湖北省油菜測(cè)土配方施肥下N2O減排潛力估算

李夏菲，楊 璐，于書霞*，劉 微，王德鑫，胡榮桂（.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，湖北 武漢 430070；.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，湖北 武漢 430070）

湖北省油菜測(cè)土配方施肥下N2O減排潛力估算

李夏菲1，楊 璐1，于書霞1*，劉 微1，王德鑫2，胡榮桂1（1.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，湖北 武漢 430070；2.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，湖北 武漢 430070）

以油菜種植大省-湖北省為案例地，在分析農(nóng)田氮肥施用與油菜籽產(chǎn)量的基礎(chǔ)上，依據(jù)氮肥利用率變化，估算測(cè)土配方施肥技術(shù)在湖北省全面推廣的情況下，帶來的N2O減排潛力.結(jié)果表明，在湖北省油菜種植中，測(cè)土配方施肥技術(shù)的推廣將帶來646.32ktCO2-eq的理論減排.以2012年湖北省油菜測(cè)土配方推廣情況為基礎(chǔ)，進(jìn)一步全面實(shí)施該項(xiàng)技術(shù)，將產(chǎn)生173.91ktCO2-eq的減排量，占油菜種植因氮肥使用而產(chǎn)生的N2O排放總量的13.98%.測(cè)土配方施肥通過優(yōu)化營養(yǎng)元素配比，提高油菜氮肥利用效率，是一項(xiàng)控制與減少農(nóng)業(yè)N2O排放、減少氮素在環(huán)境中盈余量的有效措施.

油菜；測(cè)土配方；氧化亞氮；減排潛力

氣候變化是當(dāng)今人類面臨的最為嚴(yán)峻的全球性環(huán)境問題，農(nóng)業(yè)作為溫室氣體排放的主要來源［1-2］，同樣也蘊(yùn)藏著巨大的減排潛力.農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中采用的農(nóng)業(yè)管理措施，如耕作方式、施肥、灌溉等，影響農(nóng)田溫室氣體排放［3-4］.其中氮肥使用是農(nóng)田N2O排放的主要來源［5-7］，約占土壤排放N2O的25%～84%［8］.農(nóng)田N2O排放主要來自土壤硝化和反硝化作用.研究表明，科學(xué)的減少氮肥施用量、調(diào)整施肥結(jié)構(gòu)、采用合理的施肥管理措施［9-11］，在保障糧食安全的前提下將有效的實(shí)現(xiàn)農(nóng)田溫室氣體的減排［12］.

中國是化學(xué)肥料最大的消費(fèi)國，中國陸地生態(tài)系統(tǒng)氮素輸入量的72%來自氮肥［13］.氮肥的過量使用，使得農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中的氮肥盈余量已達(dá)到175kg/hm2［14］.過度施肥在造成土壤、水和空氣污染的同時(shí)，也增加了農(nóng)業(yè)溫室氣體排放的負(fù)荷［15］.針對(duì)化肥過量使用、施肥結(jié)構(gòu)與方法不合理等現(xiàn)狀，我國于2005年全面推廣測(cè)土配方施肥技術(shù).測(cè)土配方施肥通過有針對(duì)性地補(bǔ)充作物所需要的營養(yǎng)元素，使農(nóng)田作物能夠均衡地吸收營養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)養(yǎng)分吸收和元素配比的平衡，提高作物對(duì)肥料的利用率［16］.測(cè)土配方施肥相較于習(xí)慣施肥，通過優(yōu)化肥料中的元素配比，更好的滿足作物生長(zhǎng)對(duì)各個(gè)元素的需求，提高作物對(duì)肥料尤其是氮肥的利用效率［17］，從而有效減少農(nóng)田N2O的排放，使之成為農(nóng)業(yè)溫室氣體減排的重要措施［13］.

目前，對(duì)于測(cè)土配方施肥的研究較多的集中于測(cè)土配方施肥增產(chǎn)增收效益分析方面［18-19］，如Zebarth等［20］在加拿大東部通過測(cè)定土壤性質(zhì)及馬鈴薯生長(zhǎng)需求，采用最適宜的肥料配比及合理的施肥管理措施，實(shí)現(xiàn)作物對(duì)肥料吸收利用效率的提高及產(chǎn)量的增加.而對(duì)其減少溫室氣體排放方面的研究主要側(cè)重于定性描述［21-22］，缺少對(duì)區(qū)域溫室氣體減排效果的定量分析及估算方法的研究.如Salvagiotti等［23］通過試驗(yàn)地土壤分析，按照不同施肥配比對(duì)小麥進(jìn)行肥料利用效率情況對(duì)比，在其他實(shí)驗(yàn)條件一致的情況下，確定施用作物生長(zhǎng)所需的肥料，氮肥利用率較高.李長(zhǎng)江等［24］采用IPCC2006中N2O排放量計(jì)算方法及測(cè)土配方施肥固碳減排計(jì)量方法指南中的土壤碳儲(chǔ)量計(jì)算方法，對(duì)實(shí)驗(yàn)區(qū)測(cè)土配方施肥項(xiàng)目溫室氣體減排潛力進(jìn)行綜合分析和估算.Stuart等［25］表明合理科學(xué)的減少氮肥投入，采取有效的施肥管理措施，將有效減少農(nóng)田N2O排放.

