不同施肥模式對(duì)設(shè)施生菜產(chǎn)量和氮損失的影響.pdf

不同施肥模式對(duì)設(shè)施生菜產(chǎn)量和氮損失的影響 李占臺(tái)1 3a 李長(zhǎng)青2a 李艷梅1 孫焱鑫1 王激清2 楊俊剛1 1 北京市農(nóng)林科學(xué)院植物營(yíng)養(yǎng)與資源研究所 北京 100097 2 河北北方學(xué)院 河北 張家口 075000 3 嵩縣住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局 河南 嵩縣 4714003 摘 要 目的 探討液體肥滴灌施肥模式和常規(guī)施肥模式對(duì)設(shè)施生菜產(chǎn)量和氮損失 氨揮發(fā) 氧化亞氮排放 硝態(tài)氮 淋洗 的影響 方法 采用田間小區(qū)試驗(yàn) 以日光溫室生菜為對(duì)象 共 設(shè) 3個(gè)處理 分別為液體肥優(yōu)化施肥模式 LF 170 kg hm 2 N 基肥不施氮肥 3次追肥 固體水溶肥常規(guī)施肥模式 CF 200 kg hm 2 N 基肥 2次追肥 以及 不施氮對(duì)照 CK 0 kg hm 2 N 磷鉀做基肥 清水滴灌 安裝水肥一體化設(shè)施進(jìn)行追肥灌水 采用通氣法和靜態(tài)箱法 收集并測(cè)定生菜生長(zhǎng)季內(nèi)氨揮發(fā)和氧化亞氮的排放 結(jié)果 結(jié)果表明 與常規(guī)施肥處理 CF 相比 液體肥料處理 LF 在生長(zhǎng)前期可以延遲氨揮發(fā)和氧化亞氮的排放高 峰 3 5 d 且在生長(zhǎng)季內(nèi)顯著降低土壤氨揮發(fā)和氧化亞氮的排放 量 減排率分別 為 24 6 和 21 6 應(yīng)用液體肥料可以減 少 0 100 cm土層硝態(tài)氮?dú)?留 21 0 降低了氮素淋洗風(fēng)險(xiǎn) 與 CF模式相比 LF模式在減 氮 15 0 的基礎(chǔ)上 產(chǎn)量沒(méi)有下降 氮肥利用率提高 了 32 4 結(jié)論 新型液體肥料優(yōu) 化施肥模式 LF 可以顯著降低設(shè)施菜田氨揮發(fā)和氧化亞氮排放量 減輕土壤硝態(tài)氮淋洗風(fēng)險(xiǎn) 維持產(chǎn)量不降低并提高 肥料利用效率 是一種節(jié)氮減排的綠色生產(chǎn)方式 關(guān) 鍵 詞 設(shè)施生菜 尿素硝銨溶液 氨揮發(fā) 氧化亞氮 硝態(tài)氮?dú)埩?中圖分類號(hào) S14 S62 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0564 3945 2022 01 0135 09 DOI 10 19336 ki trtb 2021030202 李占臺(tái) 李長(zhǎng)青 李艷梅 孫焱鑫 王激清 楊俊剛 不同施肥模式對(duì)設(shè)施生菜產(chǎn)量和氮損失的影 響 J 土壤通報(bào) 2022 53 1 135 143 LI Zhan tai LI Chang qing LI Yan mei SUN Yan xin WANG Ji qing YANG Jun gang Effects of Different Fertilization Patterns on Yield and Nitrogen Loss of Lettuce in Greenhouse J Chinese Journal of Soil Science 2022 53 1 135 143 研究意義 我國(guó)設(shè)施蔬菜的播種面積和產(chǎn)量 均居世界第一 但隨著種植年限增加 菜農(nóng)為取得 較高的產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)收益 不斷提高水肥等資源投入 生產(chǎn)中采用大水大肥模式 灌溉至土壤完全飽和 過(guò)量施肥造成的氮素淋洗 氣態(tài)損失等環(huán)境污染問(wèn) 題日益凸顯 1 2 當(dāng)前水肥一體化在設(shè)施生產(chǎn)中的應(yīng) 用比較普遍 生產(chǎn)效率和現(xiàn)代化程度得到了提高 但灌溉施肥技術(shù)和肥料產(chǎn)品配套還不完善 亟待加 強(qiáng)相關(guān)研究 前人研究進(jìn)展 北京市設(shè)施蔬菜生 產(chǎn) 中 75 的農(nóng)戶使用了滴灌施肥技術(shù) 但灌水和施 肥數(shù)量的控制仍然沿用以往漫灌和畦灌的經(jīng)驗(yàn) 3 北 京所在的華北平原是全球氨排放的熱點(diǎn)區(qū)域 農(nóng)業(yè) 污染物減排面臨的挑戰(zhàn)十分嚴(yán)峻 4 在這一地區(qū)的秋 冬季節(jié) 空氣污染造成了較大的社會(huì)壓力 但設(shè)施 秋冬反季節(jié)生產(chǎn)是其重要功能 無(wú)法避免 如何進(jìn) 一步改進(jìn)設(shè)施生產(chǎn)水肥技術(shù)來(lái)降低污染物排放還任 重道遠(yuǎn) 施入土壤中的氮肥除被植物吸收利用外 其余部分通過(guò)轉(zhuǎn)化和遷移離開土壤 植物系統(tǒng)進(jìn)而 造成氮素?fù)p失 