不同控水下限對(duì)設(shè)施青梗菜田殘留氮分布及再利用的影響.pdf

節(jié) 水 灌 溉 Water Saving Irrigation 不 同 控 水 下 限 對(duì) 設(shè) 施 青 梗 菜 田 殘 留 氮 分 布 及 再 利 用 的 影 響 章 二 子 1 翟 亞 明 2 鐘 鳳 林 3 侯 毛 毛 3 1 南京市江寧區(qū)水務(wù)局 南京 210000 2 河海大學(xué)農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程學(xué)院 南京 210098 3 福建農(nóng)林大學(xué)園藝學(xué)院 福州 350002 摘 要 設(shè) 施 栽 培 氮 肥 投 入 大 殘 留 高 過(guò) 量 氮 肥 殘 留 導(dǎo) 致 土 壤 環(huán) 境 惡 化 然 而 殘 留 氮 也 是 重 要 的 土 壤 氮 素 資 源 為 研 究 不 同 水 分 調(diào) 控 方 案 對(duì) 土 壤 殘 留 氮 分 布 和 再 利 用 的 影 響 采 用 15 N 同 位 素 標(biāo) 記 技 術(shù) 種 植 2 茬 青 梗 菜 首 茬 青 梗 菜 設(shè) N1 N2 N3 共 3 種 施 氮 水 平 分 別 為 150 225 300 kg hm 2 的 15 NH 2 CO 2 15 NH 2 二 茬 青 梗 菜 設(shè) W1 W2 W3 共 3 種 水 分 下 限 方 案 占 田 間 持 水 量 的 百 分 數(shù) 分 別 為 60 70 和 80 觀 測(cè) 不 同 處 理 下 殘 留 氮 的 分 布 再 利 用 和 平 衡 規(guī) 律 研 究 結(jié) 果 表 明 N1 N3 處 理 共 有 72 3 123 6 和 195 3 kg hm 2 的 氮 肥 殘 留 于 0 60 cm 土 體 中 主 要 以 礦 質(zhì) 態(tài) 存 在 在 N1 N2 和 N3 共 3 種 殘 留 氮 場(chǎng) 景 下 均 以 W2 處 理 根 系 鮮 重 最 大 分 別 達(dá) 到 0 182 0 188 和 0 195 g 株 不 同 處 理 以 W2 N1 處 理 青 梗 菜 殘 留 氮 利 用 效 率 最 高 達(dá) 到 5 4 在 相 同 土 壤 氮 殘 留 量 條 件 下 W2 處 理 殘 留 氮 利 用 效 率 顯 著 p 0 05 高 于 W1 和 W3 前 茬 施 氮 量 越 高 殘 留 氮 肥 在 后 茬 栽 培 過(guò) 程 中 的 損 失 風(fēng) 險(xiǎn) 越 大 控 水 下 限 越 高 殘 留 氮 更 易 向 40 cm 以 下 土 層 遷 移 總 損 失 量 也 越 大 與 W1 相 比 W3 處 理 殘 留 氮 損 失 量 增 加 了 29 9 66 7 2 29 6 97 kg hm 2 推 薦 70 控 水 下 限 作 為 提 升 殘 留 氮 利 用 效 率 的 最 優(yōu) 水 分 調(diào) 控 方 案 關(guān) 鍵 詞 灌 水 下 限 施 氮 量 殘 留 氮 分 布 殘 留 氮 再 利 用 水 分 調(diào) 控 青 梗 菜 中 圖 分 類 號(hào) S274 文 獻(xiàn) 標(biāo) 識(shí) 碼 A DOI 10 12396 jsgg 2023322 章 二 子 翟 亞 明 鐘 鳳 林 等 不 同 控 水 下 限 對(duì) 設(shè) 施 青 梗 菜 田 殘 留 氮 分 布 及 再 利 用 的 影 響 J 節(jié) 水 灌 溉 2024 1 109 114 127 DOI 10 12396 jsgg 2023322 ZHANG E Z ZHAI Y M ZHONG F L et al Effects of different lower water control limits on the distribution and reuse of residual nitrogen in greenstem vegetable fields under facilities J Water Saving Irrigation 2024 1 109 114 127 DOI 10 12396 jsgg 2023322 Effects of Different Lower Water Control Limits on the Distribution and Reuse of Residual Nitrogen in Greenstem Vegetable Fields Under Facilities ZHANG Er zi ZHAI Ya ming ZHONG Feng lin HOU Mao mao 1 Jiangning District Water Affairs Bureau of Nanjing City Nanjing 210000 China 2 College of Agricultural Science and Engineering Hohai University Nanjing 