白三叶草替代氮肥对百慕大草生产系统的综合效益评估：产量、氮流失与N2O排放的平衡策略

本文推荐：研究通过2年田间试验与实验室培养，揭示白三叶草（WC）作为冬季覆盖作物可替代50%尿素氮（224 kg ha?1），维持百慕大草产量（9364 vs. 9478 kg ha?1），减少NH4+和NO3?径流损失30%-35%，但N2O排放与全量化肥相当（0.63%排放因子）。硝化抑制剂（DCD/DMPP）显著降低WC分解的N2O排放（最高91%），为低碳牧场生产提供新策略。

　　

Abstract

研究聚焦亚热带百慕大草（Cynodon dactylon）牧场系统，评估白三叶草（WC）与黑麦草（WCR）作为冬季覆盖作物对氮利用效率的影响。通过五组处理（CLT、WC、WCR、WC112N、224N）对比，发现WC112N（112 kg N ha^?1+WC）与全量化肥224N产量无差异，但径流氮损失降低11%-35%。WC单独处理使百慕大草生物量增加38%，而WCR因氮释放延迟导致产量降低29%。

核心发现

1. 氮转移效率：WC通过生物固氮贡献93.5-126.5 kg N ha^?1，其中47 kg ha^?1转移至百慕大草，转移率达40%-54%，显著高于冷季系统（4.2%-13.7%）。

2. N₂O排放矛盾：WC与224N的N₂O排放因子均为0.63%，但WCR因黑麦草固氮作用使排放降低21.9%。实验室证实DCD 100%和DMPP 10%分别减少N₂O排放91%和77%，而脲酶抑制剂NBPT无效。

3. 径流控制：WC112N通过减少径流量（50%）降低NH₄⁺和NO₃^?流失，但WC单独处理在2018年径流氮损失反增69%-74%，与残留物分解相关。

材料与方法

• 田间设计：路易斯安那州试验地（Oprairie silt土）设置5处理，监测生物量、N₂O（密闭箱法）及径流水质（流动注射分析）。

• 实验室培养：模拟WC残留分解，测试DCD（10%-100%）、DMPP（10%）、NBPT（0.2%）对N₂O的抑制效果。

讨论与创新

1. 氮同步化难题：黑麦草延缓氮释放导致夏季百慕大草缺氮，建议优化混播比例。

2. 环境权衡：WC虽减少化肥依赖，但N₂O减排需依赖硝化抑制剂，DMPP性价比优于DCD。

3. 政策意义：WC系统适合高降水区（年1570 mm），但需结合抑制剂以平衡生产与减排目标。

结论

WC覆盖作物可实现50%氮肥替代，但需配套DMPP等抑制剂以控制N₂O排放。未来需优化WC-黑麦草组合及抑制剂田间适用性，推动低碳牧业发展。