氮損失主要有兩種形式 分別是氣 態(tài)損失和淋溶損失 氣態(tài)損失包括氨揮發(fā)和氧化亞 氮排放 淋溶主要指硝態(tài)氮淋出根區(qū) 硝態(tài)氮淋溶 氨揮發(fā) 氧化亞氮排放則是構(gòu)成農(nóng)業(yè)氮損失的主要 途徑 5 6 本研究切入點(diǎn) 由于三種氮損失途徑之 間存在一定聯(lián)系 如抑制硝化過(guò)程可能減 少 N2O NO3 N損失而增 加 NH3排放 7 9 目前關(guān)于設(shè)施菜田 硝態(tài)氮損失已有大量研究 10 而對(duì)設(shè)施菜田氣態(tài)氮損 失的研究較少 尤其是同時(shí)對(duì)三種途徑損失的報(bào)道 還很少 擬解決的問(wèn)題 采用栽培 水肥等綜合 管理模式是實(shí)現(xiàn)低排放綠色生產(chǎn)的有效途徑 11 12 設(shè) 施蔬菜東西向栽培是一種適應(yīng)機(jī)械化生產(chǎn)的新型栽 收稿日期 2021 03 12 修訂日期 2021 07 16 基金項(xiàng)目 國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目 2017YFD0800405 2016YFD0201010 北京市農(nóng)林科學(xué)院植物營(yíng)養(yǎng)與資源研究所青年基金項(xiàng)目 201902 長(zhǎng)子營(yíng)農(nóng)業(yè)科技綜合服務(wù)試驗(yàn)站工程 2018022 北京市農(nóng)林科學(xué)院專家工作站建設(shè)項(xiàng)目 2019005 作者簡(jiǎn)介 李占臺(tái) 1992 男 河北省邯鄲人 碩士 主要從事蔬菜養(yǎng)分管理研究 E mail 335145017 a 李占臺(tái)與李長(zhǎng)青同為 第一作者 通訊作者 E mail jungangyang 第 53 卷第 1 期 土 壤 通 報(bào) Vol 53 No 1 2022年2月 Chinese Journal of Soil Science Feb 2022 培方式 與液體肥滴灌施肥技術(shù)配合 可以有效的 提高生產(chǎn)效率 13 15 本研究在前人的基礎(chǔ)上 采用田 間小區(qū)試驗(yàn) 探討液體肥滴灌施肥模式對(duì)設(shè)施生菜 生長(zhǎng)及環(huán)境效應(yīng)的影響 旨在為設(shè)施蔬菜綠色高效 生產(chǎn)提供技術(shù)支持 1 材料與方法 1 1 試驗(yàn)地概況 試驗(yàn)地點(diǎn)位于北京市大興區(qū)長(zhǎng)子營(yíng)鎮(zhèn)鳳河現(xiàn)代 農(nóng)業(yè)示范區(qū) N39 40 13 E116 40 13 所用日光 溫室為三面磚墻 頂覆聚乙烯薄膜的結(jié)構(gòu) 東西 長(zhǎng) 66 m 南北跨 度 8 m 土壤質(zhì)地為砂質(zhì)壤土 0 20 cm土壤基礎(chǔ)理化性質(zhì)為 有機(jī) 質(zhì) 22 8 g kg 1 堿 解 氮 160 mg kg 1 速效 磷 69 2 mg kg 1 速效鉀 256 mg kg 1 pH值 7 62 EC值 384 s cm 1 0 100 cm土層 每 20 cm的土壤容重分別 為 1 3 g cm 3 1 35 g cm 3 1 4 g cm 3 1 42 g cm 3 1 37 g cm 3 試 驗(yàn) 于 2018年 9 12月進(jìn)行 生長(zhǎng)季溫室內(nèi)空氣溫濕 度見(jiàn)圖1 1 2 供試材料 供試作物 散葉生菜 品名 西班牙綠 供試肥料 液體氮 肥 UAN 尿素硝銨溶液 含 N 32 無(wú)色透明 液體磷 肥 APP 聚磷酸銨 含 N 11 P2O5 37 鉀液 含 K2O 30 固 體水溶 肥 2種 分別為高氮型配方 30 10 10 和高 鉀型配方 15 5 30 由北京市緩控釋肥料工程技 術(shù)研究中心研發(fā) 常規(guī)復(fù)合肥 17 17 17 過(guò)磷酸 鈣 P2O5 12 硫酸鉀 K2O 50 商品有機(jī)肥 N P2O5 K2O 4 2 其 中 N含 量 1 78 均 為市售 供試氮肥抑制劑 含硝化抑制劑雙氰胺 DCD 和脲酶抑制 劑 N 丁基硫代磷酰三胺 NBPT 的一種 液體復(fù)合制劑 由索爾維 鎮(zhèn)江 化學(xué)品有限公司 生產(chǎn) 1 3 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 為適應(yīng)機(jī)械化起壟 做畦 試驗(yàn)采用東西向栽 培 15 試驗(yàn) 設(shè) 3種施肥模式 分別對(duì)應(yīng)一個(gè)處理 具 體為 缺氮對(duì)照 CK 不施氮肥 磷鉀全部底 施 新型液體肥優(yōu)化施肥模式 LF 底肥不施 氮 追肥為液體肥添加雙效抑制劑 總施氮量 170 kg hm 2 N 在緩苗后 第 12 24和 40 d分三次追 施 分別為總施氮量 的 25 50 和 25 農(nóng)民 常規(guī)施肥模式 CF 底肥為復(fù)合肥 17 17 17 追肥為固體水溶肥 總施氮 量 200 kg hm 2 