耕作和施肥管理影响Soil-Atmospheric交流甲烷和一氧化二氮的玉米生产系统

文摘

土地应用家禽垃圾(PL)提供了一个机会来提高土壤生产力和家禽废弃物的处理。我们研究了甲烷(CH₄)和一氧化二氮(N₂农业土壤O)排放接收PL和硝酸铵(一)化肥使用表面(SA),土壤掺入(SI)和地下乐队(BA)应用方法在传统(CT)和免耕(NT)系统在迪凯特粉砂壤土土在北阿拉巴马州。情节在CT和NT是CH的下沉₄在春天,夏天,秋天。在冬天,情节的净排放3.32和4.24 g CH₄哈⁻¹一天⁻¹分别在CT和NT系统。情节,收到的净排放CH₄和N₂啊,而阴谋获得CH PL净水池₄。情节获得PL使用SA或SI N的净排放的方法₂啊,而PL使用英航应用程序下,N的情节净水池₂o .我们的研究表明,使用地下乐队应用PL是最有前途的环境可持续家禽废弃物减少CH的应用方法₄和N₂O农业土壤排放在NT和CT玉米生产系统在北阿拉巴马州的迪凯特的土壤。

1。介绍

家禽业的存在在靠近行种植业系统东北部和阿拉巴马州中北部经济提供了一个机会来提高作物产量和土壤碳和氮的质量通过土地应用家禽垃圾(PL)。家禽废弃物是一种有机肥料是一种有价值的来源植物营养和一个优秀的土壤改良改善土壤质量和生产率。除了利用其经济效益作为肥料,家禽废弃物应用于农业土壤水土保持耕作系统处理的是推荐的方法产生的大量垃圾家禽业的美国东南部[1- - - - - -3]。

动物生产单位的大小和浓度的增加引发了担忧空气排放地球大气层在当地和全球范围内(4]。甲烷(CH₄)和一氧化二氮(N₂O)是主要的农业温室气体与全球变暖潜力大于二氧化碳(有限公司₂),可以显著导致气候变化。根据政府间气候变化专门委员会,CH₄大约是20到21倍比公司更有效的作为温室气体₂,而N₂O有直接的全球变暖潜力有限公司的170 - 290倍₂(5]。

农业土壤是一种自然的CH来源₄和N₂O温室气体。土壤微生物活性的主要因素是导致生物气体如CH的生产₄和N₂O (6,7]。土壤CH₄排放是CH的产物₄氧化和甲烷生成8]。根据康拉德(9),CH的两个微生物的过程₄氧化和甲烷生成可以同时发生,即使在耕地陆地生态系统。生物的三组参加微生物过程导致土壤CH₄通量methanotrophic细菌、氨氧化细菌和产甲烷细菌(10]。大多数土壤N₂O排放来自N₂O作为中间产生的硝化和反硝化过程中(11]。因此,土壤和动物废物管理策略可以减少或禁止CH₄形成和抑制土壤反硝化过程可以减少排放的CH₄和N₂O从农业土壤温室气体。

使用有机和无机肥料对作物生产被广泛记录增加农业温室气体排放(12- - - - - -17]。从家禽和牲畜肥料含有蛋白质、氨基酸、碳水化合物,这为细菌,提供能量的来源,在分解,可以释放温室气体如有限公司₂和CH₄除了气味如氨(NH导致气体₃)和硫化氢(H₂。气味、气体和颗粒物从使用动物肥料在农业是一个引起社会的关注,环境质量和人类健康的观点。土地应用动物粪便的报道增加土壤温室气体排放(18,19]。因此,如果管理不当,土壤用PL可能会导致大气的浓缩与温室气体如CH₄和N₂O。

由于其化学寿命相对较长且稳定,CH₄和N₂O可以运送到平流层,他们造成的破坏臭氧(16,20.]。因此,而土地的应用PL的处理提供了一个机会大量家禽浪费,有必要开发土壤、作物和动物利用策略来减少温室气体的排放来自农业土壤可以通过土地使家禽粪便的处理应用程序环境可持续。密集的地区动物生产有限的处理等领域的密集的家禽生产地区北阿拉巴马州,反复在同一块土地上肥料的应用是常见的。这不仅增加了土壤和水污染风险从多余的营养物质,如N [21)和P,但也可能会导致土壤农业温室气体的排放。