油菜作為重要的食用油料作物和生物柴油原料［26］，是一種需肥量大、耐肥性強(qiáng)的作物，氮肥的施用對(duì)其植株生長(zhǎng)及產(chǎn)量影響較大［27］，也是測(cè)土配方施肥技術(shù)應(yīng)用的主要作物之一.湖北省是我國最大的油菜生產(chǎn)地，地理位置、氣候條件優(yōu)越，油菜產(chǎn)量及種植面積均處于全國前列，是油菜測(cè)土配方施肥技術(shù)的重要推廣地.為了明確測(cè)土配方施肥與傳統(tǒng)施肥方式在氮肥利用效率方面的差異，進(jìn)而分析由此帶來的溫室氣體減排效應(yīng)，本文立足于湖北省測(cè)土配方施肥推廣現(xiàn)狀，以油菜種植為例，通過計(jì)算不同施肥方式下由于施肥量、作物產(chǎn)量改變而導(dǎo)致的氮盈余量，進(jìn)而利用政府間氣候變化專業(yè)委員會(huì)（IPCC）提出的方法估算N2O排放量的差值，定量評(píng)估測(cè)土配方施肥技術(shù)對(duì)油菜種植所帶來的N2O減排潛力.本文為尋求合理的農(nóng)業(yè)溫室氣體減排途徑、發(fā)展低碳農(nóng)業(yè)提供決策依據(jù).

1 材料與方法

1.1 區(qū)域概況

湖北省位于長(zhǎng)江中游，除高山地區(qū)外，大部分為亞熱帶季風(fēng)性濕潤氣候，熱量豐富，光能充足，雨熱同季，降水充沛，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有利.湖北省為油菜種植大省，2012年全省油菜種植面積1167khm2，總產(chǎn)量2300kt，均占全國的1/7以上［28］.油菜種植過程中通過采用科學(xué)的施肥管理措施，降低化肥投入水平，優(yōu)化施肥結(jié)構(gòu)是提高氮肥利用效率、減少溫室氣體排放的關(guān)鍵舉措.

1.2 研究方法

以研究區(qū)域油菜施氮量及產(chǎn)量為基礎(chǔ)，計(jì)算油菜在不同施肥方式下的氮肥利用率（NUE），確定氮肥投入與產(chǎn)量的關(guān)系.依據(jù)傳統(tǒng)施肥與測(cè)土配方施肥氮肥的相對(duì)盈余量，確定測(cè)土配方施肥技術(shù)相對(duì)于習(xí)慣施肥的N2O減排潛力.

1.2.1 氮肥利用率 肥料利用率為作物對(duì)施入土壤中的肥料的吸收利用效率，是反映作物、土壤、肥料之間關(guān)系的動(dòng)態(tài)參數(shù)，是衡量肥料施用是否合理的一項(xiàng)重要指標(biāo)［29］.

氮肥利用率計(jì)算如下:

式中:U為施肥后每公頃作物地上部分吸氮總量，kg/hm2；U0為未施肥情況下每公頃作物地上部分的吸氮總量，kg/hm2；N為每公頃作物化肥氮的投入量，kg/hm2.作物地上部分吸氮總量根據(jù)作物產(chǎn)量及生產(chǎn)1kg作物籽粒的養(yǎng)分需求量計(jì)算，油菜籽的養(yǎng)分需求量按50g-N/kg計(jì)算［30］.

1.2.2 氮肥盈余量估算 隨著肥料投入配比的改變，作物對(duì)肥料氮的利用率也將發(fā)生變化，相應(yīng)的留在環(huán)境中的氮量也將不同.ΔN為外部環(huán)境相同的情景下，兩種施肥方式在獲得相同產(chǎn)量時(shí)帶來的氮肥盈余量.

式中:Nx為每公頃作物習(xí)慣施肥方式下化肥氮的投入量，kg/hm2；RENc為測(cè)土配方施肥情況下氮肥的利用率；RENx為習(xí)慣施肥情況下氮肥的利用率.本文假定不同施肥方式下的氮肥利用率為常量，不隨施肥量及油菜產(chǎn)量的變化而變化.