210098 China 3 College of Horticulture Fujian Agriculture and Forest University Fuzhou 350002 China Abstract Facility cultivation requires high input of nitrogen fertilizer which can lead to excess residue and soil degradation However residual nitrogen is also an important soil nitrogen resource To study the effects of different water regulation schemes on soil residual nitrogen reuse and distribution this study used 15 N isotope labeling technology to plant two crops of green stem vegetables The first crop of green stem vegetables was treated with three nitrogen application levels N1 150 kg hm 2 N2 225 kg hm 2 300 kg hm 2 N3 15 NH 2 CO 2 15 NH 2 and the second crop of green stem vegetables was treated with three lower water limits schemes accounting for W1 60 W2 70 and W3 80 of 文 章 編 號(hào) 1007 4929 2024 01 0109 06 收 稿 日 期 2023 08 29 接 受 日 期 2023 10 24 基 金 項(xiàng) 目 福建省自然科學(xué)基金項(xiàng)目 水分調(diào)控對(duì)設(shè)施菜地土壤殘留氮遷移轉(zhuǎn)化及再利用的影響機(jī)制 2023 J01133579 作 者 簡(jiǎn) 介 章二子 1983 男 高級(jí)工程師 碩士 主要從事農(nóng)業(yè)水利工程方面的工作 E mail 601631862 通 訊 作 者 侯毛毛 1989 男 副教授 博士后 主要從事農(nóng)業(yè)水利方面的研究和教學(xué)工作 E mail xiaohouboshi 126 com 水 肥 高 效 利 用 109不 同 控 水 下 限 對(duì) 設(shè) 施 青 梗 菜 田 殘 留 氮 分 布 及 再 利 用 的 影 響 章 二 子 翟 亞 明 鐘 鳳 林 等 the field water capacity to observe the distribution reuse and balance of residual nitrogen under different treatments The research results indicate that a total of 72 3 123 6 and 195 3 kg hm 2 of nitrogen fertilizer remained in the 0 60 cm soil under N1 N3 treatment mainly in the mineral form When examining the residual nitrogen scenarios of N1 N2 and N3 it was observed that the W2 treatment had the highest fresh root weight with values of 0 182 0 188 and 0 195 g plant respectively The W2 N1 treatment obtains the highest residual nitrogen utilization efficiency reaching 5 4 among different treatments Under the same soil nitrogen residue conditions the residual nitrogen utilization efficiency of W2 treatment was significantly higher p 0 05 than that of W1 and W3 The higher the nitrogen application rate in the previous crop caused the greater the risk of residual nitrogen fertilizer loss during the subsequent crop cultivation process The higher the lower limit of water control the