除了土壤CH的来源₄、农业土壤可以有效的大气CH下沉₄,它可以产生显著影响净生态系统CH₄余额。农业耕作和施肥等管理实践影响土壤的能力可以作为大气CH₄(22]。研究动物waste-treated土壤温室气体排放在很大程度上解决奶牛或液体猪肥料在美国中西部和其他地方。有关土壤温室气体排放信息处理家禽废弃物缺乏美国东南部。研究记录土壤和肥料的影响当前和未来的库存管理策略的土壤温室气体排放,考虑到各种类型的动物废弃物和农业生态的不同区域,是必要的。本研究的目的是调查CH的排放₄和N₂O从土壤农业接收PL和硝酸铵(一)化肥使用表面,土壤掺入和地下乐队应用方法在传统耕作(CT)和免耕玉米(NT)系统(玉米,l .)生产系统。

2。材料和方法

2.1。研究地点

温弗雷德·托马斯农业的研究实验台,淡褐色的绿色,阿拉巴马州(经度和纬度34°89′N 86°56 W′),其地理位置具有重要的战略意义在主要的中耕作物和家禽产地田纳西河谷地区的北阿拉巴马州。土壤的研究站点是一个迪凯特粉砂壤土(好,非,热暗红色Paleudult)。我们选择一个休耕地高羊茅草坪(季l .)没有收到有机或无机肥料10多年来消除CH以前增加了土壤养分的影响₄和N₂O交换研究中的情节。情节治疗前基线土壤属性建立展示在表1。

2.2。治疗和实验设计

由两个耕作系统治疗因素:传统耕作(CT)和免耕(NT);2 N来源:家禽垃圾(PL)和硝酸铵(一个);和三个施肥方法:表面应用程序(SA),土壤掺入(SI)和地下乐队应用程序(BA)(只家禽垃圾)。肥料是应用150公斤N公顷的速度⁻¹代表的推荐率在迪凯特土壤类型玉米。此外,高羊茅草坪休闲和0公斤N公顷⁻¹治疗被用于确定背景CH₄和N₂O温室气体排放在阴谋没有耕作和施肥。

故事情节被安排在一个随机完全区组设计有四个复制。然而,气体采样完成前三个复制的实际和技术可行性的原因,如采样时间和实验室仪器的能力。总大小是8米×8米。复制是彼此分离的教鞭草条宽8米,虽然个别地块内复制被分开2米宽高羊茅草坪地带水文隔离相互不同的治疗和防止营养溢出情节接收肥料治疗到相邻的地块。

传统耕作制包括秋季凿耕作使用字段中耕机和春季地面小距之前准备苗床玉米按当地农民种植的实践。免耕处理涉及种植小麦(小麦l .)覆盖作物在2007年的秋天,2008年和2009年前与草甘膦除草剂杀死覆盖作物种植的玉米渣站在每年的春天。小麦覆盖作物没有收到任何肥料鼓励它有效地清除残余土壤养分和把它们作为地上生物量在冬季减少径流和淋溶损失的营养素。家禽垃圾的数量供应150公斤N公顷⁻¹计算基于N家禽垃圾内容,这是决定用LECO TruSpec CN分析仪(LECO公司,圣约瑟夫MI)。

面应用程序涉及广播重数量的PL或肥料供应150公斤N公顷⁻¹在土壤表面CT和NT系统。土壤合并应用程序方法涉及广播重数量的PL或肥料供应150公斤N公顷⁻¹在土壤表面之后,合并使用旋耕机在CT系统中。

地下乐队应用程序是通过应用已知数量的PL供应150公斤N公顷⁻¹窄频带宽4.4厘米,深约7厘米,覆盖土壤地下乐队使用一个原型实现应用程序开发的PL USDA-ARS国家土动力学实验室,奥本基地(23]。PL乐队之间的距离是97厘米。土壤的肥料不是NT系统中使用,而地下条带不使用化肥,导致一个不完整的阶乘的治疗(表2)。现场操作施肥和肥料公司是4月23日,2008年和2009年4月24日。玉米种植的阴谋在97厘米行距4月24日在2008年和2009年的春天。

