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不同施肥模式对设施生菜产量和氮损失的影响 李占台1 3a 李长青2a 李艳梅1 孙焱鑫1 王激清2 杨俊刚1 1 北京市农林科学院植物营养与资源研究所 北京 100097 2 河北北方学院 河北 张家口 075000 3 嵩县住房和城乡建设局 河南 嵩县 4714003 摘 要 目的 探讨液体肥滴灌施肥模式和常规施肥模式对设施生菜产量和氮损失 氨挥发 氧化亚氮排放 硝态氮 淋洗 的影响 方法 采用田间小区试验 以日光温室生菜为对象 共 设 3个处理 分别为液体肥优化施肥模式 LF 170 kg hm 2 N 基肥不施氮肥 3次追肥 固体水溶肥常规施肥模式 CF 200 kg hm 2 N 基肥 2次追肥 以及 不施氮对照 CK 0 kg hm 2 N 磷钾做基肥 清水滴灌 安装水肥一体化设施进行追肥灌水 采用通气法和静态箱法 收集并测定生菜生长季内氨挥发和氧化亚氮的排放 结果 结果表明 与常规施肥处理 CF 相比 液体肥料处理 LF 在生长前期可以延迟氨挥发和氧化亚氮的排放高 峰 3 5 d 且在生长季内显著降低土壤氨挥发和氧化亚氮的排放 量 减排率分别 为 24 6 和 21 6 应用液体肥料可以减 少 0 100 cm土层硝态氮残 留 21 0 降低了氮素淋洗风险 与 CF模式相比 LF模式在减 氮 15 0 的基础上 产量没有下降 氮肥利用率提高 了 32 4 结论 新型液体肥料优 化施肥模式 LF 可以显著降低设施菜田氨挥发和氧化亚氮排放量 减轻土壤硝态氮淋洗风险 维持产量不降低并提高 肥料利用效率 是一种节氮减排的绿色生产方式 关 键 词 设施生菜 尿素硝铵溶液 氨挥发 氧化亚氮 硝态氮残留 中图分类号 S14 S62 文献标识码 A 文章编号 0564 3945 2022 01 0135 09 DOI 10 19336 ki trtb 2021030202 李占台 李长青 李艳梅 孙焱鑫 王激清 杨俊刚 不同施肥模式对设施生菜产量和氮损失的影 响 J 土壤通报 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 研究意义 我国设施蔬菜的播种面积和产量 均居世界第一 但随着种植年限增加 菜农为取得 较高的产量和经济收益 不断提高水肥等资源投入 生产中采用大水大肥模式 灌溉至土壤完全饱和 过量施肥造成的氮素淋洗 气态损失等环境污染问 题日益凸显 1 2 当前水肥一体化在设施生产中的应 用比较普遍 生产效率和现代化程度得到了提高 但灌溉施肥技术和肥料产品配套还不完善 亟待加 强相关研究 前人研究进展 北京市设施蔬菜生 产 中 75 的农户使用了滴灌施肥技术 但灌水和施 肥数量的控制仍然沿用以往漫灌和畦灌的经验 3 北 京所在的华北平原是全球氨排放的热点区域 农业 污染物减排面临的挑战十分严峻 4 在这一地区的秋 冬季节 空气污染造成了较大的社会压力 但设施 秋冬反季节生产是其重要功能 无法避免 如何进 一步改进设施生产水肥技术来降低污染物排放还任 重道远 施入土壤中的氮肥除被植物吸收利用外 其余部分通过转化和迁移离开土壤 植物系统进而 造成氮素损失 氮损失主要有两种形式 分别是气 态损失和淋溶损失 气态损失包括氨挥发和氧化亚 氮排放 淋溶主要指硝态氮淋出根区 硝态氮淋溶 氨挥发 氧化亚氮排放则是构成农业氮损失的主要 途径 5 6 本研究切入点 由于三种氮损失途径之 间存在一定联系 如抑制硝化过程可能减 少 N2O NO3 N损失而增 加 NH3排放 7 9 目前关于设施菜田 硝态氮损失已有大量研究 10 而对设施菜田气态氮损 失的研究较少 尤其是同时对三种途径损失的报道 还很少 拟解决的问题 采用栽培 水肥等综合 管理模式是实现低排放绿色生产的有效途径 11 12 设 施蔬菜东西向栽培是一种适应机械化生产的新型栽 收稿日期 2021 03 12 修订日期 2021 07 16 基金项目 国家重点研发计划项目 2017YFD0800405 2016YFD0201010 