减氮施肥对春玉米-晚稻生产系统碳足迹的影响--俞祥群等.pdf-solarbe文库

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减氮施肥对春玉米 - 晚稻生产系统碳足迹的影响俞祥群 1 姜振辉 2 王江怀 2 林景东 2 刘益珍 2 杨京平 2* 1 浙江省杭州市农业科学研究院农作物生态研究所，杭州 310024; 2 浙江大学环境与资源学院，杭州 310058 摘要随着对气候变化和粮食安全的的日益认识，低碳农业引起了人们的广泛关注．低碳农业的研究需要综合考虑作物产量和温室气体排放，改进氮肥管理可能有助于减缓作物生产系统的温室气体排放，同时实现对作物稳产甚至高产的需求．本试验利用生命周期法研究了不同施氮量 150、225、300 kg N·hm －2 对春玉米 -晚稻轮作系统碳足迹的影响．结果表明随着氮肥用量增加，两季作物生产过程中温室气体和碳足迹增加．在春玉米生产过程中，氮肥生产和施用引起的温室气体排放对碳足迹贡献最大，占 36．2 ～50．2; 而在晚稻生产中，甲烷的排放贡献最大，占 42．8～48．0，并且随氮肥用量增加甲烷排放增加．当氮肥施用量减少 25 225 kg N·hm －2 和 50 150 kg N·hm －2 时，春玉米生产的温室气体排放分别下降了 21．9和 44．3，碳足迹分别下降了 20．3和 39．1; 晚稻生产的温室气体排放分别下降了 12．3和 20．4，碳足迹分别降低了 13．7和 16．7．氮肥减量对春玉米产量无显著影响，而晚稻产量在 225 kg N·hm －2 施肥量下最高．因此，春玉米氮肥用量降低至 150 kg N·hm －2 和晚稻氮肥用量降低至 225 kg N·hm －2 不仅能够保持作物高产，而且还能大幅度降低作物系统的碳足迹．关键词碳足迹 ; 春玉米 -晚稻轮作 ; 减氮施肥 ; 温室气体排放本文由杭州市农业科研自主申报项目 20180432B19 和国家重点研发计划项目 2016YFD0300203-4 资助 This work was supported by the Hang- zhou Agricultural Research Independent Declaration Project 20180432B19 and National Key Research and Development Program of China 2016YFD0300203-4 ． 2018-12-03 Received， 2019-03-20 Accepted． * 通讯作者 Corresponding author． E-mail jpyang zju．edu．cn Effect of reduced nitrogen fertilization on carbon footprint in spring maize-late rice produc- tion system． YU Xiang-qun 1 ， JIANG Zhen-hui 2 ， WANG Jiang-huai 2 ， LIN Jing-dong 2 ， LIU Yi- zhen 2 ， YANG Jing-ping 2* 1 Institute of Crop Ecology ， Hangzhou Academy of Agricultural Sciences， Zhejiang Province， Hangzhou 310024， China; 2 College of Environment and Resource Science， Zhejiang University， Hangzhou 310058， China ． Abstract With the growing concerns on global climate change and food security， low carbon agri- culture in food production attracts more attention． Low carbon agriculture needs to balance higher- level crop yields and lower greenhouse gas emission in production process． Improving nitrogen mana- gement may help mitigate greenhouse gas emission and achieve stable or higher crop yields in crop