1.2.3 單位面積N2O減排潛力 單位面積農(nóng)田N2O減排潛力，即由單位面積氮肥盈余量所產(chǎn)生的排放，本研究以2006年IPCC國家溫室氣體清單指南［31］（簡(jiǎn)稱IPCC2006）提供的方法及相關(guān)排放因子、參數(shù)為依據(jù)進(jìn)行計(jì)算.

1.2.4 區(qū)域N2O減排潛力 依據(jù)油菜種植面積、測(cè)土配方施肥技術(shù)的推廣情況以及單位面積減排潛力，計(jì)算理論N2O減排潛力及相對(duì)N2O減排潛力.理論N2O減排潛力指由于測(cè)土配方施肥技術(shù)的推廣，所帶來的溫室氣體排放總量的變化，由單位面積減排潛力與油菜種植總面積決定；相對(duì)N2O減排潛力是指以2012年為基準(zhǔn)年的N2O減排潛力，由2012年油菜習(xí)慣施肥面積與單位面積減排潛力決定.

式中:EN2O為理論或相對(duì)N2O減排潛力， kgCO2-eq；BN2O為單位面積農(nóng)田測(cè)土配方施肥技術(shù)所帶來的N2O減排量，kgN2O-N/hm2；A為研究區(qū)域油菜種植總面積或習(xí)慣施肥種植面積，hm2；W為N2O-N排放量換算成N2O排放量的系數(shù)，44/28；GWP為溫室效應(yīng)潛值，310.

1.3 數(shù)據(jù)來源

本研究數(shù)據(jù)資料主要來源于實(shí)地調(diào)研、IPCC2006及《2013年湖北農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒》［32］.其中習(xí)慣施肥氮肥施用量、作物產(chǎn)量，采用調(diào)查問卷和訪談的形式，調(diào)研湖北省17個(gè)市中36個(gè)縣的279戶2012年油菜種植情況而得到；測(cè)土配方施肥氮肥施用量、作物產(chǎn)量來自于上述區(qū)域的土壤肥料工作站的試驗(yàn)、推薦數(shù)據(jù)及相關(guān)文獻(xiàn)［33-35］.土壤N2O排放的缺省排放、揮發(fā)和溶淋因子，均采用IPCC2006中的缺省值.油菜種植總面積及測(cè)土配方施肥推廣面積來源于《2013年湖北農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒》［32］.

2 結(jié)果分析與討論

2.1 氮肥投入與產(chǎn)出分析

通過對(duì)湖北省各市2012年油菜種植施肥情況的調(diào)研，及各市“3414”肥效試驗(yàn)推薦測(cè)土配方施肥資料的調(diào)查，確定各市油菜種植過程中單位面積農(nóng)田習(xí)慣施肥、測(cè)土配方施肥情景下氮素投入量、作物產(chǎn)量，以及不施肥情景下作物產(chǎn)量（表1）.為兼顧各市不同區(qū)縣在土壤性質(zhì)、氣候特點(diǎn)及施肥習(xí)慣上的共性與差異，各市數(shù)據(jù)采用縣均值或油菜種植面積最大縣的代表性數(shù)據(jù).

表1 不同施肥方式湖北省各市油菜施肥與產(chǎn)量（kg/hm2）Table 1 The amount of fertilizer applied and the corresponding production of rapeseed under different fertilization modes in Hubei Province （kg/hm2）

與測(cè)土配方推薦施肥量相比，湖北省油菜種植中氮肥用量不足及過量施肥的情況均有存在，襄陽市和天門市氮肥習(xí)慣施用量比測(cè)土配方施肥推薦用量低，習(xí)慣施肥對(duì)氮肥的投入不足，其中襄陽市習(xí)慣施肥量氮素投入量比推薦量少22kg/hm2.其余地市習(xí)慣施肥氮投入量都高于測(cè)土配方施肥，普遍存在氮肥過量施用的情況.荊州市氮肥過量施用最為嚴(yán)重，兩種措施施氮量相差72kg/hm2，其次為武漢市，達(dá)到67.5kg/hm2.測(cè)土配方施肥通過優(yōu)化肥料投入結(jié)構(gòu)，提高作物的氮肥利用率，在改變化肥施用量的同時(shí)保證了油菜的品質(zhì)及產(chǎn)量.各地市均未出現(xiàn)由于測(cè)土配方施肥技術(shù)推廣而導(dǎo)致減產(chǎn)的情況.測(cè)土配方施肥技術(shù)對(duì)于油菜產(chǎn)量的影響差異顯著，天門市增產(chǎn)效果最為明顯，在施肥量相比當(dāng)?shù)亓?xí)慣施肥增加9kg/hm2的情況下，產(chǎn)量增加462kg/hm2，而黃石市和隨州市的增產(chǎn)效果并不顯著.

