陳　慧，高麗萍，廖慶喜，張青松，肖文立，魏國粱，廖宜濤

肥料減量深施對(duì)土壤N2O排放和冬油菜產(chǎn)量的影響

陳慧，高麗萍，廖慶喜，張青松，肖文立，魏國粱，廖宜濤※

（1.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，武漢 430070；2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部長江中下游農(nóng)業(yè)裝備重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430070）

為揭示肥料深施條件下減量施肥對(duì)土壤N2O排放及作物產(chǎn)量的影響，提出有效的減氮減排及增產(chǎn)增效措施，該研究以冬油菜為對(duì)象，設(shè)置肥料深施條件下當(dāng)?shù)赝扑]緩釋肥量（750 kg/hm2，N-P2O5-K2O:25-7-8）的100%（DF100）、80%（DF80）和60%（DF60）3個(gè)施肥水平，以地表撒施當(dāng)?shù)赝扑]緩釋肥量（BF100）和不施肥（F0）為對(duì)照，共5個(gè)處理；采用靜態(tài)箱-氣相色譜法對(duì)N2O排放進(jìn)行原位監(jiān)測(cè)，分析不同施肥處理對(duì)土壤N2O排放、土壤充水孔隙率（Water-Filled Pore Space, WFPS）、土壤溫度及冬油菜產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明：較地表撒施相比，肥料深施土壤N2O排放量增加了13.3%，但不顯著（>0.05）；冬油菜產(chǎn)量顯著增加了20.1%，肥料偏生產(chǎn)力（Partial Factor Productivity，PFP）和農(nóng)學(xué)利用率（Agronomic Efficiency，AE）分別顯著提高了20.1%和31.9%（<0.05）。減量施肥顯著減小了土壤N2O排放、冬油菜產(chǎn)量及肥料利用率（<0.05），DF100處理較DF80、DF60和F0處理土壤N2O排放量分別增加了22.7%、42.5%和153.7%；DF100處理冬油菜產(chǎn)量分別是DF80、DF60和F0處理的1.30、2.24和3.24倍；DF100處理較DF80和DF60處理PFP分別增加了3.8%和34.5%且AE分別增加了19.7%和201.3%。綜合考慮產(chǎn)量和溫室效應(yīng)，在深施當(dāng)?shù)赝扑]緩釋肥施用量的基礎(chǔ)上能夠適當(dāng)減量施肥，但需高于600 kg/hm2。該研究為冬油菜區(qū)N2O減排及油菜機(jī)械化直播種植合理施肥提供參考。

土壤；肥料；N2O排放；深施肥；減量施肥；冬油菜

0 引 言

溫室氣體引起的全球氣候變暖是重要的環(huán)境問題，氧化亞氮（N2O）是重要的溫室氣體之一，其在100年時(shí)間尺度上的全球增溫潛勢(shì)是二氧化碳（CO2）的265倍[1]，是平流層臭氧的最主要破壞者。農(nóng)田土壤是N2O的重要排放源，2007－2016年，農(nóng)田土壤N2O排放量（以N2O-N計(jì)）高達(dá)（3.3±1.1）×106t/a，占全球土壤N2O排放總量的33%[2]。施肥在農(nóng)田土壤N2O排放中起著至關(guān)重要的作用，農(nóng)田施肥引發(fā)的N2O排放占土壤總N2O排放增量的70%[3]，是全球土壤N2O排放量增加的主要人為因素。前人研究表明，隨著施肥量增加，農(nóng)田土壤N2O排放量在不斷增加[4]。因此，合理施肥是減少人為因素導(dǎo)致N2O排放的關(guān)鍵[2]。

當(dāng)前中國普遍存在施肥量過多的現(xiàn)象，2018年農(nóng)作物化肥用量達(dá)到340.8 kg/hm2，遠(yuǎn)高于世界平均施用水平120 kg/hm2。肥料的盲目過量施用不僅會(huì)致使農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量下降，還會(huì)引起土壤酸化、水體污染及溫室氣體排放等環(huán)境問題[5]。減量施肥能夠減小土壤N2O排放，被認(rèn)為是一項(xiàng)有效的N2O減排措施；但減量施肥同時(shí)會(huì)帶來作物一定程度的減產(chǎn)[6]，如何協(xié)調(diào)作物產(chǎn)量和生態(tài)環(huán)保間矛盾是作物種植環(huán)節(jié)中難以突破的瓶頸。肥料深施是指將肥料施到作物根系密集、活力最強(qiáng)的土層[7]；與地表撒施相比，肥料深施通過抑制NH3揮發(fā)和氮徑流[8]，顯著提高了N素利用效率并減少N素?fù)p失，最終增加作物產(chǎn)量[7,9]?？梢姡柿仙钍┠軌蜉^好地補(bǔ)償減量施肥帶來的減產(chǎn)效應(yīng)。目前，肥料深施條件下減量施肥對(duì)水稻、小麥、玉米等作物產(chǎn)量影響開展了研究，但其對(duì)農(nóng)田土壤N2O排放的研究仍不足；研究深施肥條件下減量施肥對(duì)農(nóng)田土壤N2O排放及作物產(chǎn)量的影響將為農(nóng)田增產(chǎn)減排措施的制定提供依據(jù)。

油菜是中國種植面積最大的油料作物，2018年全國油菜種植面積達(dá)655.1萬hm2。同時(shí)，油菜也是中國長江流域主要的冬季作物，其種植面積占全國油菜種植面積的85%以上，種植模式以稻油輪作、水旱交替為主。研究發(fā)現(xiàn)，水旱輪作系統(tǒng)N2O排放主要集中在旱季作物生長期，油菜季N2O排放量占整個(gè)輪作期N2O排放總量的65%[10]。因此，研究稻油種植模式下冬油菜農(nóng)田N2O排放能為準(zhǔn)確估算中國油菜農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)N2O排放提供地區(qū)觀測(cè)數(shù)據(jù)。本文以油菜為試驗(yàn)材料，研究肥料深施條件下減量施肥對(duì)長江流域稻油輪作模式下冬油菜農(nóng)田土壤N2O排放、水分和溫度的影響，結(jié)合作物產(chǎn)量及肥料利用率，以期探索出有效的減氮減排及增產(chǎn)增效措施，為深入研究冬油菜區(qū)N2O減排及油菜機(jī)械化直播種植合理施肥提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2019年10月至2020年5月在湖北省監(jiān)利縣水稻-油菜（輪作）全程機(jī)械化生產(chǎn)示范基地進(jìn)行，試驗(yàn)地位于113°01′14″E，29°48′47″N，海拔29 m。該區(qū)域常年為水稻-油菜水旱輪作種植模式；地處長江中游，屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，年均日照時(shí)數(shù)約2 000 h，年均降雨量約1 226 mm，年均氣溫為16.3 ℃，無霜期平均為255 d。土壤類型為水稻土，試驗(yàn)前測(cè)得0～10 cm土層內(nèi)土壤容重為1.13 g/cm3，pH值為6.91。氣象數(shù)據(jù)采用與試驗(yàn)點(diǎn)最近的，位于監(jiān)利縣紅城鄉(xiāng)新港村（112°54′16″E，29°52′31″N）的國家氣象觀測(cè)站采集到的數(shù)據(jù)（http://data.cma.cn/）；冬油菜生長季內(nèi)日均氣溫在1.8～28.0 ℃之間變化，累計(jì)降雨量達(dá)480 mm（圖1）。

