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不同施氮量对紫色土大白菜季产量和氨挥发的影响 罗付香，林超文*，刘海涛，王 宏，张建华，朱永群，姚 莉，王 谢 （四川省农业科学院土壤肥料研究所，四川成都 610066） 摘要: 【目的】研究紫色土丘陵区水稻大白菜轮作模式下，大白菜季产量、氨挥发损失通量及影响因素，可为 四川省紫色土丘陵区农业面源污染防治提供技术支撑。【方法】以大白菜为试材进行了田间试验。结合当地农 民的施肥习惯，设定了6个施氮肥水平，施氮量依次为N 0、112.5、150、187.5、225、300 kg/hm2，氮肥均等 量分为基肥和追肥，分两次施用。采用密闭室连续通气法对大白菜地进行田间原位氨挥发测定。测定在基肥和 追肥施用之后的第1天开始，上午9:0010:00，下午16:0017:00进行测定，连续测定14 d(降雨停止测定)， 直至检测不到氨挥发。成熟期调查大白菜产量和全氮含量。【结果】大白菜季施氮总量从0增加至300 kg/hm2时，单季氨挥发损失总量由 2.27 kg/hm2增加至22.72 kg/hm2。基肥和追肥施氮量分别从0增加到150 kg/hm2时，基肥后氨挥发总量的变化范围为1.08 kg/hm2到23.58 kg/hm2，显著高于等量追肥后的氨挥发总量 (0.212.83 kg/hm2)，这与基肥施用时期温度高于追肥施用时期的温度有关。随施氮量增加，大白菜产量增加， 但从N 187.5 kg/hm2增加至300 kg/hm2时，大白菜产量增加不显著；氨挥发总量随施氮量增加而增加，但150 kg/hm2与187.5 kg/hm2处理差异不显著，187.5 kg/hm2与225 kg/hm2、300 kg/hm2处理之间差异显著。【结论】大 白菜季氨挥发主要集中在施肥之后的两周之内，施肥量和温度是影响大白菜季氨挥发的主要因素。综合考虑产 量和单季氨挥发损失总量等因素，施氮肥量为N 187.5 kg/hm2时，大白菜的产量和环境效益最佳。 关键词: 紫色土；大白菜；氨挥发；施氮量；温度 Effect of nitrogen rates on cabbage yield and ammonia volatilization in purple soil LUO Fu-xiang, LIN Chao-wen*, LIU Hai-tao, WANG Hong, ZHANG Jian-hua, ZHU Yong-qun, YAO Li, WANG Xie ( Soil and Fertilizer Institute, Sichuan Academy of Agricultural Sciences, Chengdu 610066, China ) Abstract: 【Objectives】Many factors affect cabbage yield and ammonia volatilization in ricecabbage rotation system in purple soil. The research was aiming to clarify the trends of NH3 volatilization affected by nitrogen rates and climate factors, to give some recommendation for mitigating nitrogen loss in Sichuan Province.【Methods】Field experiments were conducted with different nitrogen rates on cabbage in a purple soil. The nitrogen rate included N 0, 112.5, 150, 187.5, 225 and 300 kg/hm2. The N fertilizer was divided into two equal parts and applied for basal application and topdressing. A continual air-flow chamber method was used to measure the ammonia volatilization. The measurement was conducted successively for 14 days after basal fertilization or topdressing at 9:0010:00 am and 16:0017:00 pm till no ammonia volatilization was detected. The cabbage yield and nitrogen content in the cabbage were measured after maturity.