2.2 氮肥利用率

湖北省各地市在不同施肥方式下，油菜氮肥利用率均有顯著差異（圖1）.習(xí)慣施肥情景下，全省氮肥利用率均值為22.99%，而實(shí)行測(cè)土配方施肥技術(shù)后，該值將達(dá)到37.27%，平均提高14.28%，表明測(cè)土配方施肥技術(shù)能有效提高氮肥利用效率.這一結(jié)果與林莉等［36］在貴州省余慶縣進(jìn)行的油菜測(cè)土配方施肥實(shí)驗(yàn)結(jié)果相吻合.荊州市、天門市和十堰市氮肥利用率的提高均在20%以上，荊州市增加最為顯著，從原有的21.65%增加至47.48%.不同地市間由于土壤狀況、氣候條件、習(xí)慣施肥量和施肥習(xí)慣的不同，作物對(duì)氮肥的利用效率存在顯著差異，尤其實(shí)施測(cè)土配方施肥技術(shù)后氮肥利用效率差距加大，鄂州市氮肥利用率最高達(dá)到51.7%，而武漢市僅為21.67%.

圖1 不同施肥方式下湖北省各市油菜氮肥利用率Fig.1 Nitrogen use efficiency of rape under different fertilization modes in Hubei province

2.3 減排潛力分析

2.3.1 單位面積N2O減排潛力 湖北省油菜種植在推行測(cè)土配方施肥的條件下，可以產(chǎn)生473.46kg CO2-eq/hm2的減排潛力.氮肥利用率的變化、習(xí)慣施肥量是影響氮肥盈余量及單位面積減排潛力的關(guān)鍵因素.荊州市由于實(shí)施測(cè)土配方施肥后，氮肥利用效率顯著提高，單位面積N2O減排潛力達(dá)到790.94kgCO2-eq/hm2，為全省各地市中的最大值.襄陽市和天門市盡管測(cè)土配方施肥技術(shù)推薦氮肥用量高于習(xí)慣施肥量，但由于產(chǎn)量增加，氮肥利用效率仍有顯著的提高，因此單位面積溫室氣體排放也出現(xiàn)明顯降低（圖2）.

氮肥利用率變化較大的荊州市、天門市和十堰市，除了荊州市單位面積N2O減排潛力依舊較大外，天門市和十堰市的單位面積N2O減排潛力在全省處于中等水平.而武漢和孝感市的氮肥利用率變化并不十分突出，但由于這兩個(gè)市的習(xí)慣施肥不合理程度較高，可通過測(cè)土配方施肥減少溫室氣體排放的空間較大.

圖2 湖北省各市油菜種植單位面積減排量Fig.2 Emission reductions per unit area of rape planting in Hubei Province

2.3.2 減排潛力及其空間布局 （1）理論N2O減排潛力 湖北省油菜種植中測(cè)土配方施肥技術(shù)理論N2O減排潛力為646.32ktCO2-eq，其中荊州市理論N2O減排潛力為199.00ktCO2-eq，占全省理論總量的30.79%，為全省最大.理論N2O減排潛力超過全省總量10%的還有黃岡市，為15.50%.神農(nóng)架林區(qū)由于油菜種植面積僅0.33khm2，故該區(qū)域理論N2O減排潛力全省最小，僅為199.53tCO2-eq.而隨州市單位面積N2O減排潛力量最小，且油菜種植面積僅高于神農(nóng)架林區(qū)，因此其減排潛力僅占全省總量的0.40%（圖3a）.

（2）相對(duì)N2O減排潛力 單位面積N2O減排潛力和各地市2012年習(xí)慣施肥面積，是影響各地市相對(duì)N2O減排潛力的主要因素.在現(xiàn)有習(xí)慣施肥油菜田全部推廣測(cè)土配方施肥的情景下，可以帶來173.91ktCO2-eq的N2O減排量，占當(dāng)年油菜種植氮肥施用所排放N2O總量的13.98%，減排潛力可觀（圖3b）.

圖3 湖北省各市油菜種植理論、相對(duì)減排潛力Fig.3 Theoretical and relative potential of emission reduction of rape planting in Hubei Province

以荊州市為代表的一類區(qū)域，包括孝感市、恩施自治州、鄂州市，習(xí)慣施肥量與測(cè)土配方推薦施肥量差距顯著，且測(cè)土配方施肥對(duì)油菜種植增產(chǎn)效應(yīng)明顯，由此帶來的單位面積減排潛力大，應(yīng)把油菜的測(cè)土配方施肥作為農(nóng)業(yè)減排的關(guān)鍵措施，優(yōu)先推廣.荊州市油菜種植面積大，測(cè)土配方施肥推廣比重在2012年僅為66.19%，因此在全部油菜種植都采取測(cè)土配方施肥技術(shù)的情景下，荊州市減排潛力量巨大.