圖1 冬油菜生長季降雨量和平均氣溫日變化

1.2 試驗(yàn)材料與設(shè)計(jì)

1.2.1 供試材料

供試作物為優(yōu)質(zhì)雙低油菜，品種為華油雜62，由湖北國科高新技術(shù)有限公司生產(chǎn)。

供試肥料為油菜專用緩釋配方肥—宜施壯，肥料總養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥40.0%，其中N、P2O5、K2O和中微量元素（B、Ca、Mg、Zn、S）配比為25:7:8:5；由華中農(nóng)業(yè)大學(xué)研制、湖北宜施壯農(nóng)業(yè)科技有限公司生產(chǎn)。

供試機(jī)械采用由華中農(nóng)業(yè)大學(xué)研制的2BFQ-6型油菜精量聯(lián)合直播機(jī)和主動(dòng)式防堵深施肥裝置[11]，一次性完成開溝、種床旋耕、精量播種、同步深施肥、覆土等作業(yè)，施肥深度合格率達(dá)到93.3%。直播機(jī)主要工作參數(shù)為：排種器類型為正負(fù)氣壓組合式單粒精量排種器[12]、工作幅寬2 m、播種行數(shù)6行（即1廂6行作物）、行距28 cm、播種深度10～20 mm；廂溝呈梯形，溝上口寬、溝底寬和溝深平均分別為30、22和12 cm，用于田間排水。

1.2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

參照宜施壯和深施肥的節(jié)肥效應(yīng)，本研究中機(jī)械同步深施肥條件下減量施肥以20%為梯度水平，按照當(dāng)?shù)赝扑]緩釋肥量（750 kg/hm2）的100%、80%和60%設(shè)置3個(gè)施肥水平，分別記為DF100、DF80和DF60，施肥深度為10 cm；以地表撒施當(dāng)?shù)赝扑]緩釋肥量（深施肥對(duì)照，BF100）和不施肥（空白對(duì)照，F(xiàn)0）為對(duì)照，共計(jì)5個(gè)處理；各處理氮、磷和鉀養(yǎng)分含量見表1。每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)，采用完全隨機(jī)設(shè)計(jì)。一廂作為一個(gè)重復(fù)，每廂采樣測(cè)試有效面積（去除播種機(jī)作業(yè)啟停段作業(yè)區(qū)域）為60 m2（30 m×2 m）。油菜于2019年10月10日播種，播種量為4.5 kg/hm2；肥料在播種時(shí)一次性基施，不再追肥，采用側(cè)位施肥方式（肥料位于種子側(cè)下方），其他田間管理按當(dāng)?shù)剞r(nóng)作習(xí)慣進(jìn)行；于2020年5月3日收獲，生育期共206 d。

表1 不同施肥處理下氮、磷和鉀養(yǎng)分含量

注：DF100、DF80和DF60分別表示深施當(dāng)?shù)赝扑]緩釋肥量（750 kg·hm-2，N-P2O5-K2O:25-7-8）的100%、80%和60%，BF100和F0分別表示地表撒施當(dāng)?shù)赝扑]緩釋肥量和不施肥，下同。

Note: DF100, DF80, and DF60 meant 100%, 80%, and 60% of the local recommended slow-release fertilizer (750 kg·hm-2, N-P2O5-K2O:25-7-8) under deep fertilization, respectively. BF100 and F0 meant broadcast with the local recommended slow-release fertilizer and no fertilizer, respectively, the same as below.

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

N2O排放通量測(cè)定采用靜態(tài)暗箱-氣相色譜法。采樣箱由底座、中段箱和頂箱構(gòu)成。底座（50 cm×50 cm×15 cm）由不銹鋼材料制成，嵌入土壤10 cm深；底座上面附有凹槽，采樣時(shí)注水密封以隔絕箱外環(huán)境。中段箱（50 cm × 50 cm×70 cm）和頂箱（50 cm×50 cm×50 cm）均用6 mm厚的聚氯乙烯材料制成且均用海綿與錫箔紙包裹箱體外表面，防止取樣期間因?yàn)殛柟庹丈鋵?dǎo)致箱內(nèi)溫度發(fā)生劇烈變化。中段箱頂部有密封水槽，可根據(jù)作物生長高度適時(shí)增加；頂箱頂部安裝有小風(fēng)扇以保證箱內(nèi)氣體均勻，且安裝有溫度計(jì)以觀測(cè)箱內(nèi)溫度。取樣時(shí)間自2019年10月20日開始，苗期平均每8 d采集一次氣體，花期至成熟期平均每17 d采集一次氣體。本研究中，采樣工作在當(dāng)?shù)貢r(shí)間早上9:00－11:00進(jìn)行，具體時(shí)間為關(guān)箱后的0、10、20和30 min時(shí)刻利用帶有三通閥的60 mL注射器進(jìn)行4次氣體采集，每次采集50 mL氣體。氣體樣品采用預(yù)先抽好真空且配有硅橡膠塞式密封蓋的玻璃瓶（容積10 mL）存儲(chǔ)、運(yùn)輸，利用安捷倫氣相色譜儀（AgilentTechnologies 7890A GC System，美國）進(jìn)行室內(nèi)N2O濃度測(cè)定。去除奇異點(diǎn)，使4個(gè)樣品濃度測(cè)量值隨時(shí)間的線性回歸系數(shù)2≥0.90。N2O排放通量采用如下公式計(jì)算[13]：