easier residual nitrogen is to migrate to the soil layer below 40 cm leading to the greater the loss Compared with W1 the loss of residual nitrogen in W3 treatment was increased by 22 9 40 0 2 29 6 97 kg hm 2 In summary this study recommends a 70 lower limit of water control as the optimal water regulation scheme to improve residual nitrogen utilization efficiency Key words lower limit of irrigation nitrogen application quantity residual nitrogen distribution reuse of residual nitrogen water regulation green cabbage 0 引 言 設(shè)施栽培的出現(xiàn) 使傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)擺脫了自然條件的束縛 實(shí)現(xiàn)了蔬菜跨地域生產(chǎn)和反季節(jié)上市 發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)已成為 改變我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式 促進(jìn)農(nóng)民增收致富的重要突破口 1 設(shè)施大棚內(nèi)部氣溫和土壤變化的協(xié)同性差 導(dǎo)致土壤氮素養(yǎng) 分的釋放滯后于作物需求 因此不得不施用比大田栽培更多 的氮肥來(lái)保障產(chǎn)量 這造成了設(shè)施栽培條件下氮肥的高投入 和高殘留 2 已有研究表明 我國(guó)單季設(shè)施蔬菜化肥氮素平均 用量達(dá) 569 2 000 kg hm 2 而作物氮素吸收總量一般不超過(guò) 400 kg hm 2 3 大量肥料氮?dú)埩粲谕寥?導(dǎo)致土壤酸化 鹽漬 化 養(yǎng)分失調(diào)和作物亞硝酸鹽 氨中毒等一系列問(wèn)題 然而 殘留氮也是重要的土壤氮素資源 后茬作物對(duì)前 茬土壤殘留氮的利用率可高達(dá) 14 20 4 5 設(shè)施蔬菜復(fù)種指 數(shù)高 有利于不同層次土壤中殘留氮的回收利用 殘留氮形 態(tài)受土壤水分狀況的影響顯著 此外 土壤水分還易改變作 物根系生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)程 進(jìn)而間接影響植物對(duì)土壤中氮素的吸 收 6 楊鵬 7 等研究表明 與大水淹灌相比 水分調(diào)控維持了 土壤上 下層全氮含量 并對(duì)根系干物質(zhì)累積產(chǎn)生影響 楊 明 8 等在大蒜上的灌溉試驗(yàn)表明 節(jié)水灌溉在未顯著影響大蒜 塊根產(chǎn)量的情況下 減少了 1 9 的徑流氮損失和 53 6 的淋 溶氮損失 提升了大蒜氮肥利用效率 因此 科學(xué)的水分調(diào) 控策略有助于設(shè)施蔬菜對(duì)殘留氮的再利用 現(xiàn)階段關(guān)于水分 調(diào)控影響當(dāng)季氮肥遷移 轉(zhuǎn)化 利用的報(bào)道已有不少 9 10 但 對(duì)水分調(diào)控殘留氮分布及再利用的研究十分有限 在設(shè)施蔬 菜生產(chǎn)系統(tǒng)中研究土壤殘留氮的再利用及其水分調(diào)控機(jī)制 對(duì)于降低氮肥環(huán)境風(fēng)險(xiǎn) 提高資源利用效率具有重要的理論 和現(xiàn)實(shí)意義 青梗菜生長(zhǎng)速度快 適應(yīng)性強(qiáng) 可周年生產(chǎn) 是我國(guó)重 要的設(shè)施蔬菜作物 11 實(shí)際生產(chǎn)中 青梗菜換茬快 水肥措施 頻繁 氮肥高殘留特征明顯 本研究基于典型青梗菜連作系 統(tǒng) 設(shè)計(jì)不同灌溉水分下限 采用 15 N 同位素標(biāo)記技術(shù) 觀測(cè) 殘留氮在后茬青梗菜栽培中的歸趨機(jī)制和平衡特征 定量揭 示不同控水下限對(duì)殘留氮再利用效率的影響 以期為提升氮 肥綜合利用效率提供實(shí)踐依據(jù) 1 材 料 與 方 法 1 1 試 驗(yàn) 地 概 況 試驗(yàn)于 2023 年 2 5 月在原云霄縣老區(qū)果場(chǎng)科技示范基地 北緯 23 57 38 東經(jīng) 117 20 5 進(jìn)行 種植時(shí)間為 3 5 月 全縣屬南亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候 