武漢市習(xí)慣施肥量大，化肥利用率不高，且油菜產(chǎn)量在兩種施肥方式下均不高，實(shí)施測(cè)土配方施肥技術(shù)實(shí)現(xiàn)溫室氣體減排，主要依靠化肥施用量的減少來實(shí)現(xiàn).通過實(shí)施測(cè)土配方施肥，武漢市氮肥利用率從原來的12.42%提高到21.67%，但籽粒產(chǎn)量?jī)H增加165kg/hm2.對(duì)于這類區(qū)域，在推廣測(cè)土配方施肥技術(shù)的同時(shí)，需配合改變種植油菜的品種、耕作方式等措施［37］來解決該區(qū)域油菜種植氮肥利用率低、產(chǎn)量不高的問題.

襄陽市和天門市是在油菜種植過程中存在氮肥使用不足的區(qū)域.通過測(cè)土配方施肥技術(shù)，兩地氮肥施用量較習(xí)慣施肥量均有所增加，同時(shí)油菜產(chǎn)量顯著提高.計(jì)算結(jié)果顯示，隨著氮肥利用效率的增加，習(xí)慣施肥相對(duì)于測(cè)土配方施肥仍然出現(xiàn)了土壤環(huán)境中的氮盈余，進(jìn)而產(chǎn)生了溫室氣體減排.對(duì)這類區(qū)域，應(yīng)以合理提高施肥量、提高作物產(chǎn)量為導(dǎo)向，通過氮肥利用效率的提升實(shí)現(xiàn)溫室氣體的減排.

2.4 討論

測(cè)土配方施肥技術(shù)對(duì)溫室氣體的減排作用，主要通過提高油菜對(duì)氮肥的利用效率而實(shí)現(xiàn)，一方面土壤肥力、作物條件、栽培區(qū)域生態(tài)環(huán)境以及各種營養(yǎng)元素的供應(yīng)水平對(duì)氮素的有效利用至關(guān)重要［38-39］，另一方面氮肥利用率與氮肥施用量、作物產(chǎn)量密切相關(guān)［40］.與習(xí)慣施肥方式相比，測(cè)土配方施肥技術(shù)通過測(cè)定土壤質(zhì)地、氣候及農(nóng)戶種植習(xí)慣，確定區(qū)域作物適宜化肥投入量、投入時(shí)間及投入方式，在保障作物產(chǎn)量的前提下合理減少投入［41］.湖北省15個(gè)地市測(cè)土配方推薦施氮量低于習(xí)慣施肥的投入量，其中荊州市習(xí)慣施肥量是測(cè)土配方施肥推薦量的1.48倍.與此同時(shí)，測(cè)土配方施肥通過有針對(duì)性地配比施肥量，能提高作物產(chǎn)量，改善作物經(jīng)濟(jì)性狀［38］.湖北省所有地市推廣測(cè)土配方施肥技術(shù)，都在不同程度上增加油菜產(chǎn)量，其中天門市增產(chǎn)效果最為顯著，測(cè)土配方施肥增產(chǎn)幅度達(dá)34%，這是減少溫室氣體排放的又一重要因素.另外，農(nóng)戶長(zhǎng)久以來的農(nóng)業(yè)種植習(xí)慣，對(duì)所耕作的土壤進(jìn)行一定取向性的改變，土壤環(huán)境中營養(yǎng)元素的配比與作物生長(zhǎng)所需相差較大時(shí)，將影響作物對(duì)營養(yǎng)元素的吸收，特別是氮.故習(xí)慣施肥不合理程度越大，與測(cè)土配方施肥相比較，氮肥盈余及減排潛力將越多.

受耕作區(qū)域傳統(tǒng)施肥方式、施氮量、施肥時(shí)期等因素的影響，以及測(cè)土配方施肥技術(shù)在各個(gè)區(qū)市的推廣進(jìn)度不同，各市溫室氣體減排效果差異顯著.農(nóng)戶種植習(xí)慣、氮肥施用的合理性與溫室氣體減排效果呈負(fù)相關(guān).產(chǎn)量是影響氮肥利用效率的關(guān)鍵因素，但與溫室氣體減排效果無顯著相關(guān)關(guān)系.