式中為N2O氣體排放通量，g/(m2·h)；是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體密度，g/cm3；為箱體高度，m；為箱內(nèi)溫度，℃；為N2O氣體體積分?jǐn)?shù)，L/L；為時(shí)間間隔，h。

除去播種后第44、89和101天，每次氣體采集時(shí)利用土鉆在各廂面設(shè)定采樣區(qū)的首、中、末端3點(diǎn)采集土樣，將其混合作為該重復(fù)的土樣，用烘干法測(cè)定0～10 cm深度層土壤質(zhì)量含水率，然后轉(zhuǎn)換成土壤充水孔隙率（Soil Water-Filled Pore Space，WFPS，%）：

式中為土壤質(zhì)量含水率，%；為土壤容重，g/cm3。

每次氣體采集同時(shí)，用地溫計(jì)測(cè)定土壤10 cm深度處溫度。

待油菜成熟后，各重復(fù)廂面上選擇2個(gè)1.12 m×1.12 m方形區(qū)域進(jìn)行收獲、曬干和脫粒等工序后，測(cè)定油菜產(chǎn)量，取各重復(fù)產(chǎn)量的平均值作為該處理的產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

使用Excel 2010軟件處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)；PASW Statistics18.0軟件進(jìn)行方差分析和相關(guān)性分析，顯著性水平為=0.05；采用OriginPro 8.5軟件作圖并求各處理N2O的累積排放量。土壤N2O的溫度敏感系數(shù)（10），即溫度增加10 ℃土壤N2O改變的熵，采用10=e10b進(jìn)行計(jì)算，其中，為溫度響應(yīng)系數(shù)。

單產(chǎn)N2O累積排放量（Yield-scaled N2O emissions，N2O，g/kg）：

式中為全生育期土壤N2O累積排放量，kg/hm2；為油菜產(chǎn)量，kg/hm2。

N2O排放系數(shù)（N2O emission factor，，%）：

式中C和0分別為施肥和不施肥處理全生育期土壤N2O累積排放量，kg/hm2；F為施氮量，kg/hm2。

肥料利用率用肥料偏生產(chǎn)力（Partial Factor Productivity， PFP，kg/kg）和農(nóng)學(xué)利用率（Agronomic Efficiency，AE，kg/kg）表征，計(jì)算方法如下：

式中Y和0分別為施肥和不施肥處理油菜產(chǎn)量，kg/hm2；為肥料純養(yǎng)分（分別指氮、磷、鉀）投入量，kg/hm2。

2 結(jié)果與分析

2.1 肥料減量深施對(duì)土壤N2O排放的影響

冬油菜整個(gè)生長季，不同施肥處理土壤N2O排放的季節(jié)變化有明顯的時(shí)間變異性（圖2）。從圖2a可知，播種后37 d內(nèi)，N2O排放通量呈大幅下降的趨勢(shì)，由40.12～85.14g/(m2·h)逐漸降至3.78～10.52g/(m2·h)；37 d后，各處理土壤N2O排放通量均維持在較低水平，在0.76～17.92g/(m2·h)范圍內(nèi)波動(dòng)（圖2a）。處理間對(duì)比發(fā)現(xiàn)，在當(dāng)?shù)赝扑]緩釋肥用量條件下，播種后20 d內(nèi)，肥料深施處理（DF100）土壤N2O排放通量要小于肥料地表撒施處理（BF100），DF100處理N2O通量均值較BF100處理小14.6%；20 d后，DF100處理土壤N2O排放通量在大多數(shù)時(shí)間內(nèi)要大于BF100處理，DF100處理N2O通量均值較BF100處理高44.6%。就冬油菜整個(gè)生育期N2O通量均值而言，DF100處理比BF100處理高10.8%。此外，在相同施肥深度條件下，減量施肥減小了土壤N2O排放通量，DF100處理N2O通量均值分別是DF80、DF60和F0處理的1.30、1.55和2.45倍。

圖2 冬油菜生長季不同施肥處理N2O排放通量和N2O累積排放量的動(dòng)態(tài)變化

各處理土壤N2O累積排放量隨播種后天數(shù)增加呈逐漸增加的趨勢(shì)（圖2b），表現(xiàn)為土壤是N2O的排放源。肥料深施對(duì)冬油菜田土壤N2O累積排放量未產(chǎn)生顯著影響（>0.05），而減量施肥顯著減小了土壤N2O累積排放量（<0.01）。不同施肥處理全生育期土壤N2O累積排放量在0.26～0.65 kg/hm2范圍變化，且37 d內(nèi)各處理N2O排放量占全生育期N2O累積排放量的38.7%～48.4%（圖2b）。全生育期土壤N2O累積排放量平均值以DF100處理最大，較BF100、DF80、DF60和F0處理分別增加了13.3%、22.7%、42.5%和153.7%（圖2b，表2）。相同施肥量水平下，肥料深施顯著增加了N2O排放系數(shù)（<0.05），DF100處理N2O排放系數(shù)是BF100處理的1.24倍；相同施肥深度條件下，減量施肥顯著減小了N2O排放系數(shù)（<0.05），DF100處理N2O排放系數(shù)較DF80和DF60處理分別增加了15.2%和18.1%。

表2 不同施肥處理全生育期N2O累積排放量（C）、N2O排放系數(shù)（f）、冬油菜產(chǎn)量及單產(chǎn)N2O累積排放量（Y-SN2O）

注：不同小寫字母代表處理間差異顯著。ns代表方差分析不顯著；*代表顯著（<0.05）；**代表極顯著（<0.01），下同。

Note:Different lowercase letters indicate significant differences among treatments. ns means not significant; * means significant (<0.05); ** means extremely significant (<0.01), The same as below.