試驗(yàn)地年平均氣溫 21 3 1 月平均氣溫 13 4 7 月平均氣溫 28 2 年降水量 1 730 6 mm 無(wú)霜期 347 d 試驗(yàn)前測(cè)試供試土壤 0 20 cm 土層理化性 質(zhì)為 鹽分質(zhì)量分?jǐn)?shù) 2 53 g kg 有機(jī)質(zhì) 2 2 總氮 0 98 g kg 速效磷 15 1 mg kg 速效鉀 116 7 mg kg 容重 1 38 g cm 3 田間 持水量 23 1 1 2 試 驗(yàn) 設(shè) 計(jì) 試驗(yàn)以福建金品農(nóng)業(yè)科技股份有限公司選育的 金品矮 腳 認(rèn)定編號(hào) 閩認(rèn)菜 2015013 為材料 2 茬采收時(shí)間均設(shè) 定 為 35 d 連 作 休 閑 期 15 d 首 茬 青 梗 菜 設(shè) 3 種 施 氮 水 平 150 225 300 kg hm 2 15 N 同位素標(biāo)記尿素 豐度 19 6 以形成 3 種氮素殘留水平 由于生育期相對(duì)較短 根據(jù)前人研 究經(jīng)驗(yàn) 首茬試驗(yàn)在青梗菜不同生育階段采用相同的水分下 限設(shè)計(jì) 占田間持水量的 70 上限為 100 在首茬試驗(yàn) 3 種氮素殘留的基礎(chǔ)上 二茬青梗菜設(shè) 3 種水分下限方案 占田 間持水量的 60 70 和 80 上限均為 100 則二茬試驗(yàn) 共有 3 氮?dú)埩羲?3 控水方案 9 個(gè)處理 見表 1 每個(gè)處理重復(fù) 3 次 二茬青梗菜各處理施氮策略一致 均為普 通尿素 施氮量 225 kg hm 2 當(dāng)土壤含水率降到灌水下限時(shí)進(jìn) 行灌水 供水方式為滴灌 表 1 試 驗(yàn) 設(shè) 計(jì) Tab 1 Experimental design 栽培順序 首茬 二茬 氮肥種類 15 N 標(biāo)記尿素 15 NH 2 CO 15 NH 2 普通尿素 NH 2 CONH 2 施氮量 kg hm 2 150 N1 225 N2 300 N3 225 水分下限 70 60 W1 70 W2 80 W3 水分上限 100 100 110不 同 控 水 下 限 對(duì) 設(shè) 施 青 梗 菜 田 殘 留 氮 分 布 及 再 利 用 的 影 響 章 二 子 翟 亞 明 鐘 鳳 林 等 試驗(yàn)在長(zhǎng)度 40 m 跨度 10 m 的大棚中進(jìn)行 試驗(yàn)前先按 層次挖出 0 60 cm 土壤 放入 60 cm 深的 PVC 隔板 每層土壤 混合均勻 過(guò)篩后分層回填 PVC 隔板將試驗(yàn)區(qū)劃分為 30 個(gè) 1 2 m 1 2 m 的小區(qū)進(jìn)行試驗(yàn) 試驗(yàn)中每個(gè)重復(fù)占 1 個(gè)小區(qū) 共 計(jì) 27 個(gè)小區(qū) 另有 3 個(gè)小區(qū)備用 各小區(qū)毛管上均設(shè)有獨(dú)立 灌溉控制閥門 單個(gè)小區(qū)種植 9 株作物 磷肥和鉀肥依照當(dāng)?shù)?習(xí)慣使用過(guò)磷酸鈣 750 kg hm 2 和硫酸鉀 300 kg hm 2 每 茬肥料按照基肥 40 4 葉 1 心期 6 葉 1 心期和 8 葉 1 心期各 20 進(jìn)行分配 各處理田間管理措施如病蟲草害防治等均保 持一致 1 3 樣 品 采 集 與 分 析 由于當(dāng)季作物氮肥歸趨與利用已有大量前期報(bào)道 為避 免重復(fù)研究 本項(xiàng)目從首茬青梗菜收獲后取土壤樣品 采用 五點(diǎn)取樣法按照 0 10 10 20 20 40 40 60 cm 4 個(gè)土層采 集 采集后混合均勻 一部分鮮樣用于觀測(cè)殘留氮 15 N 形 態(tài) 一部分烘干后研磨過(guò)篩用于觀測(cè) 0 60 cm 殘留氮 15 N 總量 二茬青梗菜收獲后 采集土壤樣品 深度為 0 10 10 20 20 40 和 40 60 cm 取出后立即烘干至恒重并磨樣過(guò)篩 測(cè)定樣品中總氮和 15 N 原子百分超 用于觀測(cè)殘留氮在土壤剖 面的二次分布 青梗菜收獲期每個(gè)小區(qū)隨機(jī)采集 3 株植株 根系沖洗干凈 后用小刀切離 用于測(cè)定根鮮重 測(cè)定完成后 將根系與地 上部分一起放入烘箱中 用 105 高溫殺青 30 min 然后 75 烘干至恒重 將烘干樣品研磨成粉末過(guò) 100 目篩 測(cè)定植株中 的總氮和 15 N 原子百分超 植株全氮采用 H 2 SO 4 H 2 O 2 消煮后用凱氏定氮法測(cè)定 12 鮮土樣中礦質(zhì)態(tài)氮的提取方法參照文獻(xiàn) 13 土壤和植株樣品 中 15 N 原 子 百 分 超 用 質(zhì) 譜 儀 Finniga Mat 251 Mass Spectrometers Finnigan Germany 測(cè)定 殘留氮的再利用效率 