2.3。气体采样和实验室分析

土壤气体样本收集使用定制的静态PVC室设计依照USDA-ARS格雷斯网室内微量气体通量测量协议(24]。室由两部分组成:室锚基础和排放采样室。美国商会基地是由白色PVC管,内直径20厘米,6毫米厚,长15厘米。商会基地被赶10厘米在地上用一个长方形木块的橡胶锤,留下一个土壤衣领离地面5厘米。两室基地被安装在每一个情节后立即玉米种植,玉米中玉米之间的行和一个行。商会负责人由10厘米长套接字节流同样的白色PVC管材被用于制造锚基地和设计密切配合的PVC管室锚基地。被选出的白色的外部表面反射太阳光,以防止气体采样期间房间内温度升高。

三丁基橡胶软木塞太紧粘在通量室的头顶。PVC通气管10厘米长,4.8毫米内径是插入到第一丁基橡胶软木的通量室去抵消压力差异的内部和外部通量在测量室。一个温度计插入第二丁基橡胶软木期间测量通量箱内部的温度测量。第三丁基橡胶瓶塞被用作采样端口,一个注射器针头插入在气体取样。此外,小风扇由12 V直流驱动电机安装在墙上的通量箱头彻底混合气体采样期间通量腔内的空气。

室锚基地保持开放除了气体取样期间,在任何时候。在气体采样,室锚基地配备了发泄室太紧。聚丙烯防泄漏的气体样本收集到25毫升注射器与0.72毫米外径(22计)平头针。在气体采样,腔内的空气被反复向注射器注入空气混合,排出空气,三到五次。气体样本提取在0 - 10 - 20分钟的时间间隔。抽样通常局限于上午10点到下午2点,以避免气体收集期间温度波动大。气体采样之前做一次耕作和种植操作后立即在春天种植在2008年和2009年。Post-planting气体采样的频率是每月至少一次在春天,夏天,秋天,冬天的季节。

提取之后,25毫升气体样品立即被转移到20毫升pre-evacuated瓶密封与丁基橡胶隔膜(瓦里安公司,帕洛阿尔托,CA),这over-pressurized系统确保在任何泄漏的情况下,气体样本运动只会出瓶,不进瓶。包含土壤气体的瓶样本放入密封塑胶袋袋和温室气体的实验室分析。气体样品分析使用瓦里安cp - 3800气相色谱仪(瓦里安公司,帕洛阿尔托,CA)配备一个^65年倪电子捕获检测器(ECD)和火焰离子检测器(FID) N₂O和CH₄分别测量浓度。

2.4。地表通量的计算

表面通量CH₄和N₂O计算使用以下方程由哈钦森和利文斯顿(25]: 在哪里是土壤CH的通量率₄或者N₂O气体(μg m⁻²最小值⁻¹),内的变化率气体浓度测量室(μ克敏⁻¹),的顶部空间体积测量室(m³),的表面积测量室(m²),气体的分子量(16 - 44 g摩尔⁻¹对CH₄和N₂O resp。)气体的摩尔体积(米³摩尔⁻¹)。在每个情节,流量值通量室在作物行和通量室作物行之间平均代表每个情节的流量值。

地块的地下乐队PL应用治疗,有效流量图计算考虑到PL乐队只覆盖一个狭窄的地带内的室(宽4.4厘米)。有效的调整土壤气体通量的PL乐队使用方程通过et al。26]: 在哪里是有效的土壤气体通量从带状图(μg m⁻²最小值⁻¹);是土壤气体通量单从乐队(μg m⁻²最小值⁻¹);PL频带的宽度();是土壤气体通量室没有PL乐队(μg m⁻²最小值⁻¹);是中心到中心带间距()。这种调整是为了占温室气体通量的单位面积上的正上方PL乐队不同于通量从该地区内同一室没有乐队。它还占的PL乐队实际上不覆盖整个图形区。