production systems． In this study， we investigated the effects of nitrogen application rates 150， 225， 300 kg N·hm －2 on the carbon footprint of spring maize-late rice rotation system in paddy field using the life cycle assessment． The results showed that greenhouse gas emission and carbon footprint increased with the nitrogen fertilizer application rates in both crops． Nitrogen fertilizer was the most important contributor to carbon footprint of spring maize ecosystem， accounting for 36．2－ 50．2． Methane emission increased with nitrogen fertilizer input and contributed the most to the carbon footprint of late rice production， accounting for 42．8－48．0． When the nitrogen applica- tion rate was reduced by 25 225 kg N·hm －2 and 50 150 kg N·hm －2 ， greenhouse gas emission of maize production decreased by 21．9 and 44．3， and the carbon footprint decreased by 20．3 and 39．1， respectively． Meanwhile， the greenhouse gas emissions of late rice decreased by 12．3 and 20．4， and the carbon footprint of late rice decreased by 13．7 and 16．7， respectively． The reduction of nitrogen fertilizer rate had no significant effect on maize yield， with the treatment of 225 kg N·hm －2 rate holding the highest yield in late rice ecosystem． The treatment 应用生态学报 2019 年 4 月第 30 卷第 4 期 http / /www．cjae．net Chinese Journal of Applied Ecology， Apr． 2019， 30 4 1397－1403 DOI 10．13287/j．1001－9332．201904．038 of 150 kg N·hm －2 rate in spring maize production and 225 kg N·hm －2 rate in late rice production was the sustainable N fertilizer application rate for achieving high grain yield and reducing the car- bon footprint in crop system． Key words carbon footprint; spring maize-late rice rotation; nitrogen reduction; greenhouse gas emission．随着对气候变化和粮食安全的日益认识，低碳农业正日益受到国际社会的高度关注．如何有效地降低农田系统温室气体排放已成为各国政府部门、科学家及公众关注的焦点，而定量评价农业生产过程中的所有温室气体排放量，对于减缓温室气体排放有非常重要的意义．碳足迹这一术语起源于 “生态足迹 ”概念，被定义为某种产品或活动在其整个生命周期内直接或间接产生的温室气体排放量单位为 CO 2 -eq ，是作为评估人类活动对环境影响的一种例行方法［ 1］．在农业生产上，碳足迹是对农产品整个生命周期各项涉农活动所造成的直接或间接的 CO 2 排放量的度量．