NUE 計(jì)算方法如下 14 N dff C s E s E f 1 NUE N dff M f 100 2 式中 N dff 為植株氮中來(lái)源于 15 N 標(biāo)記氮肥的數(shù)量 C s 為植株樣 品中氮含量 E s 為植株樣品中 15 N 原子百分超 E f 為標(biāo)記氮肥 的 15 N 原子百分超 M f 為 0 60 cm 土層中 15 N 總量 土壤有機(jī)態(tài) 15 N 含量為土壤總 15 N 含量與礦質(zhì)態(tài) 15 N 含量 之差 1 4 數(shù) 據(jù) 分 析 數(shù)據(jù)分析采用 SPSS 17 0 軟件 顯著性分析依據(jù) Duncan s multiple range test 15 2 結(jié) 果 與 分 析 2 1 土 壤 含 水 率 分 析 圖 1 所示為二茬不同處理土壤含水率變化 圖 1 中可看 出 在相同灌溉處理下 不同殘留氮場(chǎng)景土壤水分變化規(guī)律 較為相似 均是在灌溉后呈線性下降趨勢(shì) 其中 N1 處理略高 于其他施氮處理 但差異并不明顯 相同殘留氮場(chǎng)景下 土 壤含水率受水分控制下限的影響維持在不同區(qū)間 其中 80 控水下限土壤含水率整體處于最高水平 全生育期平均體積 含水率為 28 46 2 2 15 N 殘 留 形 態(tài) 分 析 圖 2 所示為首茬青梗菜栽培結(jié)束后 氮肥 15 N 的殘留 形態(tài)及其殘留量 圖 2 中可看出 N1 N3 處理共有 72 3 123 6 和 195 3 kg hm 2 的氮肥殘留于 0 60 cm 土體中 與施氮量相比 殘留氮占比達(dá)到 48 2 54 9 和 65 1 施氮越高 氮肥總 殘留量越大 殘留氮肥中 礦質(zhì)態(tài)氮量約占 2 3 表明絕大多數(shù)的殘留 氮呈作物可直接利用的有效態(tài) BHOGAL 5 在英國(guó) Rohsley 的長(zhǎng) 期定位試驗(yàn)表明 由于土壤殘留氮有一半呈礦質(zhì)態(tài)存在 XU 13 的試驗(yàn)研究表明 一季作物栽培結(jié)束后 0 20 cm 和 20 40 cm 土層殘留氮中礦質(zhì)態(tài)氮分別占 72 7 和 65 1 本研究 所得結(jié)論與 BHOGAL 和 XU 一致 殘留氮形態(tài)與微生物活動(dòng)和土壤理化性質(zhì)密切相關(guān) 16 微 生物可通過(guò)生物固持作用將殘留氮中的 NH 4 N 和 NO 3 N 固 持為微生物生物量氮 有機(jī)態(tài) 17 此外 黏土礦物晶格對(duì)殘 圖 1 二 茬 不 同 處 理 耕 層 土 壤 含 水 率 變 化 Fig 1 Soil moisture in surface layer under different treatments 圖 2 首 茬 青 梗 菜 不 同 施 氮 量 條 件 下 氮 素 殘 留 形 態(tài) 及 殘 留 量 Fig 2 Nitrogen residue forms and amounts under different nitrogen application conditions in the first crop of green stem vegetables 111不 同 控 水 下 限 對(duì) 設(shè) 施 青 梗 菜 田 殘 留 氮 分 布 及 再 利 用 的 影 響 章 二 子 翟 亞 明 鐘 鳳 林 等 留氮中的 NH 4 N 也有固定作用 18 微生物和土壤顆粒的固持 過(guò)程使得礦質(zhì)態(tài)氮量降低 反之的釋放過(guò)程則使得礦質(zhì)態(tài)量 增加 2 3 不 同 灌 溉 下 限 對(duì) 15 N 剖 面 分 布 的 影 響 圖 3 所示為后茬不同控水下限對(duì)土壤殘留氮剖面分布 的 影 響 圖 3 中 可 看 出 殘 留 氮 在 0 20 cm 土 層 殘 留 量 最 高 其次為 20 40 cm 40 60 cm 土層最低 這主要是由于 青梗菜為淺根系作物 主根區(qū)分布于 0 10 cm 土層 氮肥 也 主 要 為 淺 施 0 10 cm 土 壤 殘 留 氮 量 以 W1 最 高 15 0 kg hm 2 W2 次 之 13 1 kg hm 2 W3 處 于 較 低 水 平 12 5 kg hm 2 10 20 cm 土 層 也 出 現(xiàn) 相 似 規(guī) 律 這 主 要 是 由 于 W3 灌 溉 更 頻 繁 促 使 15 N 向 20 cm 土 層 以 下 遷 移 40 60 cm 土層不同控水處理土壤殘留氮量的差異印證了上 述 解 釋 類 似 地 JIN 19 在 萵 苣 地 的 研 究 結(jié) 果 表 明 控 水 下 限 值 越 高 40 cm 及 40 cm 土 層 以 下 可 觀 測(cè) 到 的 15 N 數(shù) 量 越大 2 4 不 同 灌 溉 下 限 對(duì) 后 茬 青 梗 菜 根 系 鮮 重 的 影 響 圖 4 所示為不同灌溉下限對(duì)后茬青梗菜根系鮮重的影響 