由于統(tǒng)計(jì)量、農(nóng)戶種植管理行為及區(qū)域差異等原因，本研究存在一定的不確定性，相關(guān)研究結(jié)果顯示，前茬作物的種類、種植管理及有機(jī)肥料的使用，都將影響油菜的種植及溫室氣體的排放，本研究未就這些方面進(jìn)行深入探討.同時(shí)本研究未計(jì)算測(cè)土配方施肥所減少的氮肥，在生產(chǎn)過程所排放的溫室氣體，以及增產(chǎn)所帶來的碳匯的增加.

測(cè)土配方施肥作為作物增產(chǎn)、生態(tài)環(huán)境改善的技術(shù)手段，具有顯著的溫室氣體減排效果，然而當(dāng)前推廣實(shí)施面臨一定困境.首先是土壤養(yǎng)分具有較高的空間異質(zhì)性和時(shí)間變動(dòng)性，影響因素眾多，現(xiàn)有測(cè)試分析體系難以實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的表征其狀態(tài)，因此對(duì)其應(yīng)用效果產(chǎn)生影響.其次測(cè)土配方施肥技術(shù)可能帶來農(nóng)戶種植成本的增加，測(cè)土配方施肥技術(shù)每畝肥料成本普遍要高于采用習(xí)慣施肥的農(nóng)戶的每畝肥料投入［42］，進(jìn)而影響農(nóng)戶對(duì)該技術(shù)的采用實(shí)施.同時(shí)，農(nóng)戶對(duì)于測(cè)土配方施肥實(shí)施技術(shù)的掌握，存在一定的不足，不能夠完全掌握該技術(shù)的方法，影響測(cè)土配方施肥技術(shù)帶來的環(huán)境、經(jīng)濟(jì)效果.應(yīng)對(duì)這種困境，結(jié)合湖北省油菜種植現(xiàn)狀，應(yīng)加大測(cè)土配方施肥項(xiàng)目推廣力度，廣泛開展田間試驗(yàn)，加強(qiáng)農(nóng)戶科學(xué)施肥技術(shù)培訓(xùn)、指導(dǎo)，構(gòu)建并完善配方肥市場(chǎng).

3 結(jié)論

3.1 測(cè)土配方施肥技術(shù)通過合理優(yōu)化施肥營養(yǎng)物質(zhì)配比，相較于習(xí)慣施肥，提高作物氮肥利用效率，增加油菜產(chǎn)量及油菜籽品質(zhì)，減少油菜種植過程中由于不合理施肥引起的溫室氣體過量排放.湖北省油菜種植如全面推廣測(cè)土配方施肥技術(shù)，理論N2O減排潛力將達(dá)到646.32ktCO2-eq；以2012年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，進(jìn)一步推廣該措施，可以減少173.91ktCO2-eq的排放.氮肥利用率、習(xí)慣施肥量及現(xiàn)有測(cè)土配方施肥推廣情況，是影響減排潛力總量的主要因素.

3.2 在減排潛力定量估算方法上，本研究也存在一些不足之處，如對(duì)排放因子的確定，本研究采用IPCC推薦值，并未結(jié)合實(shí)際進(jìn)行修正，估算結(jié)果與實(shí)際存在一定誤差.但總體來說，測(cè)土配方施肥技術(shù)的推廣，能夠促進(jìn)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)增收，同時(shí)也是一項(xiàng)有效的農(nóng)業(yè)溫室氣體減排措施.

Franks J R， Hadingham B. Reducing greenhouse gas emissions from agriculture: avoiding trivial solutions to a global problem ［J］. Land Use Policy， 2012，29（4）:727-736.

Smith K A， Mosier A R， Crutzen P J， et al. The role of N2O derived from crop-based biofuels， and from agriculture in general， in Earth's climate ［J］. Philosophical Transactions of the Royal Society of London， 2012，367（1593）:1169-1174.

張玉銘，胡春勝，張佳寶，等.農(nóng)田土壤主要溫室氣體（CO2、CH4、N2O）的源/匯強(qiáng)度及其溫室效應(yīng)研究進(jìn)展 ［J］. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2011，19（4）:966-975.

郭樹芳，齊玉春，董云社，等.滴灌對(duì)農(nóng)田土壤CO2和N2O產(chǎn)生與排放的影響研究進(jìn)展 ［J］. 中國環(huán)境科學(xué)， 2014，34（11）:2757-2763.

Smith P， Martino D， Cai Z， et al. Greenhouse gas mitigation in agriculture ［J］. Philosophical Transactions of the Royal Society of London， 2008，363（1492）:789-813.

Snyder C S， Bruulsema T W， Jensen T L， et al. Review of greenhouse gas emissions from crop production systems and fertilizer management effects ［J］. Agriculture Ecosystems and Environment，2009，133（3）:247-266.