2.5。辅助数据

气体取样期间,土壤温度在5 - 10厘米的土壤用曼尼克斯数字测量土壤温度计永久安装在情节。每天天气数据记录在研究使用一个自动气象站的网站。月平均温度和月度总降雨量在研究期间在研究网站呈现在图1。

2.6。统计分析

一般线性模型方差分析(方差分析)过程27)是用于分析收集到的数据在这项研究中使用SAS,版本。9.03软件(28]。

最显著的差异测试是用来比较治疗意味着对测量变量的差异。皮尔森相关分析是用来确定CH之间的关系₄和N₂O温室气体通量和土壤温度等其他测量变量。

3所示。结果与讨论

3.1。甲烷(CH₄)通量

这一趋势在土壤CH₄通量11治疗在不同采样时间为期两年的研究期间显示CH的变化₄通量在不同采样时间和治疗(图2)。土壤CH的手段₄通量耕作和N肥治疗在春天,夏天,秋天,冬天在研究期间在表3。土壤CH₄通量下的阴谋CT和NT系统-在春天,夏天,秋天,冬天,而积极的土壤CH₄通量的3.32和4.24 g CH₄哈⁻¹一天⁻¹观察在情节传统和NT系统,分别为(表吗3)。

积极的气体通量意味着测量期间从土壤向大气中气体测量的时间。当术语的价值”“在方程是正的;即取样腔内的气体浓度测量期间随时间增加。消极的气体通量是反向的,这意味着从大气中气体正进入土壤在时间测量;即,腔内气体的浓度随时间的测量。在这种情况下,““在方程是负的。

上述结果表明,情节CT和NT系统是大气CH的下沉₄在春天,夏天,秋天。然而,同样的情节是土壤CH的发射器₄在冬天。块草地休闲制度下是大气CH的下沉₄在春天,夏天,冬天,而在秋天,故事情节是CH的发射器₄。土壤CH的季节性变化₄通量在耕作系统是由于土壤环境条件的变化。土壤CH₄通量显著正相关(土壤含水量和土壤温度负相关(在采样时间)。在春天和夏天,土壤作为大气CH的水槽₄CT和NT系统中土壤含水量较低,和更少的在草地休闲地块的土壤含水量高。在冬天当CT和NT地块土壤含水量较高,故事情节是CH的净排放国₄(表3)。

根据林和多兰(29日),土壤孔隙空间充满水的比例,由水含量和总孔隙度似乎不同耕作制度下土壤微生物活性密切相关。事实上,即使对于同一土壤类型,土壤微生物活动在CT, NT和草地休闲系统可以改变由于不同土壤含水量可以解释土壤CH的差异₄不同的耕作系统之间的流量。更大的孔隙连续性和生态位的存在对methanotrophic细菌在NT系统导致CH₄吸收比CT系统。

情节也收到了N肥的无机肥料使用表面应用方法(sa)或PL使用地下乐队应用方法(PL-BA)和控制(0公斤N公顷⁻¹)情节-土壤CH₄通量约−5.00 g CH₄哈⁻¹一天⁻¹在春天(表3)。情节,收到150公斤N公顷⁻¹使用土壤合并应用程序方法(AN-SI) PL使用表面应用方法(PL-SA)和PL使用土壤掺入方法(PL-SI)意味着土壤CH₄从0.32到4.16 g CH排放₄哈⁻¹一天⁻¹在春天。在夏季和秋季,土壤CH₄通量的情节通常是负面的,无论氮肥处理。然而,在冬天,情节获得sa, AN-SI,控制土地意味着土壤CH₄从4.65到32.16 g CH排放₄哈⁻¹一天⁻¹,而情节获得PL-SA PL-SI, PL-BA -土壤CH₄通量从18.00−−13.12 g CH₄哈⁻¹一天⁻¹(表3)。季节性土壤CH₄通量平均值耕作和施肥处理表明,故事情节是CH的下沉₄在所有季节。

土壤CH的数据₄通量在不同采样时期在研究期间,如图2是有用的在显示气体通量随时间变化的趋势。不同土壤管理方式由土壤耕作和施肥处理显示模式即波动作为一个源和一个水槽之间的CH₄。因此,意思是CH₄通量数据随着时间的推移,更重要的是在量化不同的作物和土壤管理策略的净效果,因此在评估农业温室气体对环境的贡献。意思是CH₄在每个耕作系统平均通量季节在研究期间−0.34,0.73−−5.28 g CH₄哈⁻¹一天⁻¹情节在CT、NT和草地休闲情节,分别(表3)。