圖 4 中可看出 在 N1 N2 和 N3 這 3 種不同殘留氮場(chǎng)景下 均 以 W2 處理根系鮮重最大 分別達(dá)到 0 182 0 188 和 0 195 g 株 然而 相同水分處理下 不同氮肥殘留量對(duì)根鮮重的影 響并不明顯 這主要是由于殘留氮經(jīng)過(guò)前茬栽培的淋洗過(guò)程 留在后茬根際的殘留氮較為分散 且數(shù)量遠(yuǎn)低于當(dāng)季施入的 氮肥 因此對(duì)根系生長(zhǎng)的作用有限 研究表明 作物根系生長(zhǎng)發(fā)育與土壤水分密切相關(guān) 水 分調(diào)控將不可避免地影響作物根際環(huán)境特別是土壤水分和礦 質(zhì)營(yíng)養(yǎng)等因子 作為應(yīng)對(duì) 作物根系會(huì)作出相應(yīng)改變以盡可 能汲取其所需 20 研究表明 作物根系能夠辨識(shí)其周圍環(huán)境極 其微觀的水分可利用率 從而引起根系構(gòu)型的改變 最終在 根系數(shù)量 根長(zhǎng) 根重上有所體現(xiàn) 21 本研究中 W2 處理根系 鮮重最大 表明 W2 控水下限有利于青梗菜根系生長(zhǎng)發(fā)育 為 植株高效吸收土壤殘留氮?jiǎng)?chuàng)造條件 根系干重體現(xiàn)了根部干 物質(zhì)累積情況 有助于更好地說(shuō)明根系生長(zhǎng)狀況 進(jìn)一步研 究應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)根系干物質(zhì)累積的監(jiān)測(cè) 同時(shí)探明根系結(jié)構(gòu) 活 躍吸收面積等對(duì)水分調(diào)控的響應(yīng)規(guī)律 進(jìn)一步揭示水分調(diào)控 影響根系吸收殘留氮的機(jī)理 2 5 作 物 15 N 再 利 用 效 率 不同處理對(duì)殘留氮再利用的影響如圖 5 所示 W2 N1 處理 殘留氮利用效率最高 達(dá)到 5 4 W3N1 和 W1N1 也處于較高 水平 分別達(dá)到 5 04 和 4 81 土壤殘留氮總量與殘留氮再 利用效率相關(guān)性明顯 表現(xiàn)為土壤殘留氮總量越大 其再利 用效率越低 相同土壤氮?dú)埩袅織l件下 W2 處理青梗菜殘留 氮利用效率顯著 p 0 05 高于 W1 和 W3 BHOGAL 5 的研究結(jié)果表明 不施氮情況下后茬作物對(duì)殘 圖 3 二 茬 青 梗 菜 不 同 灌 溉 下 限 對(duì) 殘 留 氮 剖 面 分 布 的 影 響 Fig 3 Effect of different irrigation lower limits on residual nitrogen profile distribution in second crop green stem vegetables 注 顯著性差異為同一土層9 個(gè)不同處理的比較結(jié)果 圖 4 不 同 控 水 下 限 對(duì) 青 梗 菜 根 系 鮮 重 的 影 響 Fig 4 Effect of different lower water control limits on the fresh weight of roots of brassica campestris 圖 5 不 同 處 理 對(duì) 作 物 殘 留 氮 再 利 用 效 率 的 影 響 Fig 5 Effect of different treatments on the reuse efficiency of crop residual nitrogen 112不 同 控 水 下 限 對(duì) 設(shè) 施 青 梗 菜 田 殘 留 氮 分 布 及 再 利 用 的 影 響 章 二 子 翟 亞 明 鐘 鳳 林 等 留氮的再利用率可達(dá)到 8 20 董嫻嫻 4 關(guān)于殘留氮后效的 研究結(jié)果表明 第 2 茬作物對(duì)第 1 茬殘留氮的利用率為 6 5 14 1 本研究中的殘留氮再利用效率結(jié)果略低于 BHOGAL 和 董嫻嫻的結(jié)論 這是由于本研究后茬青梗菜正常施氮 耕層 土壤殘留氮量遠(yuǎn)低于當(dāng)季氮肥供給量 殘留氮對(duì)植株氮素吸 收的貢獻(xiàn)相對(duì)較小 本研究表明 適宜的水分調(diào)控策略有利 于植株對(duì)土壤中殘留氮的吸收 這一研究結(jié)果與前期在番茄 22 和煙草 23 中的研究相似 土壤水分調(diào)控可將番茄和煙草植株的 殘留氮利用效率提升 1 9 4 0 殘留氮利用效率與土壤殘留氮總量 礦質(zhì)態(tài)氮量呈線性 負(fù)相關(guān) R 2 分別達(dá)到 0 913 1 和 0 907 6 見圖 6 這是由于殘 留氮肥分布較為分散 殘留氮肥的基數(shù)越大 在青梗菜主根 區(qū) 0 10 cm 以下的殘留量越高 導(dǎo)致殘留氮有效性下降 植株殘留氮利用效率降低 2 6 15 N 平 衡 不同處理下殘留氮平衡特征如表 2 所示 表 2 