农业碳足迹的研究可以帮助明确农业生产过程中造成温室气体排放的主体 “责任人 ”，并采取针对性措施改善不当的农业生产行为．在中国这样人口密集的国家，通过肥料高投入来提高系统的生产力，是现代集约化耕作增加作物产量的最有效方法之一．在强化种植模式下，化肥的高投入已经成为中国农业发展的严重问题之一［ 2］．从 1977 年到 2010 年，中国合成氮肥施用量已经从 7 万 t 增加到了 28 万 t ［ 3］，例如，目前太湖的单季稻田氮肥用量高达 300 kg N·hm －2 ．化肥的大量施用对稻田生产力的提高无疑发挥了重要作用，但是由于氮肥是农业碳排放的主要来源，随着氮肥施用量的增加，碳排放量成比例地增加［ 4－5］．研究表明，中国因肥料导致的碳排放量占农田总碳排放量的 60 ［ 6］．因此，研究中国南方轮作种植模式下低碳排放并维持高产的氮肥施用量具有重要意义．史磊刚等［ 7］报道，在夏春玉米 -冬小麦轮作模式的碳足迹贡献因子中，化肥的贡献率高达 61．8，比电能、柴油、种子和农药这 4 个贡献因子的总和还要高 ; 其研究还表明，氮肥的使用量与碳足迹呈现正相关性．柯曹黎明等［ 8］的研究也印证了这一观点，农用肥料的使用是影响黑龙江农业碳足迹的重要因子之一．化肥在小麦生产过程中对碳排放的贡献率高达 58．6，且小麦碳足迹随着小麦的增产而呈现上升趋势［ 9］．此外，开展氮肥用量对农田碳足迹影响的研究有助于提高生态效益和减少温室气体的排放［ 10］．Clavreul 等［ 11］研究表明，优化氮肥投入量可以达到农作物稳产和生态安全的需求．春玉米 -晚稻种植模式相对其他水旱轮作模式具有增产潜力大、自然资源利用率高和劳动力投入少等优势，其在我国南方地区应用面积逐年扩大，而目前众多学者关于氮肥对轮作系统碳足迹的研究主要集中于冬小麦 -晚稻和春玉米 -冬小麦两种模式，对春玉米 -晚稻轮作模式碳足迹的研究较少．因此，本研究利用生命周期法对春玉米 -晚稻种植模式下氮肥减量对农田碳足迹的影响进行研究，以期为我国南方地区春玉米 -晚稻轮作模式实现低碳排放、作物高产、环境友好提供一定的理论依据． 1 研究地区与研究方法 1. 1 研究区域概况本研究区域位于浙江省杭州市农业科学研究院试验田 30．13° N， 120．16° E ．地处浙江省杭州市西湖区老沙村，属亚热带季风性气候．近十年来各年平均气温 17～19 ℃，年降水量 1000～1200 mm，年日照时数 1700 ～ 1800 h．土壤类型为粉黏壤土， pH 为 5．52，土壤总有机碳含量 22．2 g·kg －1 ，土壤全氮含量 2．32 g·kg －1 ．本试验春玉米供试品种为 ‘美玉加甜糯 7 号 ’，晚稻供试品种为 ‘秀水 134’． 1. 2 试验设计试验于 2017 年进行，设置了 3 个氮肥配施水平 150 N 150 、225 N 225 、300 N 300 kg N·hm －2 ，氮肥材料为尿素．采取随机区组设计，每个处理重复 3 次，每个试验小区的面积为 8 m8 m．第 1 季春玉米于 4 月 13 日移栽， 7 月 9 日收获 ; 第 2 季晚稻于 7 月 22 日移栽， 11 月 19 日收获．春玉米季分 2 次施氮肥， 4 月 23 日施基肥， 6 月 3 日施追肥，比例为 1 ∶ 2; 晚稻分别在移栽后 11 d 分蘖肥，占总量的 30 、移栽后 30 d 孕穗肥，占总量的 40 和移栽后 47 d 抽穗肥，占总量的 30 3 个阶段按 3 ∶ 4 ∶ 3 的比例施氮肥．两季作物的磷肥过磷酸钙和钾肥氯化钾均作为基肥一次性施入． 1. 3 研究方法本研究采用生命周期法进行碳足迹计算．生命周期评价法是一种通过对一个产品系统生命周期中 8931 应用生态学报 30 卷输入、输出及其潜在环境影响的汇编和评价，从而进一步评估产品在其整个生命周期对环境影响的技术和方法．产品的生命周期是指从原材料的获取开始、产品生产直至产品使用后处置的全过程．本研究计算稻田生产系统碳足迹主要有以下 3 个步骤第 1 个步骤是确定调查对象的边界，第 2 个步骤是收集相关数据，第 3 个步骤是计算稻田系统碳足迹． 1. 3. 1 调查边界本研究以浙江省杭州市农业科学研究院试验田为对象，评价春玉米 -晚稻轮作系统在整个生命周期内所有的农资投入和产出过程的碳足迹．春玉米和晚稻种植所需要的原材料主要包括种子、化肥、农药等，但资料显示，由于种子在生产过程中产生的碳足迹相对较小，往往不足农作物生命周期中整体碳足迹的千分之一，故在此不将其纳入计算范围 ; 在农作物种植过程中温室气体直接排放通量［甲烷 CH 4 和氧化亚氮 N 2 O ］以及农业机械使用所造成的能源消耗等同样处于所需数据收集的边界之内，但是边界里没有包括农作物加工、贮藏、运输、销售、消费者使用以及处置、再生利用等环节． 