N 其中 底 肥 90 kg hm 2 N 追 肥 110 kg hm 2 N 追肥在定植 后 24和 40 d進(jìn)行 分別為總施氮 量 30 25 三 種施肥模式 每個(gè)處 理 4次重復(fù) 隨機(jī)排列 小區(qū) 面 積 24 m2 液體肥模式為應(yīng)用土壤測(cè)試和滴灌施肥 同步作物氮素吸收技術(shù)而確定的施肥灌溉方案 16 由 于試驗(yàn)溫室土壤本底養(yǎng)分含量較高 因而施肥方案 確定為底肥僅施有機(jī)肥 不施化肥 追肥 由 2次增 加 到 3次 農(nóng)民常規(guī)施肥模式為當(dāng)?shù)剞r(nóng)民普遍采用 的方式 方案由試驗(yàn)所在園區(qū)提供 三個(gè)處理均施 用有機(jī)肥與磷 鉀肥 用量相同 有機(jī)肥用量以實(shí) 物 計(jì) 7 0 t hm 2 磷肥施用量 為 140 kg hm 2 P2O5 鉀肥施用量 為 190 kg hm 2 K2O 其 中 CK處理磷 鉀肥為過(guò)磷酸鈣和硫酸鉀 試驗(yàn)中所用的液體肥由 圖 1 生長(zhǎng)季溫室內(nèi)空氣溫度和濕度 Fig 1 Temperature and humidity of the experimental greenhouse during the growing season 136 土 壤 通 報(bào) 第 53 卷 液體氮肥 UAN 液體磷肥 APP 和液體鉀肥 組成 固體水溶肥由高氮型和高鉀型兩種水溶肥配合 使用 施用液體肥前添加氮肥抑制劑 DCD NBPT 添加比例為純氮用量 的 0 5 生菜在壟上雙行交替 定植 株 距 25 cm 行 距 30 cm 打藥等田間管理按 常規(guī)進(jìn)行 1 4 測(cè)定項(xiàng)目和方法 土壤采樣與測(cè)定 定植前 移栽后 第 20 d 第 40 d和收獲后分別采集土樣 取樣深 度 0 100 cm 20 cm一層 共 5層 每小區(qū) 取 3點(diǎn) 混勻裝袋后帶 回實(shí)驗(yàn)室 取新鮮土樣測(cè)定無(wú)機(jī)氮 銨態(tài)氮和硝態(tài) 氮 與質(zhì)量含水量 0 20 cm表層土樣風(fēng)干后測(cè)土 壤有機(jī)質(zhì) 重鉻酸鉀 外加熱法 全氮 凱氏定 氮法 速效磷 NaHCO3浸提 釩鉬藍(lán)比色法 速效鉀 乙酸銨浸提 火焰光度計(jì)法 pH值 pH計(jì) 和EC值 電導(dǎo)率儀 17 產(chǎn)量與品質(zhì)測(cè)定 生菜收獲期 每個(gè)小區(qū)采 樣 0 9 m2稱總重及單棵重 并計(jì)算單位面積產(chǎn)量 同時(shí) 每個(gè)小區(qū)另 取 8棵有代表性生菜帶回實(shí)驗(yàn)室測(cè)定抗 壞血酸 Vc 含量 2 6 二氯酚靛酚比色法 硝酸 鹽含量 紫外分光光度法 可溶糖含量 蒽酮法 17 3項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo) 氨揮發(fā)采集與測(cè)定 采 用 PVC管 通氣法收集 氨氣 18 收集裝置 由 PVC塑料管制成 內(nèi) 徑 15 cm 高 10 cm 內(nèi)裝兩層支架 每層支架各放一塊吸收海 綿 直 徑 16 cm 厚 2 cm 上層海綿 與 PVC管頂 部持平 下層海綿距離底 部 5 cm 每個(gè)小區(qū)在滴灌 帶中間位置安 放 1個(gè)通氣閥裝置 采樣開始前 將 海綿在預(yù)先配好的甘油溶液 50 ml磷酸 40 ml丙 三醇 定容 至 1000 ml 完全浸泡 取出后分別置于 上下兩層支架上 采樣在施肥后第一天開始 收集 時(shí)間為每天上 午 8 00 10 00 24 h后取第一次樣時(shí) 將采集裝置下層的海綿取出 按小區(qū)對(duì)應(yīng)編號(hào)分別 裝入自封塑料袋中 密封 同時(shí)換上另一塊剛浸過(guò) 磷酸甘油的海綿 把取下的海綿帶回試驗(yàn)室 放 入 500 mL塑料瓶中 加 300 mL 1 0 mol L 1的 KCL溶 液 使海綿完全浸于其中 振 蕩 1 h后 浸取液中的 銨態(tài)氮用蒸餾定氮法 每次施肥后 第 1 3 5 7和 10 d取樣 以后取樣間隔根據(jù)氨揮發(fā)量適當(dāng)延長(zhǎng) 直至其它處理與不施氮處理的氨揮發(fā)無(wú)差異時(shí)為止 氨揮發(fā)速率計(jì)算公式如下 NH3 N g hm 2 d 1 M S D 10 2 式 中 M為單個(gè)采集裝置平均每次測(cè)得的氨量 NH3 N mg S為采集裝置的橫截面積 m2 D為每次連續(xù)捕獲的時(shí)間 d 氨揮發(fā)量 Mt F t 式中 Mt為土壤氨揮發(fā)量 kg hm 2 F為 氨揮發(fā)速率 t為采集氣體的時(shí)間 即捕獲天數(shù) d 氨揮發(fā)損失率 施氮區(qū)氨揮發(fā)量 不施 氮區(qū)氨揮發(fā)量 施氮量 100 N2O采集與測(cè)定 采用密閉 式 PVC箱 氣相色 譜法測(cè)定 19 氣體收集裝置 由 PVC塑料管制成 分 箱體和底座兩部分 箱體為圓柱體 外 徑 18 cm 高 30 cm 頂部密封 在距頂部邊 緣 5 cm位置裝有 一個(gè)直 