中可看出 首茬青梗菜栽培后 土壤殘留氮量為 72 3 195 3 kg hm 2 這些 殘 留 氮 中 有 3 47 6 48 kg hm 2 被 后 茬 青 梗 菜 所 利 用 有 61 92 166 34 kg hm 2 仍殘留于 0 60 cm 土體中 對(duì)后續(xù)作物栽 培產(chǎn)生后效 前茬不同施氮量對(duì)土壤殘留氮量和植株殘留氮 吸收量影響顯著 不同控水下限對(duì)植株殘留氮吸收量有一定 影響 表現(xiàn)為 W2 處理植株殘留氮吸收量相對(duì)較高 但其對(duì)土 壤殘留氮量的影響并不明顯 植株殘留氮吸收主要與根系特性和土壤殘留氮有效性相 關(guān) 16 本研究中 不同控水下限 0 60 cm 土層殘留氮量幾乎沒 有差異 但根系鮮重差異明顯 見圖 4 因此可以推測(cè) 水 分調(diào)控主要通過(guò)影響青梗菜根系進(jìn)而影響其對(duì)土壤殘留氮的 再利用 土 壤 殘 留 氮 損 失 量 為 4 42 30 31 kg hm 2 占 比 為 6 1 15 5 見表 2 前茬施氮量越高 殘留氮肥在后茬栽培過(guò)程 中的損失風(fēng)險(xiǎn)越大 控水下限越高 殘留氮損失量越大 與 W1 相比 W3 處理殘留氮損失量提高了 29 9 66 7 2 29 6 97 kg hm 2 這一規(guī)律與前人在當(dāng)季氮中的研究相似 24 26 本 研 究 觀 測(cè) 到 的 殘 留 氮 損 失 率 低 于 CHEN 27 的 研 究 結(jié) 果 10 9 20 0 這是由于本研究中青梗菜為淺根系作物 根 區(qū)位于 0 20 cm 土層 而 CHEN 的研究以萵苣為試驗(yàn)材料 根 區(qū)位于 0 40 cm 土層 且快根類作物對(duì)土壤擾動(dòng)大 水分更易 向下滲透 28 因而殘留氮更易流失 3 結(jié) 論 本研究在首茬青梗菜 3 種施氮水平 二茬青梗菜 3 種水分 下限方案下 探究了不同處理殘留氮形態(tài) 垂向分布 作物 根系鮮重 15 N 再利用效率以及 15 N 平衡特征 得出以下結(jié)論 1 N1 N3 處理共有 72 3 123 6 和 195 3 kg hm 2 的氮肥殘 留于 0 60 cm 土體中 主要以礦質(zhì)態(tài)存在 2 在 N1 N2 和 N3 這 3 種殘留氮場(chǎng)景下 均以 W2 處理 根系鮮重最大 分別達(dá)到 0 182 0 188 和 0 195 g 株 3 不同處理以 W2 N1 處理青梗菜殘留氮利用效率最高 達(dá)到 5 4 在相同土壤氮?dú)埩袅織l件下 W2 處理殘留氮利用 效率顯著 p 0 05 高于 W1 和 W3 4 前茬施氮量越高 殘留氮肥在后茬栽培過(guò)程中的損 失風(fēng)險(xiǎn)越大 控水下限越高 殘留氮更易向 40 cm 以下土層遷 移 損失量也越大 與 W1 相比 W3 處理殘留氮損失量提高 了 29 9 66 7 2 29 6 97 kg hm 2 參 考 文 獻(xiàn) 1 SHAO Y L CHEN J N WANG L K et al Effects of fermented organic fertilizer application on soil N 2 O emission under the vegetable rotation in polyhouse J Environmental Research 2021 200 111 491 2 蔡祖聰 我國(guó)設(shè)施栽培養(yǎng)分管理中待解的科學(xué)和技術(shù)問(wèn)題 J 土 壤學(xué)報(bào) 2019 56 1 37 43 圖 6 殘 留 氮 利 用 效 率 與 殘 留 氮 總 量 和 殘 留 礦 質(zhì) 態(tài) 氮 量 的 線 性 關(guān) 系 Fig 6 Linear relationship between residual nitrogen utilization efficiency and total residual nitrogen and residual mineral state 表 2 不 同 處 理 下 殘 留 氮 平 衡 特 征 kg hm 2 Tab 2 Residual nitrogen balance characteristics under different treatments 灌溉處理 W1 W2 W3 施氮處理 N1 N2 N3 N1 N2 N3 N1 N2 N3 首茬土壤殘留氮量 72 28 5 09c 123 59 9 78b 195 33 14 a 72 28 5 09c 123 59 9 78b 195 33 14 a 72 28 5 09c 123 59 9 78b 195 33 14 a 殘留氮回收量 二茬土壤殘留氮量 64 39 4 54 c 108 42 8 61b 166 34 11 93a 63 04 4 5c 105 00 8 92 b 162 05 11 45 a 61 92 4 57c 101 16 8 09b 159 15 11 