1. 3. 2 数据收集本研究稻田系统碳足迹的初级活动水平数据包括田间各项作业活动及田间温室气体排放氧化亚氮和甲烷数据．1 化肥消耗 N/P 2 O 5 / K 2 O 在春玉米 -晚稻轮作模式中，氮肥以尿素中的纯氮含量为标准，下同施用量为春玉米季 150、 225 和 300 kg N·hm －2 ，晚稻季 150、225 和 300 kg N·hm －2 ; 磷肥以 P 2 O 5 为标准，下同施用量为春玉米季 75 kg P 2 O 5 ·hm －2 ，晚稻季 41 kg P 2 O 5 ·hm －2 ; 钾肥以 K 2 O 为标准，下同施用量为春玉米季 47 kg K 2 O·hm －2 ，晚稻季 47 kg K 2 O·hm －2 ．2 柴油用量农机使用柴油进行田间工作，主要包括翻耕、播种和收割．柴油用量为春玉米季 106 L·hm －2 ，晚稻季 178 L·hm －2 ．3 电力消耗电力消耗主要用于引水灌溉．春玉米季电力消耗量为 0，晚稻季为 1216 kWh·hm －2 ．4 农药用量农药用量为春玉米季 13 kg·hm －2 ，晚稻季 13 kg·hm －2 ． 1. 3. 3 土壤温室气体排放检测与计算温室气体 CH 4 和 N 2 O 采集用静态箱收集法．静态箱材料为 PVC 板，分箱体和底座两部分．底座长宽均为 60 cm，高 20 cm，内部包含 9 株晚稻或 4 株玉米 ; 静态箱体体积为 50 cm 50 cm90 cm．每个测试区域内固定安装一个底座，采集气体样品的时候将静态箱放置底座上，用水封住静态箱箱体和底座交界处，这样可以保证箱体内外空气不发生交换．每隔 10 min 用 60 mL注射器通过三通口收集气体样品，来回抽动 3 次以完全混匀气体，然后迅速转移到 100 mL 铝膜气样袋中大连德霖气体包装有限公司，最大压力 3 kPa 即完成 1 个样品的采集，连续采集 4 次．气体样品的采集在 8 3011 00 进行．CH 4 和 N 2 O 气体体积分数由气相色谱仪 Agilent 7890A，中国上海测定，温室气体释放速率公式计算如下 F dC dt mPV dt H dC dt mP R T273．15 1 式中 F 是温室气体的排放速率 mg·m －2 ·min －1 ; dC/dt 是 30 min 内温室气体浓度的变化速率 ; m 是气体的分子量 g·mol －1 ; P 是大气压强 Pa ; H 是静态箱体的高度 m ; T 是静态箱内温度 ℃ ; R 是气体常数，为 8．134 J·mol －1 ·K －1 ; 273．15 是绝对温度 K ． 1. 3. 4 温室气体排放系数查阅资料可知，氮肥的温室气体排放系数为 6．38 kg CO 2 -eq·kg －1 N ［ 12］ ; 磷肥的温室气体排放系数为 0．61 kg CO 2 -eq·kg －1 P 2 O 5 ［ 13］ ; 钾肥的温室气体排放系数为 0．44 kg CO 2 - eq·kg －1 K 2 O ［ 13］ ; 柴油燃烧的温室气体排放系数为 2．63 kg CO 2 -eq·kg －1［ 14］ ; 电力消耗的温室气体排放系数为 1．14 kg CO 2 -eq·kWh －1［ 14］ ; 农药的温室气体排放系数为 18 kg CO 2 -eq·kg －1 N ［ 13］．CH 4 和 N 2 O 的温室气体排放系数分别为 34 kg CO 2 -eq·kg －1 CH 4 和 298 kg CO 2 -eq·kg －1 N 2 O ［ 15］． 1. 4 碳足迹计算农作物的碳足迹计算公式为 CF y CE total Y 2 式中 CF y 是春玉米或晚稻生产系统的碳足迹 kg CO 2 -eq·kg －1 ; Y 是农作物产量 kg·hm －2 ; CE total 是农作物生产整个生命周期的总温室气体排放量 kg CO 2 -eq·hm －2 ．CE total 的计算公式为 CE total CE input CE CH 4 CE N 2 O 3 式中 CE input 是农业投入的间接温室气体排放总量 kg CO 2 -eq·hm －2 ; CE CH 4 和 CE N 2 O 是农作物生长期的土壤 CH 4 和 N 2 O 直接累积排放通量 kg CO 2 -eq· hm －2 ．CE input 的计算公式为 CE input ∑ n m 1 Q usedm δ m 4 式中 Q usedm 是农作物生产中农资投入量，包括化肥、柴油、薄膜、农药和种子，见 1．