这些结果表明,块用于研究大气CH净水槽₄无论耕作制度。这是与其他研究人员报道一致,一般而言,旱地土壤CH₄汇(30.]。同意我们的发现,约翰逊et al。31日土壤中CH]还发现无显著差异₄通量CT和NT之间。然而,Alluvione et al。32)发现更高的CH₄排放在NT (20.2 g CH₄哈⁻¹)与CT (1.2 g CH₄哈⁻¹)在科罗拉多州东北部粘壤土土。自高地陆地土壤通常CH₄下沉,他们可以扮演重要角色在减轻这种温室气体的大气的浓缩。在我们的研究中,草地休耕土地的最高下沉大气CH₄。其他一些研究也表明,草地土壤通常是CH的下沉₄(33- - - - - -37]。

意思是CH₄平均通量在每一个氮肥处理对季节在研究期间显示区获得无机肥料和控制土壤CH的净排放国₄无论应用程序方法,通量从0.29到6.34 g CH₄哈⁻¹一天⁻¹,而情节的形式获得氮肥PL净水池的大气CH₄不管应用程序方法,通量从−8.36−2.58 g CH₄哈⁻¹一天⁻¹(表3)。意思是CH₄通量平均超过所有的治疗方法在研究表明,CH的情节是一个净碳汇₄−5.64 g CH的通量₄哈⁻¹一天⁻¹。

在土壤、CH₄生产无氧分解的有机物质,产甲烷细菌消耗土壤有限公司₂并将其转换为CH₄气体。根据R.S. Hanson和式样汉森(38),氧化CH₄由methanotrophic细菌是唯一已知净生物大气CH水槽₄和地面排放。地下乐队应用PL能引起土壤微生物活性的增加速率在温暖的温度和潮湿的土壤条件下在春季和夏季的土壤。在适宜的土壤条件下,methanotrophic土壤细菌消耗CH₄气体的土壤有利于土壤CH₄吸收。氮肥的已经证明刺激某些土壤菌,而抑制其他菌(39]。因此,微生物活动增加会导致增加CH₄消费由methanotrophic细菌可能导致土壤的净效应是一个水槽的大气CH₄。

根据他和诺尔斯(40),氧化CH₄土壤中也可以由硝化细菌,这对CH有亲和力₄类似于常见的菌。这可能表明条件有利于硝化细菌,如供应从PL C和N丰富的有机物质,可以促进大气CH的净运动₄进入土壤PL时集中在一个乐队。另一方面,无机N施肥已报道抑制CH₄耕地土壤(消费活动41- - - - - -44]。这也许可以解释为什么情节收到150公斤N公顷⁻¹无机的形式一个肥料累积CH₄排放而情节获得150公斤N公顷⁻¹在形式的PL CH净水池₄(表2)。在一个热带稻田冲积土,Nayak et al。45)报道,有机和矿物肥料刺激CH₄氧化而应用有机和矿物肥料抑制CH₄氧化可能由于N固定。与大多数研究结果相反,拉米et al。46)报道,获得肥料的土壤连续玉米种植制度净季节性CH₄发射器,而类似的情节接收无机尿素氮肥料是CH的下沉₄在美国东部玉米带。

3.2。一氧化二氮(N₂O)通量

与土壤CH₄通量数据,土壤N有显著的变化₂O内通量和耕作和施肥处理(图3)。

有一个显著的季节性变化土壤N₂O通量在耕作和N肥治疗(表4)。土壤中N没有显著差异₂O通量CT和NT系统之间的意思是N₂O通量20.99和23.70 g N₂阿哈⁻¹一天⁻¹分别在春天。然而,意味着土壤N₂O通量的50.45 g N₂阿哈⁻¹一天⁻¹在草地休闲区是两倍,在CT在春天和NT系统(表4)。Johnson et al。31日]报道高N₂O通量在春天但在年度累计N没有发现显著差异₂O CT和NT系统之间的流量。在明尼苏达州,Venterea et al。47N]没有发现显著差异₂O排放CT和NT系统之间在使用尿素硝铵肥料在玉米的阴谋。