46 a 植株殘留氮吸收量 3 47 0 15e 4 73 0 21 d 5 64 0 27 b 3 90 0 27 e 5 43 0 21 bc 6 48 0 46 a 3 64 0 23 e 5 02 0 31cd 5 87 0 39b 殘留氮損失量 4 42 0 41 g 10 44 0 97f 23 34 1 8c 5 34 0 33g 13 17 0 65e 26 80 2 11b 6 71 0 3g 17 40 1 4 d 30 31 2 15a 113不 同 控 水 下 限 對(duì) 設(shè) 施 青 梗 菜 田 殘 留 氮 分 布 及 再 利 用 的 影 響 章 二 子 翟 亞 明 鐘 鳳 林 等 CAI Z C Scientific and technological issues of nutrient management under greenhouse cultivation in China J Acta Pedologica Sinica 2019 56 1 37 43 3 杜會(huì)英 保護(hù)地蔬菜氮肥利用 土壤養(yǎng)分和鹽分累積特征研究 D 北京 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 2007 DU H Y Research on nitrogen fertilizer utilization soil nutrient and salt accumulation characteristics of vegetables in protected areas D Beijing Chinese Academy of Agricultural Sciences 2007 4 董嫻嫻 劉新宇 任翠蓮 等 潮褐土冬小麥 夏玉米輪作體系氮肥 后效及去向研究 J 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué) 2012 45 11 2 209 2 216 DONG X X LIU X Y REN C L et al Fate and residual effect of fertilizer Nitrogen under winter wheat summer maize rotation in North China Plain in meadow cinnamon soils J Scientia Agricultura Sinica 2012 45 11 2 209 2 216 5 BHOGAL A ROCHFORD A Net changes in soil and crop nitrogen in relation to the performance of winter wheat given wide ranging annual nitrogen applications at Ropsley UK J The Journal of Agricultural Science 2000 135 2 139 149 6 漆棟良 潘 晨 李 瑞 局部灌水施氮下玉米根系形態(tài)特征與產(chǎn) 量的關(guān)系研究 J 節(jié)水灌溉 2023 1 86 91 98 QI D L PAN C LI R Study on relationships between maize root morphological traits with grain yield under partial root zone supply of irrigation water and Nitrogen J Water Saving Irrigation 2023 1 86 91 98 7 楊 鵬 何 軍 付 亮 等 間歇灌溉緩釋肥對(duì)稻田土壤肥力 根 干重及產(chǎn)量的影響 J 中國(guó)農(nóng)村水利水電 2022 3 168 173 YANG P HE J FU L et al The effect of alternate wetting and drying irrigation coupled with slow release fertilizer on soil Nitrogen and Phosphorus content root dry matter and yields in the paddy field J China Rural Water and Hydropower 2022 3 168 173 8 楊 明 張博超 顧世祥 等 洱海流域大蒜水肥綜合調(diào)控模式及 其節(jié)水減排效應(yīng) J 中國(guó)農(nóng)村水利水電 2022 9 55 60 YANG M ZHANG B C GU S X et al Different water fertilizer control patterns of garlic and its effect on water saving and emission reduction in the lake Erhai watershed J China Rural Water an