徑 3 mm帶有閥門的采氣孔 底部開口可以罩 在底座上 底座為四周有水槽的圓柱體 提前將底 座下部嵌入土 體 5 cm 每個(gè)小區(qū)內(nèi)安裝一個(gè)底座 取樣前將箱體放入密封槽中 槽內(nèi)加水到密封槽高 度 的 2 3處 以增加箱體的密封性 收集氣樣時(shí) 用 帶有三通閥和塑料軟管 的 60 ml注射器套在采氣孔上 將箱內(nèi)氣體充分混勻后 抽取振蕩注射器并注入于 容積 為 12 ml的真空管中 分三次取樣 分別 在 0 15和 30 min間隔取樣 采樣同時(shí)用溫度計(jì)測(cè)定取樣 箱內(nèi)外溫度并記錄 并使用自動(dòng)溫度記錄儀監(jiān) 測(cè) 0 5 cm土層土壤溫度 氣樣完成后將真空瓶帶回實(shí)驗(yàn) 室 使用氣相色譜儀 安捷 倫 7890A 檢測(cè)樣品氣 體 中 N2O氣體的積分面積 依據(jù)中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究 院提供 的 N2O標(biāo)準(zhǔn)氣體的濃度和響應(yīng)面積 計(jì)算樣 品中相應(yīng)被檢氣體的濃度 每次施肥后 第 1 3 5 7和 10 d取氣樣 直至其它處理與不施氮處理 的 N2O排放通量無(wú)差異時(shí)為止 N2O排放通量計(jì)算公 式為 F g m 2 h 1 dC dt V A 28 22 4 273 273 T 式中 dC dt為采樣箱內(nèi)單位時(shí)間 內(nèi) N2O氣體濃 度的變化率 L L 1 min 1 V為采樣箱內(nèi)有效體 積 m3 A為采樣箱所覆蓋的土壤表面積 m2 28為 每 mol N2O分子 中 N的質(zhì)量數(shù) 22 4為溫度 為 273 K時(shí) 的 N2O摩爾體積 L mol 1 T 為采 樣過(guò)程中箱內(nèi)的平均溫度 在計(jì)算排放總量時(shí) 未測(cè)定日期 的 N2O排放量 由相鄰兩個(gè)測(cè)定日 期 N2O排放量的平均值與該相鄰 兩個(gè)日期間隔天數(shù)的乘積來(lái)估算 N2O損失率 施氮 區(qū) N2O排放量 不施 氮區(qū)N2O排放量 施氮量 100 1 期 李占臺(tái)等 不同施肥模式對(duì)設(shè)施生菜產(chǎn)量和氮損失的影響 137 1 5 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析 采 用 Excel整理計(jì)算數(shù)據(jù) 生成圖表 采 用 SPSS 17 0進(jìn)行顯著性分析 P 0 05 其他數(shù)據(jù)計(jì) 算公式如下 氮肥農(nóng)學(xué)效率 AEN kg kg 1 施氮區(qū)產(chǎn)量 對(duì)照區(qū)產(chǎn)量 施氮量 100 氮肥偏生產(chǎn)力 PFPN kg kg 1 施氮區(qū)產(chǎn)量 施 氮量 氮肥利用率 NUE 施肥區(qū)吸氮量 對(duì) 照區(qū)吸氮量 施氮量 100 2 結(jié)果與分析 2 1 不同處理對(duì)生菜產(chǎn)量與品質(zhì)的影響 施用氮肥顯著增加生菜產(chǎn)量 表 1 LF和 CF 處理產(chǎn)量分別 為 47 1 t hm 2和 48 0 t hm 2 顯著高 于 CK處理 但 LF和 CF處理兩者之間差異不顯著 在單棵重上 CK處理顯著低 于 CF處理 但 與 LF 處理未達(dá)到顯著差異 不同處理對(duì)生菜莖粗沒(méi)有顯 著影響 可以看出 不施氮肥生菜的產(chǎn)量 單棵重 出現(xiàn)顯著下降 而 LF處理在 減 N 15 的情況下 與 CF處理相比 生菜生長(zhǎng)和產(chǎn)量均沒(méi)有顯著降低 LF處理的氮肥偏生產(chǎn)力和氮肥利用率均高 于 CF處 理 其 中 LF的氮肥偏生產(chǎn)力 為 271 kg kg 1 比 CF 處理提 高 14 LF的氮肥利用率 為 9 68 比 CF 處理提 高 2 37百分點(diǎn) 增幅 為 32 說(shuō)明液體肥模 式有利于提高氮肥的利用效率 生菜品質(zhì)測(cè)定結(jié)果表明 表 2 施 N處理生 菜硝酸鹽含量顯著高 于 CK 但 LF和 CF處理兩者 差異不顯著 葉菜硝酸鹽含量是表征品質(zhì)改善的重 要指標(biāo) 對(duì)施氮較為敏感 LF處理的追氮量 較 CF 處理高 出 54 5 但硝酸鹽含量 與 CF無(wú)顯著性差異 說(shuō)明多次 施 N并添加氮肥抑制劑可以減緩硝酸鹽累 積的速度 不同施肥模式對(duì)生菜維生 素 C含量的影 響不顯著 LF處理顯著增加了可溶性糖的含量 與 CF相比增幅 為 62 9 說(shuō)明使用液體肥對(duì)生菜品質(zhì) 略有改善 表 1 不同處理對(duì)品質(zhì)指標(biāo)的影響 Table 1 Effects of different treatments on quality indices 處理 Treatment 硝酸鹽含量 mg kg 1 FW Nitrate content 維生素C 含量 mg 100g 1 FW Vitamin C content 可溶性糖含量 Soluble