2.2 N2O排放通量與土壤水分和溫度的關(guān)系

冬油菜生長季，不同施肥處理WFPS和土壤溫度的動(dòng)態(tài)變化如圖3所示。播種后90 d內(nèi)，WFPS在冬油菜整個(gè)生長季相對(duì)較低，在39.3%～68.9%之間波動(dòng)；而90 d后，由于降雨較多（圖1），WFPS在冬油菜整個(gè)生長季相對(duì)較高，在81.7%～96.5%之間波動(dòng)（圖3a）。相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)，在土壤N2O排放劇烈（播種后37 d內(nèi)）及穩(wěn)定階段（播種37 d后），N2O排放通量均隨WFPS增加而增加，兩者間呈極顯著線性相關(guān)關(guān)系（N2O排放劇烈階段：N2O=1.976WFPS－74.337，=0.007；N2O排放穩(wěn)定階段：N2O=0.118WFPS－3.683，=0.006），決定系數(shù)分別達(dá)0.275和0.180，說明WFPS的變化在2個(gè)生長階段能夠分別解釋N2O排放通量27.5%和18.0%的變化。本研究中，各處理N2O通量最大值出現(xiàn)在WFPS為54.5%～56.2%時(shí)。

不同施肥處理土壤10 cm深度處溫度在冬油菜生長季內(nèi)整體呈“V”字型（圖3b），最低值出現(xiàn)在101 d，平均溫度為7.1 ℃（6.6～7.4 ℃）；而在10 d和收獲時(shí)（206 d）土壤溫度相對(duì)較高，平均溫度分別為26.6（24.7～27.7）和26.5 ℃（23.8～27.9 ℃）。相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)，在土壤N2O排放劇烈階段，N2O排放通量與土壤溫度呈極顯著線性正相關(guān)關(guān)系（N2O=4.085－50.424，=0.006；為土壤溫度），決定系數(shù)為0.285，說明此階段土壤溫度的變化可以解釋N2O排放通量28.5%的變化。在土壤N2O排放穩(wěn)定階段，N2O排放通量隨土壤溫度增加呈指數(shù)形式增加（N2O=1.950e0.057T），10為1.76；且土壤N2O排放通量與土壤溫度的相關(guān)性達(dá)到極顯著水平（=0.002），決定系數(shù)為0.173，說明土壤溫度的變化可以解釋N2O排放通量17.3%的變化。

圖3 冬油菜生長季不同施肥處理土壤充水孔隙率和土壤溫度的動(dòng)態(tài)變化

2.3 肥料減量深施對(duì)冬油菜產(chǎn)量的影響及綜合評(píng)價(jià)

肥料深施顯著增加了冬油菜產(chǎn)量（<0.05，表2），DF100處理冬油菜產(chǎn)量比BF100處理高20.1%。此外，減量施肥顯著減小了冬油菜產(chǎn)量（<0.01，表2），DF100處理冬油菜產(chǎn)量分別是DF80、DF60和F0處理的1.30、2.24和3.24倍。

肥料深施顯著提高了肥料利用率（<0.05，表3），較BF100處理相比，DF100處理增加了20.1% PFP和31.9% AE；減量施肥顯著減小了PFP和AE（<0.05），DF100處理較DF80和DF60處理PFP分別增加了3.8%和34.5%，AE分別增加了19.7%和201.3%（表3）。

從表2可以看出，肥料深施和施肥提高冬油菜產(chǎn)量的同時(shí)也導(dǎo)致N2O排放增加；但肥料深施減小了N2O，DF100處理N2O較BF100處理減小了5.0%。而隨著施肥量增加，N2O呈先增加后減小的趨勢(shì)（DF100

表3 不同施肥處理冬油菜氮、磷、鉀肥利用率

注：PFP和AE分別表示肥料偏生產(chǎn)力和農(nóng)學(xué)利用率。

Note: PFP and AE meant partial factor productivity and agronomic efficiency, respectively.

如何兼顧作物高產(chǎn)及溫室氣體減排是科研工作者密切關(guān)注的一個(gè)問題。由表2和表3可見，DF100處理N2O最低且肥料利用率最高，說明其增產(chǎn)減排潛能最好且肥料利用程度最高。因而，該試驗(yàn)地兼顧產(chǎn)量和累積N2O排放的基礎(chǔ)上，采用深施緩釋肥750 kg/hm2處理為較佳的管理模式。但當(dāng)考慮N2O排放量占施肥量的比例（即N2O排放系數(shù)）時(shí)，可在深施緩釋肥750 kg/hm2的基礎(chǔ)上有所減小，但需高于600 kg/hm2。

3 討 論

3.1 施肥對(duì)冬油菜田土壤N2O排放的影響

不同施肥處理土壤N2O排放通量在37 d內(nèi)呈現(xiàn)驟降的趨勢(shì)，之后氣體排放維持在較低水平（圖2a），這與不少研究學(xué)者的規(guī)律相似[14-15]。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因可能是由于水旱輪作系統(tǒng)旱作季N2O排放通量的峰值一般出現(xiàn)在施肥后伴隨降水時(shí)[16-17]。本研究中，試驗(yàn)只施基肥，油菜生育前期供N2O產(chǎn)生的基質(zhì)豐富[13]，為土壤硝化和反硝化微生物提供足夠的N源；加之降雨帶來合適的水分條件（WFPS為54.5%～56.2%，圖3a），利于硝化微生物活動(dòng)；導(dǎo)致了10 d時(shí)N2O氣體峰值的出現(xiàn)。10～37 d內(nèi)，隨著土壤溫度的降低（圖3b），加之作物對(duì)土壤養(yǎng)分的不斷吸收導(dǎo)致土壤中供N2O產(chǎn)生的基質(zhì)含量減小，引起N2O排放通量的不斷降低。而37 d后，尤其是90 d后，較高的土壤水分含量（WFPS>80%，圖3a）雖利于反硝化反應(yīng)的進(jìn)行，但供N2O產(chǎn)生的基質(zhì)含量較少，導(dǎo)致N2O排放維持在較低的水平。油菜生長中后期，降雨對(duì)N2O排放通量的影響不大，可能是因?yàn)橥寥篱L期處于相對(duì)厭氧狀態(tài)，不利于氣體排放，使N2O進(jìn)一步還原為N2。

