氣體排放及產(chǎn)量有影響，套作下CO2排放通量V5、V7和V10期為不施氮＞常量施氮＞減量施氮，R2和R5期的為常量施氮＞減量施氮＞不施氮，CH4表現(xiàn)為吸收匯，N2O排放通量為施氮大于不施氮。套作下玉米大豆的總產(chǎn)量較相應(yīng)單作提高，減量施氮下的大豆產(chǎn)量為最高，氮肥的適度減量施用能在保證作物產(chǎn)量的前提下減少溫室氣體的排放。

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Effects of Long-Term Located Nitrogen Application on Greenhouse Gas Emissions and Grain Yield in a Relay Intercropped Soybean

FU Zhi-dan1，2，DU Qing1，2，CHEN Ping1，2，PANG Ting1，2，YE Xiao-cui1，YANG Wen-yu1，2，YONG Tai-wen1，2*
（1.College of Agronomy，Sichuan Agricultural University，Chengdu 611130，China；2.Sichuan Engineering Research Center for Strip Crop System/Key Laboratory of Crop Eco-physiology and Farming Systems in the Southwest，Ministry of Agriculture，Chengdu 611130，China)

【Objective】A long-term location experiment was conducted to study the effects of different nitrogen levels on soybean fields greenhouse gas emissions and grain yield.【Method】The experiment was designed with two factors，and the main factor including two planting patterns(SS：solo soybean；IMS：maize/soybean relay strip intercropping system)，and the sub-factor including three total N levels(NN：no N for maize and soybean；RN：reduced nitrogen 180 kg/hm2；CN：conventional nitrogen 240 kg/hm2).【Results】The planting pattern has an effect on the greenhouse gas emission of soybean farmland，the CO2emission flux of soybean peaked at V5 and R5 in SS and IMS，and that of soybean was 13.45%higher in SS compared with IMS.Soybean CH4emission flux was absorption state except V7 and R8.CH4emission decreased after the increase in the soybean growth period，and the lowest in the R2 period.The N2O emission flux of soybean in SS was higher than IMS.Different nitrogen application levels had significant effects on greenhouse gas emissions in soybean farmland.The CO2emission flux of soybean in IMS was NN＞CN＞RN from the V5 to V10 stage of soybean，while the CO2emission flux of soybean in IMS was CN＞RN＞NN at R2 and R5 stage of soybean.The CH4emission flux of soybean in IMS was CN＞RN＞NN，and the N2O emission flux of soybean wasCN＞RN＞NNfromV3toV10stageofsoybean.Theyieldofsoybeanwas15.92%higherinIMScompared with SS，and there was significant difference.The yield of soybean was peak at CN among all treatments，and thesoybeangrain yield of RN and CN was 24.97%and 46.23%higher than that of NN，respectively.The yield of maize was 3.98%higher in IMS compared with solo maize.The yield of solo maize was 128.51%and 3.2%greater in RN compared NN and CN，respectively.The CN was 61%and 0.94%higher than NN and RN in intercropped maize.【Conclusion】Relay intercropping with reduced N application can maintains crop grain yield，and reduce greenhouse gas emissions，promoted the crop yield of maize and soybean thereby achievedsavingfertilizer.

maize and soybean intercropping；nitrogen fertilizer；greenhouse gases emissions；yield

S565.1

A

1000-2650（2017）04-0491-08

10.16036/j.issn.1000-2650.2017.04.005

2017-09-11

四川省科技支撐計(jì)劃（2016NYZ0051）；國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2016YFD0300202）。

付智丹，碩士研究生。*責(zé)任作者：雍太文，博士，教授，主要從事作物栽培與生理生態(tài)研究，E-mail：yongtaiwen@sicau.edu.cn。

（本文審稿：武 晶；責(zé)任編輯：劉詩(shī)航；英文編輯：劉詩(shī)航）