平均土壤N₂O排放14.50 g N₂阿哈⁻¹一天⁻¹观察NT系统在夏季,而情节在CT和草休闲系统N下沉₂O和通量−37.60−71.80 g N₂阿哈⁻¹一天⁻¹,分别。在秋天,情节在CT和NT系统土壤N₂O通量−−19.20和106.30 g N₂阿哈⁻¹一天⁻¹分别,而草地休耕土地意味着土壤N₂O排放122.0 g N₂阿哈⁻¹一天⁻¹(表4)。在冬天,情节在CT系统意味着土壤N₂O排放45.05 g N₂阿哈⁻¹一天⁻¹草,而NT和休耕的土地是N的下沉₂O通量的−−19.27和14.95 g N₂阿哈⁻¹一天⁻¹,分别。

季节性变化土壤N₂O通量已经被其他研究人员报道。我们的结果与淡橙色的发现协议和迪克报道,季节性N [20]₂O N损失chisel-tilled情节一般都显著高于NT的情节。淡橙色和迪克[20]也报道每日平均N₂O排放从0.1到326 g N₂阿哈⁻¹一天⁻¹在玉米/大豆(大豆l .) /小麦(小麦l .) /毛叶苕子(野豌豆属摘要罗斯)旋转研究季节性N₂O N损失最高连续玉米情节和最低的大豆的情节。拉米et al。46)在N发现显著的季节性变化₂在东部玉米带土壤O排放,而Almaraz et al。48N]发现更高₂O通量在春季降水事件相关的研究在魁北克。在我们的研究中,我们并没有发现明显的土壤N之间的相关性₂O通量和土壤温度和水分条件下,在测量。

意思是N₂O通量季节在研究期间显示CT和草地休闲地块2.31和21.42 g N的净排放量₂阿哈⁻¹一天⁻¹分别,而情节在NT系统净水池的大气N₂的平均流量阿−21.84 g N₂阿哈⁻¹一天⁻¹(表4)。我们的研究在迪凯特粉砂壤土土在北阿拉巴马州因此表明,虽然CT系统可以是一个微不足道的土壤CH来源₄,它可以土壤N的一个重要来源₂啊,这是一种强有力的温室气体比CH₄。另一方面,一个NT耕作制度可以减少农业的贡献CH₄和N₂啊,因为情节在NT下水槽的CH₄和N₂o .在中西部地区,Kessavalou et al。49)报道,至少一个NT休闲系统表现出威胁导致大气质量的恶化由于更大的CH₄吸收和减少N₂O排放。

与我们的研究结果相反,Almaraz et al。48)建议从CT NT系统魁北克的沉重的土壤条件下可能会增加温室气体的贡献主要是N的增加的结果₂O发射。然而,上面的作者指出,这种负面影响的NT可以减少高降水期间避免施肥,从而表明结果的影响主要是由于在施肥时土壤水分条件。据Mosier et al。43),N₂O排放可以变量取决于土壤水分条件下,N矿化,和植物群落动态,这可以解释报告变化的影响耕作系统N₂O排放。

收到AN-SI情节,PL-SA, PL-BA N₂O排放的240.25,20.51,和19.20 g N₂阿哈⁻¹一天⁻¹分别在春天,而情节获得sa, PL-SI,控制块N₂O下沉(表4)。土壤中N没有显著差异₂O通量之间的情节收到PL-SA和PL-BA在春天。在夏天,情节获得sa, AN-SI, PL-BA和N的控制块净水槽₂啊,而情节获得PL-SI和PL-SA N₂O排放86.43和117.09 g N₂阿哈⁻¹一天⁻¹,分别。在秋天,情节收到sa, PL-SA, PL-BA和N的控制块下沉₂啊,而情节获得AN-SI和PL-SI N₂O排放211.48和168.32 g N₂阿哈⁻¹一天⁻¹分别为(表4)。在冬天,情节获得PL-SA 150公斤N公顷⁻¹PL-BA, N的控制块下沉₂啊,而情节获得sa, AN-SI, PL-SI大N₂O排放的735.00,89.40,和186.98 g N₂阿哈⁻¹一天⁻¹分别为(表4)。