肥料深施對(duì)土壤水分、無機(jī)氮含量、微生物數(shù)量、酶活性、有機(jī)質(zhì)分解等產(chǎn)生影響[7,9,18-21]，土壤生物和非生物因子的改變勢(shì)必導(dǎo)致土壤N2O排放的變化。但是，肥料深施對(duì)油菜田土壤N2O排放的影響研究仍較少。本研究發(fā)現(xiàn)，肥料深施較肥料地表撒施增加13.3%土壤N2O排放（表2），這與油菜[22-23]和小麥-玉米-大豆生態(tài)系統(tǒng)[19]等旱地農(nóng)田及部分稻田[24]的結(jié)果相似。張?jiān)婪嫉萚22]發(fā)現(xiàn)，氮肥條施和氮肥穴施（深約8 cm）較氮肥撒施分別增加37.2%和19.3%油菜田土壤N2O排放。Engel等[23]指出，肥料深施5 cm較肥料地表撒施平均增加89.6%油菜田土壤N2O排放。產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因一方面在于肥料地表撒施較肥料深施會(huì)引起較高的NH3揮發(fā)和地表徑流損失[25]，導(dǎo)致供N2O產(chǎn)生的土壤N含量（NH4+、NO2-和NO3-）減少[23,26]，進(jìn)而產(chǎn)生較低的氣體排放。另一方面，在肥料深施時(shí)土壤將可硝化肥料濃縮，增加N2O產(chǎn)生潛力[27]；加之氮肥深施處土壤水分含量大于表層土壤而O2濃度較低，利于反硝化反應(yīng)的進(jìn)行；同時(shí)，氮肥深施后肥料的相對(duì)集中使施肥處的土壤養(yǎng)分含量較高，水肥的耦合效應(yīng)促進(jìn)了N2O產(chǎn)生[23]。本文中，肥料深施土壤N2O排放雖高于肥料地表撒施，但在統(tǒng)計(jì)上未達(dá)顯著水平（>0.05，表2）；這可能是由于深施肥對(duì)N2O的作用受到土壤性質(zhì)、試驗(yàn)條件和肥料本身性質(zhì)等因素的影響。

施肥量通過改變土壤中反應(yīng)底物濃度及供N2O產(chǎn)生的基質(zhì)含量來影響土壤N2O排放的變化。本研究中，減量施肥顯著減小了冬油菜田土壤N2O排放（表2）；這與前人研究的規(guī)律相一致[23,28]。Engel等[23]指出，肥料地表撒施和深施條件下施氮量200 kg/hm2處理油菜田土壤N2O排放量分別是施氮量100 kg/hm2處理的1.70和2.97倍。杜婭丹等[28]的溫室小區(qū)試驗(yàn)表明，施氮量250 kg/hm2處理芹菜地土壤N2O通量均值分別是施氮量200和150 kg/hm2處理的1.9和3.7倍。土壤NO3-含量、硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌數(shù)量均與土壤N2O排放通量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系[28]；減量施肥減小了土壤NO3-含量、硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌數(shù)量[28]，進(jìn)而抑制了土壤N2O排放。

3.2 土壤N2O排放對(duì)土壤水分和溫度的響應(yīng)

土壤水分影響土壤的通氣狀況、氮素轉(zhuǎn)化速率、微生物活性、酶活性、無機(jī)氮在土壤中的分布等，進(jìn)而對(duì)土壤N2O的產(chǎn)生與排放產(chǎn)生影響。本研究中，在氣體排放劇烈及穩(wěn)定階段，土壤N2O排放通量與WFPS均呈極顯著線性正相關(guān)關(guān)系，N2O通量主峰值出現(xiàn)在WFPS為54.5%～56.2%時(shí)（圖2a，圖3a）；這與不少研究學(xué)者的結(jié)果相似[14,28]。當(dāng)WFPS小于60%時(shí)，硝化細(xì)菌活性隨WFPS增加而增加，導(dǎo)致土壤N2O排放呈增長的趨勢(shì)。而當(dāng)WFPS大于60%時(shí)，由于擴(kuò)散速率受到嚴(yán)重限制，硝化作用的O2和CO2底物的可用性會(huì)下降，導(dǎo)致土壤N2O排放呈降低的趨勢(shì)。

土壤溫度影響土壤微生物活性及有機(jī)質(zhì)分解速率，進(jìn)而影響N2O產(chǎn)生。前人研究表明，15～35 ℃是硝化作用微生物活動(dòng)的適宜溫度范圍，<5或>40 ℃都抑制硝化作用發(fā)生；反硝化微生物所要求的適宜溫度為5～75 ℃[17]。本研究中，各處理土壤溫度在6.6～27.9 ℃范圍內(nèi)變化，其與土壤N2O排放通量呈正相關(guān)關(guān)系，這與前人研究結(jié)果相一致[28]。土壤溫度增加促進(jìn)了土壤N2O排放，一方面可能是由于土壤溫度增加促進(jìn)了土壤呼吸[29]，由此造成的厭氧環(huán)境促進(jìn)了土壤反硝化作用；另一方面是由于土壤溫度增加提高了土壤的礦化速率，基質(zhì)可利用性的提高增加了土壤N2O排放。

3.3 施肥對(duì)冬油菜產(chǎn)量的影響

肥料深施通過將肥料施到土壤特定層次，易于作物根系吸收利用，被證實(shí)具有較好的增產(chǎn)效應(yīng)。本研究中，DF100處理比BF100處理冬油菜產(chǎn)量高20.1%（表2）；這與一些油菜作物的研究結(jié)果相似[7,22]。谷曉博等[7]通過盆栽試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，地下10 cm施肥較地表施肥冬油菜產(chǎn)量平均增加了46.8%，這與作物地上部干物質(zhì)量、主根干質(zhì)量、養(yǎng)分吸收、單株分枝數(shù)、單株角果數(shù)及千粒質(zhì)量的增加密切相關(guān)。Su等[9]發(fā)現(xiàn)，較肥料地表?xiàng)l施相比，肥料深施10 cm促進(jìn)了作物根系生長及對(duì)N、P和K的養(yǎng)分吸收，進(jìn)而增加了冬油菜產(chǎn)量。肥料深施對(duì)作物的影響首先表現(xiàn)在改善了根系生長及生理性狀[7,9]，進(jìn)而促進(jìn)了作物對(duì)土壤養(yǎng)分和水分的吸收與利用，最終提高了產(chǎn)量[21,30-32]。