Gregorich E G， Rochette P， VandenBygaart A J， et al. Greenhouse gas contributions of agricultural soils and potential mitigation practices in Eastern Canada ［J］. Soil and Tillage Research， 2005，83（1）:53-72.

Hénault C， Grossel A， Mary B， et al. Nitrous oxide emission by agricultural soils: a review of spatial and temporal variability for mitigation ［J］. Pedosphere， 2012，22（4）:426-433.

Paustian K， Six J， Elliott E T， et al. Management options for reducing CO2emissions from agricultural soils ［J］. Biogeochemistry，2000，48（1）:147-163.

Tilman D， Balzer C， Hill J， et al. Global food demand and the sustainable intensification of agriculture ［J］. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America，2011，108（50）:20260-20264.

Carmo J B D， Filoso S， Zotelli L C， et al. Infield greenhouse gas emissions from sugarcane soils in Brazil: effects from synthetic and organic fertilizer application and crop trash accumulation ［J］.GCB Bioenergy， 2013，5（3）:267-280.

Hoben J P， Gehl R， Millar N， et al. Nonlinear nitrous oxide （N2O）response to nitrogen fertilizer in on-farm corn crops of the US Midwest ［J］. Global Change Biology， 2011，17（2）:1140-1152.

Sun W J， Huang Y. Synthetic fertilizer management for China's cereal crops has reduced N2O emissions since the early 2000s ［J］. Environmental Pollution， 2012，160:24-27.

張福鎖，王激清，張衛(wèi)峰，等.中國主要糧食作物肥料利用率現(xiàn)狀與提高途徑 ［J］. 土壤學(xué)報(bào)， 2008，45（5）:915-924.

Zhang W F， Dou Z X， He P， et al. New technologies reduce greenhouse gas emissions from nitrogenous fertilizer in China ［J］. Proceedings of the National Academy of Sciences， 2013，110（21）: 8375-8380.

Jordan-Meille L， Rub?k G H， Ehlert P A I， et al. An overview of fertilizer-P recommendations in Europe: soil testing， calibration and fertilizer recommendations ［J］. Soil Use and Management，2012，28（4）:419-435.

Bierman P M， Rosen C J， Venterea R T， et al. Survey of nitrogen fertilizer use on corn in Minnesota ［J］. Agricultural Systems，2012，109（6）:43-52.

姜 海，楊杉杉，馮淑怡，等.基于廣義收益-成本分析的農(nóng)村面源污染治理策略 ［J］. 中國環(huán)境科學(xué)， 2013，33（4）:762-767.

Giacometti C， Demyan M S， Cavani L， et al. Chemical and microbiological soil quality indicators and their potential to differentiate fertilization regimes in temperate agroecosystems ［J］. Applied Soil Ecology， 2013，64（1）:32-48.

Zebarth B J， Bélanger G， Cambouris A N， et al. Nitrogen fertilization strategies in relation to potato tuber yield， quality， and crop N recovery， Sustainable potato production: global case studies ［M］. Springer， 2012:165-186.

Shang Q Y， Yang X X， Gao C M， et al. Net annual global warming potential and greenhouse gas intensity in Chinese double rice-cropping systems: a 3-year field measurement in long-term fertilizer experiments ［J］. Global Change Biology，2011，17（6）:2196-2210.

Linquist B A， Adviento-Borbe M A， Pittelkow C M， et al. Fertilizer management practices and greenhouse gas emissions from rice systems: a quantitative review and analysis ［J］. Field Crops Research， 2012，135（3）:10-21.

Salvagiotti F， Castellarín J M， Miralles D J， et al. Sulfur fertilization improves nitrogen use efficiency in wheat by increasing nitrogen uptake ［J］. Field Crops Research， 2009，113（2）:170-177.

李長(zhǎng)江，溫曉霞，眭彥偉，等.陜西關(guān)中農(nóng)田溫室氣體減排潛力分析 ［J］.西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)， 2013，22（8）:174-180.

Stuart D， Schewe R L， McDermott M. Reducing nitrogen fertilizer

application as a climate change mitigation strategy: Understanding farmer decision-making and potential barriers to change in the US ［J］. Land Use Policy， 2014，36（1）:210-218.

Ara J， Mahmud J A， Ryad M S， et al. Response of Seed Yield Contributing Characters and Seed Quality of Rapeseed to Nitrogen and Boron （Brassica campestris L.） ［J］. Scientia，Agriculturae， 2014，5（1）:25-31.

Bouchet A S， Nesi N， Bissuel C， et al. Genetic control of yield and yield components in winter oilseed rape （Brassica napus L.） grown under nitrogen limitation ［J］. Euphytica， 2014，199（1）:183-205.