sugar content CK 1507 72 b 9 51 0 97 a 0 43 0 10 b LF 2581 91 a 9 23 0 16 a 0 57 0 03 a CF 2612 64 a 9 24 0 46 a 0 35 0 08 b 注 FW表示鮮樣樣品 表 2 生菜生長(zhǎng)季氨揮發(fā)累計(jì)排放 Table 2 Cumulative emission of ammonia volatilization in lettuce growing season 處理 Treatment 總累積量 kg hm 2 Total accumulation 損失率 Loss rate 減排率 Emission reduction rate CK 2 59 0 11 c LF 3 24 0 17 b 1 90 24 60 CF 4 30 0 31 a 2 14 2 2 不同處理對(duì)土壤氨揮發(fā)的影響 移栽后 第 1 d不同處理均有氨揮發(fā)產(chǎn)生 圖 2 CK LF CF各處理氨揮發(fā)速率分別 為 66 1 47 2 和 75 6 g hm 2 d 1 N 之后氨揮發(fā)速率逐漸升高 分 別在移栽后 第 8 13和 10 d到達(dá)高峰 103 117和 186 g hm 2 d 1 N 此后氨揮發(fā)速率迅速降低 到施 肥后 第 15 d 3個(gè)處理降到最低值 23 6 22 4和 33 1 g hm 2 d 1 N 移栽 后 CF處理氨揮發(fā)速率均高 于其他處理 與 CK和 LF處理在這一時(shí)期均未施氮 有關(guān) 生菜定植后 第 15 d進(jìn)行第一次追肥并澆水 但 僅 對(duì) LF處理追肥 追肥后 第 5 d LF氨揮發(fā)速率達(dá)到 高峰 154 06 g hm 2 d 1 N 之后各處理氨揮發(fā)速 率迅速降低 CK CF未追肥也存在先升高后降低的 趨勢(shì) 但峰值 較 LF有所降低 之后第二 三次追肥 澆水均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì) CK一直未施肥 揮發(fā)速率較低 峰值不明顯 CF LF均有追肥 以 CF峰值最高 但均低于基肥后的峰值 不同處理全生育期氨揮發(fā)的累積量存在顯著差 異 表 3 CF處理顯著高 于 LF和 CK處理 LF 顯著高 于 CK處理 與 LF處理相比較 CF處理氨 揮發(fā)總累積量增 加 33 而 N肥用量?jī)H增加 了 18 138 土 壤 通 報(bào) 第 53 卷 說(shuō)明采用固體肥模式氨排放明顯增高 LF和 CF處 理的氨揮發(fā)損失率分別 為 1 90 和 2 14 氨揮發(fā) 產(chǎn)生的總損失量相對(duì)較少 與 CF相比 LF處理可 以實(shí)現(xiàn)NH3減排24 6 表 3 生菜生長(zhǎng)季N2O累計(jì)排放 Table 3 Cumulative N2O emission in lettuce growing season 處理 Treatment 總累積量 kg hm 2 Total accumulation 損失率 Loss rate 減排率 Emission reduction rate CK 0 70 0 01 c LF 1 84 0 15 b 0 67 21 6 CF 2 35 0 24 a 0 82 2 3 不同處理對(duì)N2O排放的影響 不同施肥模 式 N2O排放通量見(jiàn) 圖 3 CK的 N2O 排放通量在整個(gè)生長(zhǎng)季都較低 CF處理在基肥后排 放通量迅速增加 顯著高于其它處理 在施肥后的 第 7 d達(dá)到排放高峰 905 g m 2 h 1 之后排放通 量迅速降低 在施肥后的 第 9 d和 LF處理趨于一致 移栽后 第 15 d開始追肥澆水 N2O通量迅速升高 呈波動(dòng)趨勢(shì) 與 NH3揮發(fā)有相同趨勢(shì) 隨澆水施肥 時(shí)間呈明顯相關(guān)性 但在生長(zhǎng)后期排放峰值不明顯 可能與后期氣溫降低有關(guān) 10 左右 見(jiàn)圖1 CF處 理 N2O排放總量顯著高 于 LF和 CK 表 4 增幅分別 為 28 和 236 排放損失率 為 0 67 和 圖 2 澆水施肥后土壤氨揮發(fā)速率動(dòng)態(tài) 移栽后第15 24 40 d LF處理追肥 第24 40 d CF處理追肥 Fig 2 Dynamics of soil ammonia volatilization rate after watering and fertilizing LF topdressing on the 15th 24th and 40th days and CF on the 24th and 40th days after transplanting 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60 N 2 O 排放通量 g m 2 h 1 N 2 O fluxes 移栽后天數(shù) d Days after transplanting CK LF CF 澆水 I 澆水 I 澆水 I 澆水 I CF 施肥 F LF 施肥 F CF LF 施肥 F CF LF 施肥 F 圖 