在當(dāng)前國家提倡化肥零（負(fù)）增長的大背景下，如何保持高產(chǎn)量水平的同時(shí)減少肥料的投入是當(dāng)今面臨的一個(gè)挑戰(zhàn)。基于此，國內(nèi)外學(xué)者就減量施肥對(duì)作物產(chǎn)量影響研究做了大量工作。杜婭丹等[28]指出，在充分灌水條件下，隨著施氮量減小，溫室番茄產(chǎn)量在不斷降低。Devkota等[33]總結(jié)到，減量施氮減小了帕爾帕區(qū)和納瓦帕拉希區(qū)小麥產(chǎn)量及納瓦帕拉希區(qū)油菜產(chǎn)量。谷曉博等[34]發(fā)現(xiàn)，在0～240 kg/hm2施氮量范圍內(nèi)，2014－2015和2015－2016年試驗(yàn)中冬油菜產(chǎn)量隨施氮量的減小而顯著減小。這與本研究的規(guī)律相似，較推薦施肥量相比，減量施肥均不同程度的減小了冬油菜產(chǎn)量（表2）。減量施肥減小了作物生物量積累、根系生長、光合速率、植物養(yǎng)分吸收等[33-34]，進(jìn)而對(duì)作物產(chǎn)量產(chǎn)生負(fù)效應(yīng)。

本研究發(fā)現(xiàn)，肥料深施減小了5.0%N2O，被認(rèn)為是一項(xiàng)獲得高產(chǎn)低排的有效措施，在生產(chǎn)實(shí)踐中被廣泛采用[7,9,22]。但本研究只比較了肥料深施10 cm與肥料地表撒施的土壤N2O排放及冬油菜產(chǎn)量的差異，未涉及不同施肥深度的影響；不同施肥深度條件增產(chǎn)減排效應(yīng)研究有待進(jìn)一步驗(yàn)證。與前人研究結(jié)果相似[23,28,33]，減量施肥減小N2O排放的同時(shí)帶來作物一定程度的減產(chǎn)，實(shí)際生產(chǎn)中在減量施肥時(shí)可以通過配合其他農(nóng)田管理措施（如肥料深施）達(dá)到穩(wěn)產(chǎn)減排的效應(yīng)。另外，土壤N2O排放與降雨量、氣溫、土壤質(zhì)地等氣象及土壤要素有關(guān)，而本研究錯(cuò)過了冬油菜蕾薹期，且只比較了一季試驗(yàn)中各處理間N2O排放及冬油菜產(chǎn)量差異，肥料減量深施條件下N2O排放特征及冬油菜產(chǎn)量的季節(jié)及年際間差異有待在將來的試驗(yàn)中完善和驗(yàn)證。

4 結(jié) 論

1）較肥料地表撒施相比，肥料深施土壤N2O排放量增加了13.3%，但不顯著（>0.05）；而冬油菜產(chǎn)量顯著增加了20.1%，肥料偏生產(chǎn)力和農(nóng)學(xué)利用率分別顯著提高了20.1%和31.9%（<0.05）。

2）減量施肥顯著減小了土壤N2O排放、冬油菜產(chǎn)量及肥料利用率（<0.05）。施緩釋肥750 kg/hm2處理土壤N2O排放量較施緩釋肥600、450和0 kg/hm2處理分別增加了22.7%、42.5%和153.7%；施緩釋肥750 kg/hm2處理油菜產(chǎn)量分別是施緩釋肥600、450和0 kg/hm2處理的1.30、2.24和3.24倍；施緩釋肥750 kg/hm2處理較施緩釋肥600和450 kg/hm2處理肥料偏生產(chǎn)力分別增加了3.8%和34.5%，農(nóng)學(xué)利用率分別增加了19.7%和201.3%。

3）該試驗(yàn)地在深施當(dāng)?shù)赝扑]緩釋肥施用量的基礎(chǔ)上適當(dāng)減量施肥，但需高于600 kg/hm2，可兼顧試驗(yàn)區(qū)冬油菜產(chǎn)量和肥料利用率，同時(shí)有效降低土壤N2O排放。

[1] IPCC. Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change[R]. Cambridge, United Kingdom and New York, USA: Cambridge University Press, 2013.

[2] 李玥，巨曉棠. 農(nóng)田氧化亞氮減排的關(guān)鍵是合理施氮[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2020，39(4)：842-851.

Li Yue, Ju Xiaotang. Rational nitrogen application is the key to mitigate agricultural nitrous oxide emission[J]. Journal of Agro-Environment Science, 2020, 39(4): 842-851. (in Chinese with English abstract)

[3] Tian H, Yang J, Xu R, et al. Global soil nitrous oxide emissions since the preindustrial era estimated by an ensemble of terrestrial biosphere models: Magnitude, attribution, and uncertainty[J]. Global Change Biology, 2019, 25: 640-659.

[4] 焦燕，黃耀，宗良綱，等. 氮肥水平對(duì)不同土壤N2O排放的影響[J]. 環(huán)境科學(xué)，2008，29(8)：2094-2098.

Jiao Yan, Huang Yao, Zong Lianggang, et al. Impact of different levels of nitrogen fertilizer on N2O emission from different soils[J]. Environmental Science, 2008, 29(8): 2094-2098. (in Chinese with English abstract)

[5] 唐漢，王金武，徐常塑，等. 化肥減施增效關(guān)鍵技術(shù)研究進(jìn)展分析[J]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2019，50(4)：1-19.

Tang Han, Wang Jinwu, Xu Changsu, et al. Research progress analysis on key technology of chemical fertilizer reduction and efficiency increase[J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2019, 50(4): 1-19. (in Chinese with English abstract)

[6] Qi D, Yan J, Zhu J. Effect of a reduced fertilizer rate on the water quality of paddy fields and rice yields under fishpond effluent irrigation[J]. Agricultural Water Management, 2020, 231: 105999.

[7] 谷曉博，李援農(nóng)，杜婭丹，等. 施肥深度對(duì)冬油菜產(chǎn)量、根系分布和養(yǎng)分吸收的影響[J]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2016，47(6)：120-128，206.

Gu Xiaobo, Li Yuannong, Du Yadan, et al. Effects of fertilization depth on yield, root distribution and nutrient uptake of winter oilseed rape (L.)[J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2016, 47(6): 120-128, 206. (in Chinese with English abstract)

[8] Liu T Q, Fan D J, Zhang X X, et al. Deep placement of nitrogen fertilizers reduces ammonia volatilization and increases nitrogen utilization efficiency in no-tillage paddy fields in central China[J]. Field Crops Research, 2015, 184: 80-90.

[9] Su W, Liu B, Liu X, et al. Effect of depth of fertilizer banded-placement on growth, nutrient uptake and yield of oilseed rape (L.)[J]. European Journal of Agronomy, 2015, 62: 38-45.

[10] 于亞軍，朱波，王小國，等. 成都平原水稻-油菜輪作系統(tǒng)氧化亞氮排放[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2008, 19(6): 1277-1282.