馬建堂.中國統(tǒng)計(jì)年鑒2012 ［M］. 北京:中國統(tǒng)計(jì)出版社， 2012.

Caliskan S， Ozkaya I， Caliskan M E， et al. The effects of nitrogen and iron fertilization on growth， yield and fertilizer use efficiency of soybean in a Mediterranean-type soil ［J］. Field Crops Research，2008，108（2）:126-132.

李銀水，魯劍巍，廖 星，等.氮肥用量對(duì)油菜產(chǎn)量及氮素利用效率的影響 ［J］. 中國油料作物學(xué)報(bào)， 2011，33（4）:379-383.

IPCC. 2006IPCC guidelines for national greenhouse gas inventories ［S］. Volume 4. Agriculture， Forestry and Other Land Use. IGES，Japan， 2006.

《湖北農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒》編輯委員會(huì).2013年湖北農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒 ［M］.北京:中國統(tǒng)計(jì)出版社， 2013.

余永志，童鳳林.黃岡市黃州區(qū)油菜“3414”肥效試驗(yàn) ［J］. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技， 2013，（23）:30-32.

汪 航，翟國棟，周建光，等.浠水縣稻田油菜“3414”肥效試驗(yàn)研究 ［J］.現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技， 2013，（24）:9-11.

楊 莉，段建設(shè)，張圣敏.襄陽市襄州區(qū)主要農(nóng)作物測(cè)土配方施肥效果分析 ［J］. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技， 2013，（3）:18-19.

林 莉，汪森富，李大群.油菜測(cè)土配方施肥的效果 ［J］. 農(nóng)技服務(wù)，2011，28（11）:1565，1567.

李秋霞，黃馳超，潘根興.基于資源環(huán)境管理角度推進(jìn)測(cè)土配方施肥的方法探討 ［J］. 中國農(nóng)學(xué)通報(bào)， 2014，（8）:167-175.

Chuan L M， He P， Pampolino M F， et al. Establishing a scientific basis for fertilizer recommendations for wheat in China: Yield response and agronomic efficiency ［J］. Field Crops Research，2013，140（1）:1-8.

宇萬太，周 樺，馬 強(qiáng)，等.氮肥施用對(duì)作物吸收土壤氮的影響-兼論作物氮肥利用率 ［J］. 土壤學(xué)報(bào)， 2010，47（1）:90-96.

趙 娜，薛文多.基于測(cè)土配方施肥試驗(yàn)的肥料效應(yīng)研究 ［J］. 天津農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2014，20（1）:96-98.

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，2009，106（9）:3041-3046.

文建平.測(cè)土配方施肥對(duì)水稻經(jīng)濟(jì)性狀、產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益的影響 ［J］.江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)， 2013，25（1）:52-54，59.

Estimation of N2O mitigation potential from rape planting through soil testing and formulated fertilization in Hubei Province.

LI Xia-fei1， YANG Lu1， YU Shu-xia1*， LIU Wei1， WANG De-xin2， HU Rong-gui1 （1.College of Resources and Environment， Huazhong Agricultural University， Wuhan 430070， China；2.College of Economics and Management，Huazhong Agricultural University， Wuhan 430070， China）. China Environmental Science， 2015，35（12）：3817～3823

Based on the relationship between nitrogen fertilizer and the production of rapeseed and the changes of nitrogen use efficiency， this study estimates N2O mitigation potential from rape planting through soil testing and formulated fertilization in Hubei Province. The application of soil testing and formulated fertilization will bring theoretically 646.32kt CO2-eq emission reductions in Hubei Province. Based on the current status of soil testing and formulated fertilization in rape planting， the extensive applications of this measure will produce 173.91kt CO2-eq reduction， accounting for 13.98% of total N2O emission caused by nitrogen fertilizer from rape planting. The measure improves the nitrogen use efficiency by balancing the nutrient supply， thereby reduces the corresponding N2O emission. Therefore， soil testing and formulated fertilization is an effective means to mitigate agricultural N2O emissions， and reduce surplus capacity of nitrogen in environment.

rape；soil testing and formulated fertilization；nitrous oxide；mitigation potential

X16

A

1000-6923（2015）12-3817-07

李夏菲（1990-），女，福建福安人，碩士研究生，主要從事環(huán)境規(guī)劃與管理方向研究.

2015-05-22

中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金資助（2662016PY065）；中國清潔發(fā)展機(jī)制基金贈(zèng)款項(xiàng)目“湖北省低碳農(nóng)業(yè)模式研究”（2012020）

* 責(zé)任作者， 副教授， shuxia_yu@mail.hzau.edu.cn