平均在耕作和N肥治疗,N₂O氧化物的排放32.14和21.37 g N₂阿哈⁻¹一天⁻¹观察在春天和冬天,而在夏季和秋季,N的情节是汇吗₂O和通量−30.23−7.23 g N₂阿哈⁻¹一天⁻¹分别为(表4)。意思是土壤N₂O通量平均在每一个氮肥处理对季节在研究期间显示0 N控制和PL-BA治疗是巨大的净水槽N₂O通量约−141.63 g N₂阿哈⁻¹一天⁻¹,而所有情节在无机肥料治疗,PL-SA, PL-SI治疗有净N₂O排放(表4)。三个最高累积土壤N₂O排放在情节获得sa (173.68 g N₂阿哈⁻¹一天⁻¹),PL-SI (100.55 g N₂阿哈⁻¹一天⁻¹)和AN-SI (55.19 g N₂阿哈⁻¹一天⁻¹)。

N的含量₂O发出土壤取决于土壤属性之间复杂的相互作用(如土壤通气状况、温度和碳可用性、土壤质地),氮肥的类型和管理前作物,残留管理和其他农业实践以及流行的气候条件(50,51]。尽管N的一个来源₂O,土壤也可以消除大气N₂O有利条件下N₂O(减少52,53]。虽然这可能是唯一的一个小水池在全球范围内,消除N₂O在平流层是如此缓慢,即使是很小的土壤水槽可以大大有助于减少大气N的停留时间₂O (51]。目前缺乏文献记录土壤作为水槽(N)的行为₂O是最有可能是因为当前的研究在农业生态系统不仅设计,也更关注测量土壤、N的排放₂O与土壤N₂O吸收,因为排放与气候变化有关。

我们的研究结果清楚地表明,情节也收到了化肥土壤N的净排放国₂O不管应用程序的方法。作为中间产生一氧化二氮在土壤硝化和反硝化过程中(11,54,55]。因此N应用程序,尤其是无机肥料没有来源₃- N是现成的土壤中可以通常导致更多的N₂O排放控制块相比,由高N表示₂O通量在情节中收到150公斤N公顷⁻¹使用土壤表面或合并应用程序的方法。同样,在加拿大,粘土Chantigny et al。56土壤N]发现明显更大的累积₂设计的排放矿物肥料处理土壤相比,液体猪的粪便,也表明土壤N₂O生产主要是由可用性的₃- n在土壤中。尽管使用土壤氮肥的PL合并(150公斤N公顷⁻¹PL-SI)应用方法有负面的意思是土壤CH₄−14.97 g CH的通量₄哈⁻¹一天⁻¹高的意思是N₂O的排放100.55 g N₂阿哈⁻¹一天⁻¹表明这种治疗是不可持续的。另一方面,地下乐队PL导致网络应用- CH₄和N₂O−8.36 g CH的通量₄哈⁻¹一天⁻¹和−147.94 g N₂阿哈⁻¹一天⁻¹,这表明地下乐队应用PL可以减少农业可持续的家禽废弃物管理实践对大气中温室气体的贡献。

有趣的是,阴谋与表面应用PL (PL-SA治疗),这是PL应用NT系统的标准做法,是CH的净水池₄和小型发射器的土壤N₂在研究期间。这表明,鉴于PL的其他好处,如为植物的生长提供养分,提高土壤质量通过直接添加土壤C和N [1),表面应用PL覆盖作物残留土壤掺入相比可以更加环保。然而,明显高于CH的额外好处₄和N₂O吸收观察与地下乐队应用PL的好处远远超过表面应用PL,这意味着地下乐队应用程序可能是最好的动物粪便管理策略减少农业温室气体的排放。