Yu Yajun, Zhu Bo, Wang Xiaoguo, et al. N2O emission from rice-rapeseed rotation system in Chengdu Plain of Sichuan Basin[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2008, 19(6): 1277-1282. (in Chinese with English abstract)

[11] 廖宜濤，高麗萍，廖慶喜，等. 油菜精量聯(lián)合直播機(jī)深施肥裝置設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2020，51(2)：65-75.

Liao Yitao, Gao Liping, Liao Qingxi, et al. Design and test of side deep fertilizing device of combined precision rapeseed seeder[J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2020, 51(2): 65-75. (in Chinese with English abstract)

[12] 廖宜濤，廖慶喜，王磊，等. 氣力式小粒徑種子精量排種器吸種效果影響因素研究[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2018，34(24)：10-17.

Liao Yitao, Liao Qingxi, Wang Lei, et al. Investigation on vacuum singulating effect influencing factors of pneumatic precision seed metering device for small particle size of seeds[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2018, 34(24): 10-17. (in Chinese with English abstract)

[13] 陳慧，侯會(huì)靜，蔡煥杰，等. 加氣灌溉溫室番茄地土壤N2O排放特征[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2016，32(3)：111-117.

Chen Hui, Hou Huijing, Cai Huanjie, et al. Soil N2O emission characteristics of greenhouse tomato fields under aerated irrigation[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2016, 32(3): 111-117. (in Chinese with English abstract)

[14] 陳慧，商子惠，王云霏，等. 灌水量對(duì)溫室番茄土壤CO2、N2O和CH4排放的影響[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2019，30(9)：3126-3136.

Chen Hui, Shang Zihui, Wang Yunfei, et al. Effects of irrigation amounts on soil CO2, N2O and CH4emissions in greenhouse tomato field[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2019, 30(9): 3126-3136. (in Chinese with English abstract)

[15] Tian D, Zhang Y, Mu Y, et al. The effect of drip irrigation and drip fertigation on N2O and NO emissions, water saving and grain yields in a maize field in the North China Plain[J]. Science of the Total Environment, 2017, 575: 1034-1040.

[16] 侯會(huì)靜，陳慧，楊士紅，等. 水稻控制灌溉對(duì)稻麥輪作農(nóng)田N2O排放的調(diào)控效應(yīng)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2015，31(12)：125-131.

Hou Huijing, Chen Hui, Yang Shihong, et al. Effects of controlled irrigation of paddy fields on N2O emissions from rice-winter wheat rotation systems[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2015, 31(12): 125-131. (in Chinese with English abstract)

[17] 蔡祖聰，徐華，馬靜. 稻田生態(tài)系統(tǒng)CH4和N2O排放[M]. 合肥：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2009.

[18] 蘇志峰，楊文平，杜天慶，等. 施肥深度對(duì)生土地玉米根系及根際土壤肥力垂直分布的影響[J]. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2016，24(2)：142-153.

Su Zhifeng, Yang Wenping, Du Tianqing, et al. Effect of fertilization depth on maize root and rhizosphere soil fertility vertical distribution in immature loess subsoil[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2016, 24(2): 142-153. (in Chinese with English abstract)

[19] Drury C, Reynolds D, Tan C W, et al. Emissions of nitrous oxide and carbon dioxide: Influence of tillage type and nitrogen placement depth[J]. Soil Science Society of America Journal, 2006, 70(2): 570-581.

[20] Ke J, He R, Hou P, et al. Combined controlled-released nitrogen fertilizers and deep placement effects of N leaching, rice yield and N recovery in machine-transplanted rice[J]. Agriculture, Ecosystems & Environment, 2018, 265: 402-412.

[21] Zhang M, Yao Y, Zhao M, et al. Integration of urea deep placement and organic addition for improving yield and soil properties and decreasing N loss in paddy field[J]. Agriculture, Ecosystems & Environment, 2017, 247: 236-245.

[22] 張?jiān)婪?，周煒，王子臣，? 氮肥施用方式對(duì)油菜生長季氧化亞氮排放的影響[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2013，32(8)：1690-1696.

Zhang Yuefang, Zhou Wei, Wang Zicheng, et al. Effects of nitrogen fertilizer application modes on nitrous oxide emissions during growing season of oilseed rape ()[J]. Journal of Agro-Environment Science, 2013, 32(8): 1690-1696. (in Chinese with English abstract)

[23] Engel R, Liang D L, Wallander R, et al. Influence of urea fertilizer placement on nitrous oxide production from a silt loam soil[J]. Journal of Environmental Quality, 2010, 39: 115-125.

[24] Linquist A B, Maria A, Adviento-Borbe M, et al. Fertilizer management practices and greenhouse gas emissions from rice systems: A quantitative review and analysis[J]. Field Crops Research, 2012, 135: 10-21.

[25] Banger K, Wagner-Riddle C, Grant B B, et al. Modifying fertilizer rate and application method reduces environmental nitrogen losses and increases corn yield in Ontario[J]. Science of the Total Environment, 2020, 722: 137851.

[26] Maharjan B, Venterea R T. Nitrite intensity explains N management effects on N2O emissions in maize[J]. Soil Biology and Biochemistry, 2013, 66: 229-238.

[27] Burger M, Venterea R. Effects of nitrogen fertilizer types on nitrous oxide emissions, understanding greenhouse gas emissions from agricultural management[J]. ACS Symposium Series, 2011, 1072: 179-202.

[28] 杜婭丹，張倩，崔冰晶，等. 加氣灌溉水氮互作對(duì)溫室芹菜地N2O排放的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2017，33(16)：127-134.

Du Yadan, Zhang Qian, Cui Bingjing, et al. Effects of water and nitrogen coupling on soil N2O emission characteristics of greenhouse celery field under aerated irrigation[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(16): 127-134. (in Chinese with English abstract)

[29] Chen H, Hou H, Wang X, et al. The effects of aeration and irrigation regimes on soil CO2and N2O emissions in a greenhouse tomato production system[J]. Journal of Integrative Agriculture, 2018, 17: 449-460.

[30] 方日?qǐng)?，趙惠青，同延安. 渭北旱原冬小麥深施肥溝播綜合效應(yīng)研究[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2000，16(1)：49-52.