3 不同施肥模式對(duì)土壤N2O排放特征的影響 移栽后第15 24 40 d液體肥追肥 第24 40 d固體肥追肥 Fig 3 Effects of different fertilization patterns on soil N2O emission characteristics liquid fertilizer topdressing on the 15th 24th and 40th days and solid fertilizer topdressing on the 24th and 40th days after transplanting 1 期 李占臺(tái)等 不同施肥模式對(duì)設(shè)施生菜產(chǎn)量和氮損失的影響 139 0 82 明顯低 于 NH3損失率 與固體肥模式 CF 相比 采用液體肥模式顯著降 低 N2O排放 降幅 為 21 6 表 4 不同處理對(duì)生菜產(chǎn)量和氮肥利用率的影響 Table 4 Effects of different treatments on yield and nitrogen use efficiency of lettuce 處理 Treatment 產(chǎn)量 Yield t hm 2 單棵重 Plant weight g 莖粗 Stem diameter cm 全氮 Total N content 吸氮量 N uptake kg hm 2 氮肥農(nóng)學(xué)效率 AEN kg kg 1 氮肥偏生產(chǎn)力 PFP N kg kg 1 氮肥利用率 NUE CK 42 7 2 66 b 476 59 b 17 3 1 1 a 2 85 0 13 c 61 7 2 43 b LF 47 1 3 81 a 514 58 ab 18 6 0 6 a 3 39 0 03 a 78 2 2 47 a 25 6 271 9 68 CF 48 0 2 93 a 528 38 a 17 6 0 6 a 3 21 0 10 b 76 3 2 00 a 26 4 238 7 31 注 同列不同字母表示差異顯著P 0 05 下同 2 4 不同處理對(duì)土壤硝態(tài)氮時(shí)空分布的影響 生菜移栽后 第 20 40 d和收獲 后 0 100 cm各 土層硝態(tài)氮含量變化情況見(jiàn) 圖 4 可以看出 隨時(shí)間 推移 下層 40 100 cm NO3 N有增加趨勢(shì) 其 中 以 CF處理增加較為明顯 與 LF相比 收獲 后 CF處 理 40 100 cm土 層 NO3 N增 加 54 淋洗風(fēng) 險(xiǎn)增加 而在移栽后 第 20 40 d LF處 理 0 100 cm土 壤 NO3 N含量高于其它兩個(gè)處理 增加 22 24 但到收獲后 LF處理殘留 406 kg hm 2 較 CF處理 519 kg hm 2 降 低 22 說(shuō)明根系吸收 較快 降低了淋失的風(fēng)險(xiǎn) 圖 4 移栽后20 d a 40 d b 60 d c 0 100 cm土層硝態(tài)氮的變化 Fig 4 Changes of nitrate nitrogen in 0 100 cm soil layer on the 20th a 40th b and 60th c days after transplanting 3 討論 3 1 不同施肥模式對(duì)氮損失的影響 施肥造成的氮損失包括氨揮發(fā) 氧化亞氮排放 和硝態(tài)氮淋洗 是造成農(nóng)業(yè)面源污染和氮肥利用率 低的重要原因 20 大田作物 小麥 玉米 水稻 三 種氮損失量 在 57 106 kg hm 2之間 其中以氨揮發(fā) 損失占比較大 16 24 采用綜合管理模式可以 降低氮損 失 30 以上 20 21 在設(shè)施蔬菜生產(chǎn)體系中 氮肥的施用量往往很大 Wang等 12 研究表明 設(shè)施 番茄三種氮損失 為 81 kg hm 2 采用綜合管理模式可 以降低損 失 33 以上 減 氮 50 并采用滴灌和土 壤 C N調(diào)節(jié) 可以維持較高的產(chǎn)量和降低土壤硝態(tài) 氮?dú)埩?22 說(shuō)明應(yīng)用綜合管理模式可以有效降低設(shè)施 生產(chǎn)的氮損失 本試驗(yàn)采用液體肥滴灌施肥綜合管 理模式與習(xí)慣滴灌施肥模式相比 NH3揮發(fā)降 低 24 6 N2O減 排 21 6 硝態(tài)氮累積降 低 21 0 說(shuō)明在采用水肥一體化 滴灌施肥 的設(shè)施蔬菜生 產(chǎn)中 通過(guò)氮肥優(yōu)化綜合調(diào)控也可以有效降低氮損 失 本研究中 NH3和 N2O損失率較少 分別 為 0 67 和 1 9 與大田作物體系 中 N2O損失率 0 66 0 88 NH3損失率 16 24 相比 21 N2O 損失率趨于一致 而NH3損失率則相差10倍左右 氮素?fù)p失不僅與施氮管理密切有關(guān) 還受生產(chǎn) 條件 環(huán)境 溫度等影響 23 26 溫室覆蓋塑料薄膜 受外界干擾較小 風(fēng)速幾乎為零 減少 了 NH3等氣 140 土 壤 通 報(bào) 第 53 卷 體的排放潛力 溫室內(nèi)經(jīng)常灌溉也會(huì)降低氨揮發(fā)的 