3．2; δ m 是相关农资投入的温室气体排放系数，见 1．3．4． 1. 5 数据处理 99314 期俞祥群等减氮施肥对春玉米 -晚稻生产系统碳足迹的影响采用 SAS V8 统计软件进行方差分析和相关显著性检测 α 0．05 ． 2 结果与分析 2. 1 春玉米生产系统温室气体排放及其碳足迹春玉米生产系统温室气体排放量和碳足迹分别为 2645 ～ 3815 kg CO 2 -eq·hm －2 和 0． 47 ～ 0． 66 kg CO 2 -eq·kg －1 ．氮肥用量的降低导致了春玉米生产中温室气体和碳足迹的降低．与 N 300 相比， N 225 和 N 150 处理温室气体分别降低了 21．9和 44．3，碳足迹分别降低了 20．3和 39．1 表 1， 2 ．氮肥生产和施用的温室气体排放对春玉米碳足迹的贡献最大，占 36．2～50．2，并且随着氮肥用量增加而增加 ; 其次是 N 2 O 和 CH 4 的排放，分别占 17．0～20．4和 17．4～21．2 图 1 ． 2. 2 晚稻生产系统温室气体排放及其碳足迹晚稻生产系统温室气体排放量和碳足迹分别为 6104～7352 kg CO 2 -eq·hm －2 和 0．86～1．00 kg CO 2 - eq·kg －1 ．晚稻生产中温室气体和碳足迹均随着氮肥用量的降低而降低．与 N 300 相比， N 225 和 N 150 温室气体分别降低了 12．3和 20．4，碳足迹分别降低了 13．7和 16．7 表 1， 2 ．CH 4 排放对晚稻碳足迹的贡献最大，占 42．8 ～ 48．0，氮肥的施用促进了 CH 4 的排放 ; 其次是 N 2 O 的排放除 N 150 ，其对晚稻碳足迹的贡献比例为 15．7～26．0 图 1 ． 2. 3 春玉米 -晚稻生产系统温室气体排放及其碳足迹春玉米 -晚稻生产系统温室气体排放量和碳足迹分别为 8748 ～ 11167 kg CO 2 -eq·hm －2 和 0．69 ～ 0．85 kg CO 2 -eq·kg －1 ．春玉米 -晚稻生产中温室气体和碳足迹均随着氮肥用量增加而增加．与 N 300 相比， N 225 和 N 150 温室气体分别降低了 15．6和 27．6，碳足迹分别降低了 15．6和 23．4 表 1， 2 ．对于 N 150 和 N 225 ， CH 4 排放对春玉米 -晚稻生产碳足迹的贡献最大，分别占 39．9和 33．1，其次是氮肥生产和施表 1 不同氮肥施用量下春玉米、晚稻和春玉米 -晚稻生产系统温室气体排放量 Table 1 Greenhouse gas emissions for spring maize， late rice， and spring maize-late rice production system under different N application rates kg CO 2 -eq·hm －2 作物 Crop 处理 Treat- ment 间接排放 Indirect emission 氮肥 N 钾肥 K 2 O 磷肥 P 2 O 5 柴油 Diesel 电力 Electricity 农药 Pesticide 直接排放 Direct emission N 2 O CH 4 总排放 Total emission 春玉米 N 150 957 21．7 54．0 279 0 234 540 560 2645 Spring N 225 1436 21．7 54．0 279 0 234 579 378 2980 maize N 300 1914 21．7 54．0 279 0 234 650 664 3815 晚稻 N 150 957 21．7 29．5 468 1254 234 211 2929 6104 Late rice N 225 1436 21．7 29．5 468 1254 234 259 2741 6442 N 300 1914 21．7 29．5 468 1254 234 285 3146 7352 春玉米 -晚稻 N 150 1914 41．3 83．5 747 1254 468 751 3489 8748 Spring maize- N 225 2871 41．3 83．5 747 1254 468 838 3119 9422 late rice N 300 3828 41．3 83．5 747 1254 468 935 3816 11167 图 1 春玉米 A 、晚稻 B 和春玉米 -晚稻 C 生产系统中农资投入对碳足迹的贡献 Fig．