北京市农林科学院植物营养与资源研究所青年基金项目 201902 长子营农业科技综合服务试验站工程 2018022 北京市农林科学院专家工作站建设项目 2019005 作者简介 李占台 1992 男 河北省邯郸人 硕士 主要从事蔬菜养分管理研究 E mail 335145017 a 李占台与李长青同为 第一作者 通讯作者 E mail jungangyang 第 53 卷第 1 期 土 壤 通 报 Vol 53 No 1 2022年2月 Chinese Journal of Soil Science Feb 2022 培方式 与液体肥滴灌施肥技术配合 可以有效的 提高生产效率 13 15 本研究在前人的基础上 采用田 间小区试验 探讨液体肥滴灌施肥模式对设施生菜 生长及环境效应的影响 旨在为设施蔬菜绿色高效 生产提供技术支持 1 材料与方法 1 1 试验地概况 试验地点位于北京市大兴区长子营镇凤河现代 农业示范区 N39 40 13 E116 40 13 所用日光 温室为三面砖墙 顶覆聚乙烯薄膜的结构 东西 长 66 m 南北跨 度 8 m 土壤质地为砂质壤土 0 20 cm土壤基础理化性质为 有机 质 22 8 g kg 1 碱 解 氮 160 mg kg 1 速效 磷 69 2 mg kg 1 速效钾 256 mg kg 1 pH值 7 62 EC值 384 s cm 1 0 100 cm土层 每 20 cm的土壤容重分别 为 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 试 验 于 2018年 9 12月进行 生长季温室内空气温湿 度见图1 1 2 供试材料 供试作物 散叶生菜 品名 西班牙绿 供试肥料 液体氮 肥 UAN 尿素硝铵溶液 含 N 32 无色透明 液体磷 肥 APP 聚磷酸铵 含 N 11 P2O5 37 钾液 含 K2O 30 固 体水溶 肥 2种 分别为高氮型配方 30 10 10 和高 钾型配方 15 5 30 由北京市缓控释肥料工程技 术研究中心研发 常规复合肥 17 17 17 过磷酸 钙 P2O5 12 硫酸钾 K2O 50 商品有机肥 N P2O5 K2O 4 2 其 中 N含 量 1 78 均 为市售 供试氮肥抑制剂 含硝化抑制剂双氰胺 DCD 和脲酶抑制 剂 N 丁基硫代磷酰三胺 NBPT 的一种 液体复合制剂 由索尔维 镇江 化学品有限公司 生产 1 3 试验设计 为适应机械化起垄 做畦 试验采用东西向栽 培 15 试验 设 3种施肥模式 分别对应一个处理 具 体为 缺氮对照 CK 不施氮肥 磷钾全部底 施 新型液体肥优化施肥模式 LF 底肥不施 氮 追肥为液体肥添加双效抑制剂 总施氮量 170 kg hm 2 N 在缓苗后 第 12 24和 40 d分三次追 施 分别为总施氮量 的 25 50 和 25 农民 常规施肥模式 CF 底肥为复合肥 17 17 17 追肥为固体水溶肥 总施氮 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进行 分别为总施氮 量 30 25 三 种施肥模式 每个处 理 4次重复 随机排列 小区 面 积 24 m2 液体肥模式为应用土壤测试和滴灌施肥 同步作物氮素吸收技术而确定的施肥灌溉方案 16 由 于试验温室土壤本底养分含量较高 因而施肥方案 确定为底肥仅施有机肥 不施化肥 追肥 由 2次增 加 到 3次 农民常规施肥模式为当地农民普遍采用 的方式 方案由试验所在园区提供 三个处理均施 用有机肥与磷 钾肥 用量相同 有机肥用量以实 物 计 7 0 t hm 2 磷肥施用量 为 140 kg hm 2 P2O5 钾肥施用量 为 190 kg hm 2 K2O 其 中 CK处理磷 钾肥为过磷酸钙和硫酸钾 试验中所用的液体肥由 图 1 生长季温室内空气温度和湿度 Fig 1 Temperature and humidity of the experimental greenhouse during the growing season 136 