排放 9 本試驗(yàn)處在秋冬季節(jié) 尤其是中后期進(jìn)入冬 季 溫度較低 15 以下 圖 1 隨溫度降低氣 態(tài)損失呈現(xiàn)下降趨勢(shì) 圖 3 圖 4 同時(shí)本試驗(yàn)所 在地屬于北方石灰性土壤 pH值較高 一般 在 8 0 以上 27 28 本試驗(yàn)溫室土 壤 pH值有所下降 7 62 也不利于氨揮發(fā) 試驗(yàn) 用 UAN液體肥本身含有硝態(tài) 氮 銨態(tài)氮和酰胺態(tài)氮 硝態(tài)氮可以直接被根系吸 收不發(fā)生氨化過(guò)程 銨態(tài)氮 酰胺態(tài)氮與抑制劑相 伴進(jìn)入土壤中 增加了銨態(tài)氮在土壤中的存留時(shí)間 延緩了酰胺態(tài)氮的水解和銨態(tài)氮的硝化 14 因此有利 于降低氨揮發(fā)的損失率 本研究發(fā)現(xiàn) 與 N2O排放后期急劇下降相比 NH3揮發(fā)對(duì)溫度的響應(yīng)呈緩慢下降趨勢(shì) 說(shuō)明在秋 冬季節(jié)農(nóng) 業(yè) NH3排放值得進(jìn)一步注意 在損失率均 較低的情況下 LF處理的氨揮發(fā)仍然降低 了 24 6 說(shuō)明液體肥優(yōu)化模式減排潛力較大 這與采用液 體 UAN氮肥 氮素形態(tài)均衡 總含氮量下降 UAN含 氮 32 尿素含 氮 46 添加氮素抑制劑 減少 基肥氮用量等密切相關(guān) 添加氮素抑制劑可能會(huì)增 加 NH3或 N2O的排放 29 30 因?yàn)橄趸种苿?huì)增加 土壤中 的 NH4 濃度和存留時(shí)間 為 NH3揮發(fā)提供條 件 本試驗(yàn)同時(shí)使用了脲酶抑制劑和硝化抑制劑 其中脲酶抑制劑可以有效降低尿素水解速度 減 緩 NH4 的累積 降低了揮發(fā)的風(fēng)險(xiǎn) 本試驗(yàn)結(jié)果表明 與習(xí)慣處理 CF 相比 氨揮發(fā)和氧化亞氮的排放 均沒(méi)有顯著增加 圖 3 圖 4 排放總量也未出現(xiàn) 增加 同時(shí)土壤剖面的硝態(tài)氮有所降低 說(shuō)明添加 氮肥抑制劑在設(shè)施蔬菜滴灌施肥中是一種有效可行 的方法 不僅可以降低氣體損失 也有利于減少硝 態(tài)氮累積 3 2 液體肥減量施肥模式對(duì)產(chǎn)量及N肥效率的提升 本試驗(yàn)表明 采用液體肥模式在 減 N 15 0 的 情況下 不會(huì)降低生菜產(chǎn)量 且氮肥偏生產(chǎn)力和氮 肥吸收利用率分別提 高 13 9 和 2 37 楊俊剛 等 14 的研究也得出相似結(jié)果 施用液體肥生菜增 產(chǎn) 10 21 且提高氮肥利用 率 8 61 9 UAN是一 種含有三種氮素形態(tài) 硝態(tài)氮 銨態(tài)氮和酰胺態(tài)氮 的液態(tài)氮肥 硝態(tài)氮可以直接被根系吸收 而銨態(tài) 氮和酰胺態(tài)氮需經(jīng)過(guò)硝化和水解后被吸收 在時(shí)間 維度上的氮素供應(yīng)更加平緩 同時(shí)由于抑制劑的作 用銨態(tài)氮存在的時(shí)間延長(zhǎng) 改變了土壤中的銨硝比 例 對(duì)根系生長(zhǎng)和養(yǎng)分吸收具有促進(jìn)作用 因此 液體肥模式不僅能夠快速提供養(yǎng)分 也可以減緩銨 態(tài)氮向硝態(tài)氮的轉(zhuǎn)化速度進(jìn)而降低氮肥在施肥后幾 天內(nèi)的供氮強(qiáng)度 與生菜的吸收規(guī)律更加吻合 利 于提高吸收效率 研究表明 設(shè)施蔬菜生產(chǎn)中秋冬 茬氮素?fù)p失主要集中在基肥與第一次澆水施肥后 減少這一時(shí)期的氮素?fù)p失對(duì)于提高氮肥利用效率非 常重要 31 固體水溶肥產(chǎn)品具有高氮含量和快速溶解 的特點(diǎn) 其氮肥成份以含氮量較高的尿素為主要原 料 尿素進(jìn)入土壤幾天之后即可水解轉(zhuǎn)化為銨態(tài)氮 和硝態(tài)氮 短時(shí)間形成供氮高峰 造成大量氮素累 積 不利于根系吸收 進(jìn)而產(chǎn)生淋溶 揮發(fā)等損 失 23 32 33 UAN液體肥氮肥含量較尿素降 低 30 4 與液體抑制劑混配分散均勻 可以克服尿素易發(fā)生 氮損失的不足以及無(wú)法與極少量抑制劑混配均勻的 問(wèn)題 進(jìn)而提 升 UAN利用效率 同時(shí)采用東西向栽 培有利于降低滴灌設(shè)施的成本和提升機(jī)械化生產(chǎn)水 平 15 34 促進(jìn)滴灌施肥效率的提高和減少早期氮素?fù)p 失的數(shù)量 進(jìn)一步提高水肥利用效率 4 結(jié)論 在采用滴灌施肥與東西向栽培配合的設(shè)施生菜 生產(chǎn)中 應(yīng)用含 有 UAN氮肥的液體水溶肥優(yōu)化施肥 模式可以維持較高的產(chǎn)量 促進(jìn)品質(zhì)改善 并顯著 降低施用氮肥造成的氮損失 與常規(guī)施肥模式相比 液體肥模式減 氮 15 0 可以實(shí)現(xiàn)氨揮發(fā) 氧化亞氮 分別減 排 24 6 和 21 6 0 100 cm土壤剖面硝態(tài) 氮?dú)埩艚?