1 Contribution of agricultural input to the carbon footprint in production system of spring maize A ， late rice B and spring 0041 应用生态学报 30 卷 maize-late rice C ．表 2 不同氮肥施用量下春玉米、晚稻和春玉米 -晚稻产量和碳足迹 Table 2 Grain yield and carbon footprint for spring maize， late rice， and spring maize-late rice under different N application rates 作物 Crop 处理 Treatment 产量 Yield kg·hm －2 碳足迹 Carbon footprint kg CO 2 -eq·kg －1 春玉米 N 150 5599±83．0a 0．47 Spring maize N 225 5694±56．9a 0．52 N 300 5859±80．5a 0．66 晚稻 N 150 7225±80．0b 0．86 Late rice N 225 7471±49．7a 0．86 N 300 7354±58．9ab 1．00 春玉米 -晚稻 N 150 12824±169．0a 0．69 Spring maize- N 225 13165±77．1a 0．72 late rice N 300 13213±139．0a 0．85 不同小写字母表示不同氮肥处理之间差异显著 P＜0．05 Different lowercase letters represented significant difference among different nitro- gen treatments at 0．05 level．用，分别占 21．9和 30．5; 对于 N 300 ，氮肥生产和施用引起的温室气体排放占比最大，为 34．3，其次是 CH 4 排放，占 34．1 图 1 ． 3 讨论本研究春玉米生产的碳足迹为 0． 47 ～ 0． 66 kg CO 2 -eq·kg －1 ，晚稻生产的碳足迹为 0．86 ～ 1．00 kg CO 2 -eq·kg －1 表 2 ，这与前人研究结果相似．刘松等［ 16］研究表明，渭河平原春玉米的碳足迹为 0．620 kg CO 2 -eq·kg －1 ; Xu 等［ 17］研究表明，晚稻单位产量碳足迹为 1．06 kg CO 2 -eq·kg －1 ．但是本研究春玉米和晚稻的碳足迹均高于 Yan 等［ 18］的研究结果，主要原因可能是试验区域差异、系统边界的定义、农资投入排放系数选取及碳足迹计算方法的差异引起的．春玉米 -晚稻整个种植系统温室气体排放量为 8748～11167 kg CO 2 -eq·hm －2 ，其中春玉米生产的贡献比例为 31．2～34．2 表 1， 2 ．主要原因是相对于晚稻种植系统，春玉米种植系统的好氧条件不利于 CH 4 的产生［ 19］，导致 CH 4 低排放，另一方面，春玉米种植期间雨水丰富而无需灌溉，导致灌溉电力的零消耗．在春玉米种植系统中，氮肥是该系统温室气体排放的主要来源占 35．4～49．4 ; 在晚稻种植系统中，氮肥生产和施用则是温室气体排放的第 2 贡献来源占 15．6～26．0 图 1 ．这与其他研究结果类似［ 18， 20］，主要原因是氮肥本身在生产和运输的过程中需要消耗大量的化石燃料．如果能够将氮肥生产的温室气体排放降低至发达国家水平，将能够直接减少大量的农业氮肥温室气体排放，对减少农业碳足迹排放有很大的指导意义．在本研究中，春玉米和晚稻生产系统温室气体排放随着氮肥施用量的增加而增加．温室气体排放增加并不总是产生更高的碳足迹，因为温室气体排放增加有时会被更高的作物产量所抵消，从而造成低的碳足迹［ 18］．本研究发现，碳足迹也随着氮肥用量的增加而增加表 2 ，表明温室气体排放强烈依赖于作物生产中的氮肥施用量．当氮肥施用量 300 kg N·hm －2 减少 25 225 kg N·hm －2 和 50 150 kg N·hm －2 时，碳足迹分别下降了 20．3和 39．1 表 1， 2 ．相关报道也表明，当氮肥施用量从 160．3 kg N·hm －2 降低至 105 kg N·hm －2 时，春玉米碳足迹可降低 18．3 ［ 16］．当氮肥施用量减少 25和 50时，晚稻的温室气体排放分别下降了 12．3和 20．4，碳足迹分别降低了 13．7和 16．7 表 2 ．而 Cheng 等［ 6］的研究表明，当氮肥施用量减少 30，晚稻碳足迹下降了 6．5，主要原因可能是其他农资投入比例不同引起的．