Fang Riyao, Zhao Huiqing, Tong Yan’an, et al. Research on integrated effect deep application of fertilizer and furrow-sowing winter wheat on Weibei rainfed highland[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2000, 16(1): 49-52. (in Chinese with English abstract)

[31] Nkebiwe P M, Weinmann M, Bar-Tal A, et al. Fertilizer placement to improve crop nutrient acquisition and yield: A review and meta-analysis[J]. Field Crops Research, 2016, 196: 389-401.

[32] 劉威，周劍雄，謝媛圓，等. 控釋尿素不同條施深度下鮮食玉米產(chǎn)量和氮素利用效應(yīng)[J]. 水土保持學(xué)報(bào)，2018，32(1)：246-251，258.

Liu Wei, Zhou Jianxiong, Xie Yuanyuan, et al. Yield and nitrogen utilization efficiency of fresh edible maize under different fertilization depths[J]. Journal of Soil and Water Conservation, 2018, 32(1): 246-251, 258. (in Chinese with English abstract)

[33] Devkota K P, Devkota M, Khadka L, et al. Nutrient responses of wheat and rapeseed under different crop establishment and fertilization methods in contrasting agro-ecological conditions in Nepal[J]. Soil and Tillage Research, 2018, 181: 46-62.

[34] 谷曉博，李援農(nóng)，黃鵬，等. 種植方式和施氮量對(duì)冬油菜產(chǎn)量與水氮利用效率的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2018，34(10)：113-123.

Gu Xiaobo, Li Yuannong, Huang Peng, et al. Effects of planting patterns and nitrogen application rates on yield, water and nitrogen use efficiencies of winter oilseed rape (L.)[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2018, 34(10): 113-123. (in Chinese with English abstract)

Effects of reduced and deep fertilizer on soil N2O emission and yield of winter rapeseed

Chen Hui, Gao Liping, Liao Qingxi, Zhang Qingsong, Xiao Wenli, Wei Guoliang, Liao Yitao※

(1.430070,; 2.430070,)

Nitrous oxide (N2O) has made a strong contribution to the climate change, particularly on the global warming potential 265 times greater than that of CO2on a 100-year time horizon. Agricultural soil is an important source of N2O emission, accounting for approximately 33% of the global N2O. Furthermore, nitrogenous fertilizer plays a crucial role in N2O emission in agriculture, accounting for approximately 70% of the agricultural soil N2O emissions. Therefore, the reduced fertilizer can be used to alleviate the soil N2O emission, but it simultaneously can decrease the crop yield. A tradeoff between crop yield and ecological environment has become urgent in the planting link of crops. An application of deep fertilization has the potential to increase the crop yield and the use efficiency of fertilizer. However, there is still lacking the effect of reduced fertilizer on soil N2O emission under deep fertilization. In this study, a field experiment was conducted using the static chamber method and gas chromatography to determine the impacts of fertilizer treatments on soil N2O emission, soil Water-Filled Pore Space (WFPS), soil temperature, and yield of winter rapeseed, from October 2019 to May 2020. Five treatments included: 100% (DF100), 80% (DF80), and 60% (DF60) of the local recommended slow-release fertilizer (N-P2O5-K2O=187.5-52.5-60 kg/hm2) under deep fertilization, broadcast with the local recommended slow-release fertilizer (BF100), and no fertilizer (F0). The results showed that the soil N2O emission under DF100 was 13.3% greater than that of BF100, but the difference was not significant (>0.05). The DF100 treatment significantly increased the yield of winter rapeseed by 20.1%, Partial Factor Productivity (PFP) by 20.1%, and Agronomic Efficiency (AE) by 31.9% (<0.05). The DF100 treatment reduced the yield-scaled N2O emissions(N2O) by 5.0%, indicating that the increasing rate of rapeseed yield was greater than that of N2O emission under deep fertilization. In addition, the reduced fertilizer significantly decreased the soil N2O emission, winter rapeseed yield, and fertilizer use efficiency (<0.05). The soil N2O emission under DF100 increased by 22.7%, 42.5%, and 153.7%, compared with the DF80, DF60, and F0 treatment, respectively. The yield of winter rapeseed under the DF100 treatment was 1.30, 2.24, and 3.24 times greater than that of DF80, DF60, and F0, respectively. The PFP under DF100 treatment increased by 3.8% and 34.5% than that of DF80 and DF60, respectively. Meanwhile, the AE under DF100 treatment increased by 19.7% and 201.3% than that of DF80 and DF60, respectively. A trend of an initial increase then decrease in the value ofN2Owas observed with the increase of fertilizer amount. The maximumN2Owas 0.293 g/kg under the DF60 treatment, increasing by 23.1%, 48.8%, and 57.4% than that under the F0, DF80, and DF100 treatment, respectively. To balance environmental and economic conditions, the application amount of slow-release fertilizer can be reduced appropriately, according to the local recommendation, but it should be greater than 600 kg/hm2. The optimal combination on the amount of slow-release fertilizer and deep fertilization can be used to increase the yield of winter rapeseed and use efficiency of fertilizer, as well as reduce soil N2O emission. This finding can provide a sound reference for the reduction of N2O emission in winter rapeseed fields, and rational fertilization in mechanized direct-seeded rapeseed.

soils; fertilizers; N2O emission; deep fertilization; reduced fertilizer; winter rapeseed

陳慧，高麗萍，廖慶喜，等. 肥料減量深施對(duì)土壤N2O排放和冬油菜產(chǎn)量的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2020，36(21)：80-87. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2020.21.010 http://www.tcsae.org

Chen Hui, Gao Liping, Liao Qingxi, et al. Effects of reduced and deep fertilizer on soil N2O emission and yield of winter rapeseed[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2020, 36(21): 80-87. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2020.21.010 http://www.tcsae.org

2020-07-30

2020-10-13

國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2018YFD0200901）；中國博士后科學(xué)基金資助項(xiàng)目（2020M672371）；湖北省自然科學(xué)基金（2019CFB153）；湖北省博士后科技活動(dòng)項(xiàng)目

陳慧，博士，博士后，主要從事機(jī)械作業(yè)下農(nóng)田高效栽培管理模式構(gòu)建與農(nóng)田生態(tài)效應(yīng)研究。Email：chenhui2019@mail.hzau.edu.cn

廖宜濤，博士，副教授，主要從事油菜機(jī)械化生產(chǎn)研究。Email：liaoetao@mail.hzau.edu.cn

10.11975/j.issn.1002-6819.2020.21.010

S275

A

1002-6819(2020)-21-0080-08