低 21 并有利于提高滴灌施肥的效率和 氮肥利用率 參考文獻(xiàn) 王 遠(yuǎn) 許紀(jì)元 潘云楓 等 長(zhǎng)江下游地區(qū)水肥一體化對(duì)設(shè)施 番茄氮肥利用率及氨揮發(fā)的影響 J OL 土壤學(xué)報(bào) 1 9 2021 03 02 002 html 1 丁武漢 雷豪杰 徐 馳 等 我國(guó)設(shè)施菜地表觀氮平衡分析及 其空間分布特征 J 農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境學(xué)報(bào) 2020 37 3 353 360 2 李占臺(tái) 楊俊剛 鄒國(guó)元 等 北京市設(shè)施蔬菜園區(qū)輕簡(jiǎn)化生產(chǎn) 現(xiàn)狀分析 J 中國(guó)蔬菜 2019 8 68 75 3 Zhang X M Wu Y Y Liu X J et al Ammonia emissions may be substantially underestimated in China J Environmental Science and Technology 2017 51 21 12089 12096 4 馬 芬 楊榮全 郭李萍 控制氮肥施用引起的活性氮?dú)怏w排放 5 1 期 李占臺(tái)等 不同施肥模式對(duì)設(shè)施生菜產(chǎn)量和氮損失的影響 141 脲酶 硝化抑制劑研究進(jìn)展與展望 J 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào) 2020 39 4 908 922 郭廣正 張 芬 沈遠(yuǎn)鵬 等 減氮配施硝化抑制劑對(duì)大白菜農(nóng) 學(xué)和環(huán)境效應(yīng)評(píng)價(jià) J 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào) 2020 39 10 2307 2315 6 廖 歡 王方斌 劉 凱 等 不同施氮措施配合硝化抑制劑對(duì) 滴灌棉田土壤 NH3揮發(fā)和 N2O排放的影響 J 西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào) 2020 29 9 1378 1388 7 Qiao C L Liu L L Hu S J et al How inhibiting nitrification affects nitrogen cycle and reduces environmental impacts of anthropogenic nitrogen input J Global Change Biology 2015 21 3 1249 1257 8 Guo Y J Li B W Di H J et al Effects of dicyandiamide DCD on nitrate leaching gaseous emissions of ammonia and nitrous oxide in a greenhouse vegetable production system in northern China J Soil Science and Plant Nutrition 2012 58 647 658 9 Min J Zhang H L Shi W M Optimizing nitrogen input to reduce nitrate leaching loss in greenhouse vegetable production J Agricultural Water Management 2012 111 53 59 10 張福鎖 協(xié)調(diào)作物高產(chǎn)與環(huán)境保護(hù)的養(yǎng)分資源綜合管理技術(shù)研 究與應(yīng)用 M 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社 2008 11 Wang X Zhao M Liu B et al Integrated systematic approach increase greenhouse tomato yield and reduce environmental losses J Journal of Environmental Management 2020 266 110569 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China Abstract The effects of liquid fertilizer drip irrigation and conventional fertilization on lettuce yield and active nitrogen losses ammonia volatilization nitrous oxide emission and nitrate leaching were investigated A field experiment was conducted in a greenhouse of lettuce with three treatments of optimized fertilization mode with