从减量施氮肥对产量的影响来看，当春玉米常规施肥量 225 kg N·hm －2 降低至 150 kg N·hm －2 时并没有显著降低春玉米产量．但是对于晚稻而言，随着氮肥施用量的减少，晚稻产量呈现出先上升后下降的变化趋势，在氮肥施用量为 225 kg N·hm －2 时晚稻产量最高，为 7．42 t·hm －2 表 2 ，但是与当地常规施肥量处理无显著差异，表明稻田施肥量减少 25并没有对晚稻产量产生显著性影响．对于整个春玉米 - 晚稻系统， 3 种施肥水平对产量均无显著影响．综上，春玉米氮肥用量降低至 150 kg N·hm －2 ，晚稻降低至 225 kg N·hm －2 ，不仅能保持高产，而且还能大幅度降低碳足迹．在中国，人口的迅速增长增加了社会对粮食作物产量的需求，导致农业施用氮肥量大幅增加［ 21］．目前中国已经成为全世界最大的合成氮肥消费国，占全球的消费量超过 30 ［ 12］，而且在稻田生产中氮肥普遍施用过量，平均施氮量超过 300 kg N·hm －2［ 22］．然而，增加氮肥施用量会显著降低春玉米和晚稻对氮肥的利用率［ 23］，超过 50的氮通过多种途径流失到环境中，造成诸多环境问题［ 16］．巨晓棠等［ 24］研究表明，目前农业生产中的氮肥利用效率仅为 30 ～35，而西方发达国家的氮肥利用 10414 期俞祥群等减氮施肥对春玉米 -晚稻生产系统碳足迹的影响率却达到了 40～60 ［ 25］．一些研究表明，降低作物生产碳足迹的关键在于提高农作物对氮肥的利用效率［ 20， 26］，如通过施用炭基缓释肥可以提高氮肥利用率，降低作物生产的碳足迹［ 27］．因此，采取减量施氮措施和选取适当的肥料种类能够实现作物产量和环境效益的双赢． 4 结论氮肥的增加提高了春玉米和晚稻的温室气体排放和碳足迹，晚稻是整个轮作系统温室气体的主要贡献源，占 65．8～68．8．在玉米碳足迹构成中，氮肥施用引起的温室气体排放是主要贡献源 ; 在晚稻碳足迹构成中， CH 4 排放是主要贡献源，其次是氮肥．春玉米氮肥用量降低至 150 kg N·hm －2 ，晚稻降低至 225 kg N·hm －2 ，不仅能保持高产，而且还能降低碳足迹．参考文献［ 1］ International Organization for Standardization． ISO 14067 2013 Greenhouse Gases-Carbon Footprint of Products-Requirements and Guidelines for Quantification and Communication． 2012-06-06 ［ 2019-03-19］． https / /www．iso．org/standard/71206．html ［ 2］ Ju XT， Xing GX， Chen XP， et al． From the cover Reducing environmental risk by improving N manage- ment in intensive Chinese agricultural systems． Procee- dings of the National Academy of Sciences of the United States of America， 2009， 106 3041－3046 ［ 3］ Zhang WF， Dou ZX， He P， et al． New technologies reduce greenhouse gas emissions from nitrogenous ferti- lizer in China． Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America， 2013， 110 8375－8380 ［ 4］ Gan YT， Liang C， May W， et al． Carbon footprint of spring barley in relation to preceding oilseeds and N fer- tilization． International Journal of Life Cycle Assessment， 2012， 17 635－645 ［ 5］ Gan YT， Liang C， Huang GB， et al． Carbon footprint of canola and mustard is a function of the rate of N fertili- zer． International Journal of Life Cycle Assessmen