生态与农村环境学报

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基于增强回归树的红壤旱坡花生地气态氮损失影响因素分析

尤昆明;刘士余;聂小飞;胡小丹;郑海金   

  1. 江西农业大学国土资源与环境学院;江西省鄱阳湖流域农业资源与生态重点实验室;江西省水土保持科学研究院;江西省土壤侵蚀与防治重点实验室;九江市第七中学
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(41761060); 国家重点研发计划(2018YFC0407602); 江西省重点研发计划(20192BBF60058); 江西省水利厅科技计划(201821ZDKT20)

摘要: 为探究红壤旱坡花生地气态氮(NH3和N2O)排放特征及其影响因素,采用通气法和密闭式静态暗箱-气相色谱法,原位监测翻耕和免耕条件下红壤旱坡花生地土壤NH3挥发和N2O排放的动态变化特征,并基于增强回归树(Boosted Regression Tree, BRT)方法识别关键影响因子。结果表明:(1)整个花生生育期翻耕和免耕的NH3挥发速率变化范围分别为0.02~1.55、0.02~1.05 kg N·hm-2·d-1,累积量分别为(17.19±8.56)、(18.38±7.41)kg N·hm-2,占总施氮量的(11.77%±5.86)%和(12.59%±5.08)%,热点时段主要集中在基肥后15 d内;翻耕和免耕的N2O排放通量变化范围分别为0.07~2.90、0.02~3.97 mg N·m-2·d-1,累积量分别为(0.81±0.27)、(0.68±0.10)kg N·hm-2,占总施氮量(0.55%±0.17)%和(0.46%±0.06)%,N2O排放通量热点时段不明显;两种耕作下NH3挥发无明显差异,但免耕降低了16.05%的N2O排放累积量;氨挥发是红壤旱坡花生地氮素气态损失的主要途径。(2)增强回归树BRT分析发现,土壤铵氮含量、施肥后天数、花生生育期、前3天降雨量、土壤硝氮含量是红壤旱坡花生地氨挥发的关键影响因子,其贡献率依次为47.92%、14.78%、8.21%、7.44%和5.91%;而N2O排放的关键影响因子及其相对贡献分别为土壤含水量(24.67%)、土壤铵氮含量(20.34%)、地温(12.26%)、前3天降雨量(9.93%)、土壤硝氮含量(9.91%)、施肥后天数(9.64%)和气温(8.51%)。这些研究结果表明:施肥是影响红壤花生地氮肥气态损失的重要因子,气态氮(NH3和N2O)损失最高可占施肥量18.35%,微生物硝化过程及其环境控制因子可能在土壤氮损失过程中发挥了重要作用。这些结果为提高南方红壤区坡地提高氮肥利用率、减轻环境污染提供了理论依据。

关键词: 红壤旱坡地, 花生地, N2O排放, NH3挥发, 时间变化特征, BRT

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