土 壤 通 报 第 53 卷 液体氮肥 UAN 液体磷肥 APP 和液体钾肥 组成 固体水溶肥由高氮型和高钾型两种水溶肥配合 使用 施用液体肥前添加氮肥抑制剂 DCD NBPT 添加比例为纯氮用量 的 0 5 生菜在垄上双行交替 定植 株 距 25 cm 行 距 30 cm 打药等田间管理按 常规进行 1 4 测定项目和方法 土壤采样与测定 定植前 移栽后 第 20 d 第 40 d和收获后分别采集土样 取样深 度 0 100 cm 20 cm一层 共 5层 每小区 取 3点 混匀装袋后带 回实验室 取新鲜土样测定无机氮 铵态氮和硝态 氮 与质量含水量 0 20 cm表层土样风干后测土 壤有机质 重铬酸钾 外加热法 全氮 凯氏定 氮法 速效磷 NaHCO3浸提 钒钼蓝比色法 速效钾 乙酸铵浸提 火焰光度计法 pH值 pH计 和EC值 电导率仪 17 产量与品质测定 生菜收获期 每个小区采 样 0 9 m2称总重及单棵重 并计算单位面积产量 同时 每个小区另 取 8棵有代表性生菜带回实验室测定抗 坏血酸 Vc 含量 2 6 二氯酚靛酚比色法 硝酸 盐含量 紫外分光光度法 可溶糖含量 蒽酮法 17 3项品质指标 氨挥发采集与测定 采 用 PVC管 通气法收集 氨气 18 收集装置 由 PVC塑料管制成 内 径 15 cm 高 10 cm 内装两层支架 每层支架各放一块吸收海 绵 直 径 16 cm 厚 2 cm 上层海绵 与 PVC管顶 部持平 下层海绵距离底 部 5 cm 每个小区在滴灌 带中间位置安 放 1个通气阀装置 采样开始前 将 海绵在预先配好的甘油溶液 50 ml磷酸 40 ml丙 三醇 定容 至 1000 ml 完全浸泡 取出后分别置于 上下两层支架上 采样在施肥后第一天开始 收集 时间为每天上 午 8 00 10 00 24 h后取第一次样时 将采集装置下层的海绵取出 按小区对应编号分别 装入自封塑料袋中 密封 同时换上另一块刚浸过 磷酸甘油的海绵 把取下的海绵带回试验室 放 入 500 mL塑料瓶中 加 300 mL 1 0 mol L 1的 KCL溶 液 使海绵完全浸于其中 振 荡 1 h后 浸取液中的 铵态氮用蒸馏定氮法 每次施肥后 第 1 3 5 7和 10 d取样 以后取样间隔根据氨挥发量适当延长 直至其它处理与不施氮处理的氨挥发无差异时为止 氨挥发速率计算公式如下 NH3 N g hm 2 d 1 M S D 10 2 式 中 M为单个采集装置平均每次测得的氨量 NH3 N mg S为采集装置的横截面积 m2 D为每次连续捕获的时间 d 氨挥发量 Mt F t 式中 Mt为土壤氨挥发量 kg hm 2 F为 氨挥发速率 t为采集气体的时间 即捕获天数 d 氨挥发损失率 施氮区氨挥发量 不施 氮区氨挥发量 施氮量 100 N2O采集与测定 采用密闭 式 PVC箱 气相色 谱法测定 19 气体收集装置 由 PVC塑料管制成 分 箱体和底座两部分 箱体为圆柱体 外 径 18 cm 高 30 cm 顶部密封 在距顶部边 缘 5 cm位置装有 一个直 径 3 mm带有阀门的采气孔 底部开口可以罩 在底座上 底座为四周有水槽的圆柱体 提前将底 座下部嵌入土 体 5 cm 每个小区内安装一个底座 取样前将箱体放入密封槽中 槽内加水到密封槽高 度 的 2 3处 以增加箱体的密封性 收集气样时 用 带有三通阀和塑料软管 的 60 ml注射器套在采气孔上 将箱内气体充分混匀后 抽取振荡注射器并注入于 容积 为 12 ml的真空管中 分三次取样 分别 在 0 15和 30 min间隔取样 采样同时用温度计测定取样 箱内外温度并记录 并使用自动温度记录仪监 测 0 5 cm土层土壤温度 气样完成后将真空瓶带回实验 室 使用气相色谱仪 安捷 伦 7890A 检测样品气 体 中 N2O气体的积分面积 依据中国计量科学研究 院提供 的 N2O标准气体的浓度和响应面积 计算样 品中相应被检气体的浓度 每次施肥后 第 1 3 5 7和 10 d取气样 直至其它处理与不施氮处理 的 N2O排放通量无差异时为止 N2O排放通量计算公 