在无氧或高土壤水分条件下,不₃从N - N施肥与PL等有机肥料N的增加速度₂O从土壤反硝化作用从而导致生产排放的N₂o . N₂O生产从脱氮是重要的,O₂消耗土壤中的微生物必须超过O₂扩散进入土壤,从而创建微型网站的乏氧生活57]。有机物质在动物粪便可以增加土壤矿物水孔隙空间百分比可以减少土壤通气和减少O₂扩散进入土壤从而导致厌氧条件。林恩和多兰29日]发现毛孔更高比例的水在NT土壤反映在更高的N₂生产和N施肥增加N O₂O生产无论耕作系统。

在这项研究中,我们发现,N₂O排放的正上方PL乐队一般都高于那些PL与土壤混合在SA或SI方法,也就是说,在没有PL乐队。这是由于这样的事实,地下乐队PL应用程序的应用程序集中的PL窄带钢(宽4.4厘米)的深度约7厘米的土壤表面97厘米带间距。这增加的C和N基板在一个狭小的区域,因此增加的数量₃PL的矿化。家禽垃圾也会造成土壤持有更多的水和保留水分的时间更长,从而增加百分比的矿化率和水孔隙空间,促进厌氧条件促进N₂O生产从脱氮。然而,尽管较高的N₂O排放PL乐队的正上方,每个情节N“有效”₂O通量,考虑到这一事实PL乐队只覆盖土壤的狭窄阴谋,明显低于N₂O通量在情节中收到PL使用土壤合并方法。

恩格尔et al。58)报道,放置尿素在巢或乐队导致延迟但长期土壤N₂O排放相比表面广播应用程序在阿姆斯特丹粉砂壤土土壤在蒙大拿。在沃基根粉砂壤土土在明尼苏达州,Venterea et al。47)报道,表面广播尿素NT系统导致更高的N₂O排放与CT相比,而土壤注入无水氨导致更高的N₂O在CT系统排放。Alluvione et al。59粪肥]发现矿化缓慢经过春天减少N₂O排放相比尿素后,结合N₂O和有限公司₂通量,堆肥减少了有限公司₂相当于排放量49%尿素的应用程序。Rochette et al。60N]发现双₂O排放在NT情节相比,在重粘土里耕作过的但没有发现壤土土壤耕作系统之间的区别。

一些研究报道高N₂O排放在NT CT相比,种植制度(61年- - - - - -63年),而一些研究发现低排放NT土壤耕作系统(或没有区别64年,65年]。Sistani et al。66年)报道,应用废水注射液体肥料在土壤表面导致高架CH₄排放控制治疗相比,特鲁里街等。67年)发现,减少耕作和浅N放置深度降低₂O排放在加拿大东部的一个粘壤土土。上面讨论的变化研究结果表明,土壤和肥料管理实践会导致不同的反应土壤温室气体排放取决于土壤类型、土壤肥料类型和环境条件。因此,不同地区特有的耕作和肥料管理实践来需要开发和评估以达到减少农业温室气体排放的目标在地方、区域和全球尺度。

4所示。结论

有明显的季节性变化土壤CH₄和N₂O排放在耕作和N肥治疗在阿拉巴马州北部玉米情节。意思是土壤CH₄通量季节为期两年的研究期间在CT和NT系统没有显著不同。意思是土壤CH₄和N₂O通量平均值耕作和N肥季节治疗和显示,CH的情节净水池₄和净排放的N₂在为期两年的研究期间。平均季节,情节在NT下净水槽土壤N₂O,而CT情节和草地休闲地块土壤N的净排放国₂o .情节,收到一封土壤肥料净排放CH₄和N₂啊,在研究期间,无论应用程序方法,而情节获得PL肥料是CH的净水池₄,无论应用程序的方法。PL使用土壤表面或合并应用程序块的方法是N的净排放国₂啊,虽然情节获得PL使用地下乐队应用方法是N的净水池₂o .我们的研究表明,使用地下乐队应用PL是最有前途的环境可持续家禽废弃物减少CH的应用方法₄和N₂O农业土壤排放在NT和CT玉米生产系统在北阿拉巴马州的迪凯特的土壤。

确认

美国农业部提供的金融支持这个项目/国家粮食和农业研究所,格兰特没有竞争力。2007 - 35112 17857。作者想扩展他们的感谢和感激的人员温弗雷德托马斯农业试验站在淡褐色绿色阿拉巴马州协助耕作操作和各种其他项目活动。

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