式为 F g m 2 h 1 dC dt V A 28 22 4 273 273 T 式中 dC dt为采样箱内单位时间 内 N2O气体浓 度的变化率 L L 1 min 1 V为采样箱内有效体 积 m3 A为采样箱所覆盖的土壤表面积 m2 28为 每 mol N2O分子 中 N的质量数 22 4为温度 为 273 K时 的 N2O摩尔体积 L mol 1 T 为采 样过程中箱内的平均温度 在计算排放总量时 未测定日期 的 N2O排放量 由相邻两个测定日 期 N2O排放量的平均值与该相邻 两个日期间隔天数的乘积来估算 N2O损失率 施氮 区 N2O排放量 不施 氮区N2O排放量 施氮量 100 1 期 李占台等 不同施肥模式对设施生菜产量和氮损失的影响 137 1 5 数据处理与统计分析 采 用 Excel整理计算数据 生成图表 采 用 SPSS 17 0进行显著性分析 P 0 05 其他数据计 算公式如下 氮肥农学效率 AEN kg kg 1 施氮区产量 对照区产量 施氮量 100 氮肥偏生产力 PFPN kg kg 1 施氮区产量 施 氮量 氮肥利用率 NUE 施肥区吸氮量 对 照区吸氮量 施氮量 100 2 结果与分析 2 1 不同处理对生菜产量与品质的影响 施用氮肥显著增加生菜产量 表 1 LF和 CF 处理产量分别 为 47 1 t hm 2和 48 0 t hm 2 显著高 于 CK处理 但 LF和 CF处理两者之间差异不显著 在单棵重上 CK处理显著低 于 CF处理 但 与 LF 处理未达到显著差异 不同处理对生菜茎粗没有显 著影响 可以看出 不施氮肥生菜的产量 单棵重 出现显著下降 而 LF处理在 减 N 15 的情况下 与 CF处理相比 生菜生长和产量均没有显著降低 LF处理的氮肥偏生产力和氮肥利用率均高 于 CF处 理 其 中 LF的氮肥偏生产力 为 271 kg kg 1 比 CF 处理提 高 14 LF的氮肥利用率 为 9 68 比 CF 处理提 高 2 37百分点 增幅 为 32 说明液体肥模 式有利于提高氮肥的利用效率 生菜品质测定结果表明 表 2 施 N处理生 菜硝酸盐含量显著高 于 CK 但 LF和 CF处理两者 差异不显著 叶菜硝酸盐含量是表征品质改善的重 要指标 对施氮较为敏感 LF处理的追氮量 较 CF 处理高 出 54 5 但硝酸盐含量 与 CF无显著性差异 说明多次 施 N并添加氮肥抑制剂可以减缓硝酸盐累 积的速度 不同施肥模式对生菜维生 素 C含量的影 响不显著 LF处理显著增加了可溶性糖的含量 与 CF相比增幅 为 62 9 说明使用液体肥对生菜品质 略有改善 表 1 不同处理对品质指标的影响 Table 1 Effects of different treatments on quality indices 处理 Treatment 硝酸盐含量 mg kg 1 FW Nitrate content 维生素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表示鲜样样品 表 2 生菜生长季氨挥发累计排放 Table 2 Cumulative emission of ammonia volatilization in lettuce growing season 处理 Treatment 总累积量 kg hm 2 Total accumulation 损失率 Loss rate 减排率 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 不同处理对土壤氨挥发的影响 移栽后 第 1 d不同处理均有氨挥发产生 图 2 CK LF CF各处理氨挥发速率分别 为 66 1 47 2 和 75 6 g hm 2 d 1 N 之后氨挥发速率逐渐升高 分 别在移栽后 第 8 13和 10 d到达高峰 103 117和 186 g hm 2 d 1 N 此后氨挥发速率迅速降低 到施 肥后 第 15 d 3个处理降到最低值 23 6 22 4和 33 1 g hm 2 d 1 N 移栽 后 CF处理氨挥发速率均高 于其他处理 与 CK和 LF处理在这一时期均未施氮 有关 生菜定植后 第 15 d进行第一次追肥并浇水 但 仅 对 LF处理追肥 追肥后 第 5 d LF氨挥发速率达到 高峰 154 06 g hm 2 d 1 N 之后各处理氨挥发速 率迅速降低 CK CF未追肥也存在先升高后降低的 趋势 但峰值 较 LF有所降低 之后第二 三次追肥 浇水均呈现先升高后降低的趋势 CK一直未施肥 挥发速率较低 峰值不明显 CF LF均有追肥 以 CF峰值最高 但均低于基肥后的峰值 不同处理全生育期氨挥发的累积量存在显著差 异 表 3 CF处理显著高 于 LF和 CK处理 LF 显著高 于 CK处理 与 LF处理相比较 CF处理氨 挥发总累积量增 加 33 而 N肥用量仅增加 了 18 138 土 壤 通 报 第 53 卷 说明采用固体肥模式氨排放明显增高 LF和 CF处 理的氨挥发损失率分别 为 1 90 和 2 14 氨挥发 产生的总损失量相对较少 与 CF相比 LF处理可 以实现NH3减排24 6 表 3 生菜生长季N2O累计排放 Table 3 Cumulative N2O emission in lettuce growing season 处理 Treatment 总累积量 kg hm 2 Total accumulation 损失率 Loss rate 减排率 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 不同处理对N2O排放的影响 不同施肥模 式 N2O排放通量见 图 3 CK的 N2O 排放通量在整个生长季都较低 CF处理在基肥后排 放通量迅速增加 显著高于其它处理 在施肥后的 第 7 d达到排放高峰 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处理趋于一致 移栽后 第 15 d开始追肥浇水 N2O通量迅速升高 呈波动趋势 与 NH3挥发有相同趋势 随浇水施肥 时间呈明显相关性 但在生长后期排放峰值不明显 可能与后期气温降低有关 10 左右 见图1 CF处 理 N2O排放总量显著高 于 LF和 CK 表 4 增幅分别 为 28 和 236 排放损失率 为 0 67 和 图 2 浇水施肥后土壤氨挥发速率动态 移栽后第15 24 40 d LF处理追肥 第24 40 d CF处理追肥 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 移栽后天数 d Days after transplanting CK LF CF 浇水 I 浇水 I 浇水 I 浇水 I CF 施肥 F LF 施肥 F CF LF 施肥 F CF LF 施肥 F 图 3 不同施肥模式对土壤N2O排放特征的影响 移栽后第15 24 40 d液体肥追肥 第24 40 d固体肥追肥 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 李占台等 不同施肥模式对设施生菜产量和氮损失的影响 139 0 82 明显低 于 NH3损失率 与固体肥模式 CF 相比 采用液体肥模式显著降 低 N2O排放 降幅 为 21 6 表 4 不同处理对生菜产量和氮肥利用率的影响 Table 4 Effects of different treatments on yield and nitrogen use efficiency of lettuce 处理 Treatment 产量 Yield t hm 2 单棵重 Plant weight g 茎粗 Stem diameter cm 全氮 Total N content 吸氮量 N uptake kg hm 2 氮肥农学效率 AEN kg kg 1 氮肥偏生产力 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异显著P 0 05 下同 2 4 不同处理对土壤硝态氮时空分布的影响 生菜移栽后 第 20 40 d和收获 后 0 100 cm各 土层硝态氮含量变化情况见 图 4 可以看出 随时间 推移 下层 40 100 cm NO3 N有增加趋势 其 中 以 CF处理增加较为明显 与 LF相比 收获 后 CF处 理 40 100 cm土 层 NO3 N增 加 54 淋洗风 险增加 而在移栽后 第 20 40 d LF处 理 0 100 cm土 壤 NO3 N含量高于其它两个处理 增加 22 24 但到收获后 LF处理残留 406 kg hm 2 较 CF处理 519 kg hm 2 降 低 22 说明根系吸收 较快 降低了淋失的风险 图 4 移栽后20 d a 40 d b 60 d c 0 100 cm土层硝态氮的变化 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 讨论 3 1 不同施肥模式对氮损失的影响 施肥造成的氮损失包括氨挥发 氧化亚氮排放 和硝态氮淋洗 是造成农业面源污染和氮肥利用率 低的重要原因 20 大田作物 小麦 玉米 水稻 三 种氮损失量 在 57 106 kg hm 2之间 其中以氨挥发 损失占比较大 16 24 采用综合管理模式可以 降低氮损 失 30 以上 20 21 在设施蔬菜生产体系中 氮肥的施用量往往很大 Wang等 12 研究表明 设施 番茄三种氮损失 为 81 kg hm 2 采用综合管理模式可 以降低损 失 33 以上 减 氮 50 并采用滴灌和土 壤 C N调节 可以维持较高的产量和降低土壤硝态 氮残留 22 说明应用综合管理模式可以有效降低设施 生产的氮损失 本试验采用液体肥滴灌施肥综合管 理模式与习惯滴灌施肥模式相比 NH3挥发降 低 24 6 N2O减 排 21 6 硝态氮累积降 低 21 0 说明在采用水肥一体化 滴灌施肥 的设施蔬菜生 产中 通过氮肥优化综合调控也可以有效降低氮损 失 本研究中 NH3和 N2O损失率较少 分别 为 0 67 和 1 9 与大田作物体系 中 N2O损失率 0 66 0 88 NH3损失率 16 24 相比 21 N2O 损失率趋于一致 而NH3损失率则相差10倍左右 氮素损失不仅与施氮管理密切有关 还受生产 条件 环境 温度等影响 23 26 温室覆盖塑料薄膜 受外界干扰较小 风速几乎为零 减少 了 NH3等气 140 土 壤 通 报 第 53 卷 体的排放潜力 温室内经常灌溉也会降低氨挥发的 排放 9 本试验处在秋冬季节 尤其是中后期进入冬 季 温度较低 15 以下 图 1 随温度降低气 态损失呈现下降趋势 图 3 图 4 同时本试验所 在地属于北方石灰性土壤 pH值较高 一般 在 8 0 以上 27 28 本试验温室土 壤 pH值有所下降 7 62 也不利于氨挥发 试验 用 UAN液体肥本身含有硝态 氮 铵态氮和酰胺态氮 硝态氮可以直接被根系吸 收不发生氨化过程 铵态氮 酰胺态氮与抑制剂相 伴进入土壤中 增加了铵态氮在土壤中的存留时间 延缓了酰胺态氮的水解和铵态氮的硝化 14 因此有利 于降低氨挥发的损失率 本研究发现 与 N2O排放后期急剧下降相比 NH3挥发对温度的响应呈缓慢下降趋势 说明在秋 冬季节农 业 NH3排放值得进一步注意 在损失率均 较低的情况下 LF处理的氨挥发仍然降低 了 24 6 说明液体肥优化模式减排潜力较大 这与采用液 体 UAN氮肥 氮素形态均衡 总含氮量下降 UAN含 氮 32 尿素含 氮 46 添加氮素抑制剂 减少 基肥氮用量等密切相关 添加氮素抑制剂可能会增 加 NH3或 N2O的排放 29 30 因为硝化抑制剂会增加 土壤中 的 NH4 浓度和存留时间 为 NH3挥发提供条 件 本试验同时使用了脲酶抑制剂和硝化抑制剂 其中脲酶抑制剂可以有效降低尿素水解速度 减 缓 NH4 的累积 降低了挥发的风险 本试验结果表明 与习惯处理 CF 相比 氨挥发和氧化亚氮的排放 均没有显著增加 图 3 图 4 排放总量也未出现 增加 同时土壤剖面的硝态氮有所降低 说明添加 氮肥抑制剂在设施蔬菜滴灌施肥中是一种有效可行 的方法 不仅可以降低气体损失 也有利于减少硝 态氮累积 3 2 液体肥减量施肥模式对产量及N肥效率的提升 本试验表明 采用液体肥模式在 减 N 15 0 的 情况下 不会降低生菜产量 且氮肥偏生产力和氮 肥吸收利用率分别提 高 13 9 和 2 37 杨俊刚 等 14 的研究也得出相似结果 施用液体肥生菜增 产 10 21 且提高氮肥利用 率 8 61 9 UAN是一 种含有三种氮素形态 硝态氮 铵态氮和酰胺态氮 的液态氮肥 硝态氮可以直接被根系吸收 而铵态 氮和酰胺态氮需经过硝化和水解后被吸收 在时间 维度上的氮素供应更加平缓 同时由于抑制剂的作 用铵态氮存在的时间延长 改变了土壤中的铵硝比 例 对根系生长和养分吸收具有促进作用 因此 液体肥模式不仅能够快速提供养分 也可以减缓铵 态氮向硝态氮的转化速度进而降低氮肥在施肥后几 天内的供氮强度 与生菜的吸收规律更加吻合 利 于提高吸收效率 研究表明 设施蔬菜生产中秋冬 茬氮素损失主要集中在基肥与第一次浇水施肥后 减少这一时期的氮素损失对于提高氮肥利用效率非 常重要 31 固体水溶肥产品具有高氮含量和快速溶解 的特点 其氮肥成份以含氮量较高的尿素为主要原 料 尿素进入土壤几天之后即可水解转化为铵态氮 和硝态氮 短时间形成供氮高峰 造成大量氮素累 积 不利于根系吸收 进而产生淋溶 挥发等损 失 23 32 33 UAN液体肥氮肥含量较尿素降 低 30 4 与液体抑制剂混配分散均匀 可以克服尿素易发生 氮损失的不足以及无法与极少量抑制剂混配均匀的 问题 进而提 升 UAN利用效率 同时采用东西向栽 培有利于降低滴灌设施的成本和提升机械化生产水 平 15 34 促进滴灌施肥效率的提高和减少早期氮素损 失的数量 进一步提高水肥利用效率 4 结论 在采用滴灌施肥与东西向栽培配合的设施生菜 生产中 应用含 有 UAN氮肥的液体水溶肥优化施肥 模式可以维持较高的产量 促进品质改善 并显著 降低施用氮肥造成的氮损失 与常规施肥模式相比 液体肥模式减 氮 15 0 可以实现氨挥发 氧化亚氮 分别减 排 24 6 和 21 6 0 100 cm土壤剖面硝态 氮残留降 低 21 并有利于提高滴灌施肥的效率和 氮肥利用率 参考文献 王 远 许纪元 潘云枫 等 长江下游地区水肥一体化对设施 番茄氮肥利用率及氨挥发的影响 J OL 土壤学报 1 9 2021 03 02 002 html 1 丁武汉 雷豪杰 徐 驰 等 我国设施菜地表观氮平衡分析及 其空间分布特征 J 农业资源与环境学报 2020 37 3 353 360 2 李占台 杨俊刚 邹国元 等 北京市设施蔬菜园区轻简化生产 现状分析 J 中国蔬菜 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 马 芬 杨荣全 郭李萍 控制氮肥施用引起的活性氮气体排放 5 1 期 李占台等 不同施肥模式对设施生菜产量和氮损失的影响 141 脲酶 硝化抑制剂研究进展与展望 J 农业环境科学学报 2020 39 4 908 922 郭广正 张 芬 沈远鹏 等 减氮配施硝化抑制剂对大白菜农 学和环境效应评价 J 农业环境科学学报 2020 39 10 2307 2315 6 廖 欢 王方斌 刘 凯 等 不同施氮措施配合硝化抑制剂对 滴灌棉田土壤 NH3挥发和 N2O排放的影响 J 西北农业学报 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 张福锁 协调作物高产与环境保护的养分资源综合管理技术研 究与应用 M 中国农业大学出版社 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 12 申晓慧 刘婧琪 姜 成 等 大豆不同垄向栽培增产效果研究 初探 J 农学学报 2011 1 08 8 11 13 杨俊刚 李艳梅 孙焱鑫 等 UAN添加氮肥抑制剂对生菜产量 品质及土壤氮平衡的影响 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treatments of optimized fertilization mode with