【Results】The total NH3 volatilization of the entire season increased from 2.27 kg/hm2 to 22.72 kg/hm2 with increasing nitrogen rate from 0 to 300 kg/hm2. When the nitrogen rate was increased from 0 to 150 kg/hm2, NH3 volatilization after basal fertilization was in range of 1.0823.58 kg/hm2, greater than that after topdressing (0.212.83 kg/hm2), which 植物营养与肥料学报 2018, 24(3): 685692 doi: 10.11674/zwyf.17097 Journal of Plant Nutrition and Fertilizers http:/www.plantnutrifert.org收稿日期：20170323 接受日期：20180305 基金项目：国家科技支撑计划项目（2012BAD05B03-8）；国家公益性行业（农业）科研专项（201003014）；四川省创新能力提升工程 专项（2016GYSH-023）；四川省公益性农业专项（2011NZ0094）；四川省公益性农业专项（2013NZ0028）；四川省基因工 程专项（2012QNJJ-019）资助。 联系方式：罗付香E-mail：luofx06126.com ； * 通信作者 林超文E-mail：lcw-11163.com was due to the higher temperature after basal fertilization than after topdressing. Cabbage yield increase became not significant when the N rate was over 187.5 kg/hm2, however, the total NH3 volatilization kept increased. The NH3 volatilization increase was not significant when the N rate was increased from 150 kg/hm2 to 187.5 kg/hm2, but became significant from 187.5 kg/hm2 to 225 kg/hm2 or 300 kg/hm2.【Conclusions】Ammonia volatilization of cabbage occurs largely during the first two weeks after fertilization. Nitrogen rates and soil temperature are the two main factors affecting ammonia volatilization. Comprehensively considering the yield and N loss, the optimal total nitrogen rate is 187.5 kg/hm2. Key words: purple soil; cabbage; ammonia volatilization; nitrogen rate; temperature氨挥发的氮素随着大气湿沉降进入水圈导致水 土富营养化等严峻的环境问题1，据统计中国一年大 约有3.55 106 t氮以氨挥发形式损失2。紫色土耕地 面积513.09万hm2，其中四川省占48.24%，是西南 地区最主要的耕作土壤3。大白菜是主要的种植蔬菜 之一，为了提高产量，氮肥的投入量巨大，氮肥过 量施用则带来了蔬菜硝态氮残留4以及环境污染等问 题5，因此研究紫色土大白菜地的氨挥发特征对紫色 土地区的氮素高效利用和降低环境风险有积极意义。 当前对氨挥发的研究主要针对粮食作物玉米、 小麦、水稻610。部分关于蔬菜的氨挥发研究主要集 中在大棚内11。黄晶晶等13对紫色土水稻田的氨挥发 进行了研究分析。氨挥发量受到施氮量14、氮肥种 类16、施肥方式17、土壤pH18等因素的影响19。不同 土壤和不同种植类型氨挥发差异很大6, 8, 20。而目前对 于种植大白菜紫色土的田间氨挥发和影响因素研究 还鲜有报道，特别是协调产量和氨挥发的最佳施氮 量，具有重要意义。本研究采用密闭式连续通气法 田间原位测定装置，对2012和2013年在不同施氮 肥水平条件下，紫色土区大白菜地的氨挥发进行了 测定，目的在于探明紫色土区大白菜地的产量、氨 挥发特征及其影响因素，在综合考虑经济效益和环 境效益双赢的模式下寻求最佳施氮量，减少氮素的 损失。 1 材料与方法 1.1 研究区概况 试验地位于四川省农业科学院土壤肥料研究所 资阳试验站，地处东经10434121043519、北 纬300512300644，海拔395 m。多年 (20112014年) 年均降雨量为831.86 mm，70%分 布在69月间，最高为987.65 mm，最低为678 mm。年均温16.8，极端最低温3.6，极端最高 温36.5。供试土壤为遂宁组母质发育的紫色土红 沙土。2012年试验前020 cm土层土壤的基本理化 性状：pH 7.91、有机质9.24 g/kg、全氮0.55 g/kg、 水溶性氮2.71 mg/kg、铵态氮1.29 mg/kg、硝态氮 0.69 mg/kg、有效磷3.02 mg/kg、速效钾90.21 mg/kg。 1.2 试验设计 大白菜田间试验设置6个处理，施氮量依次为 N 0 (CK)、112.5、150、187.5、225和300 kg/hm2， 氮肥为尿素。磷肥和钾肥分别为过磷酸钙和氯化 钾，施肥量分别为P2O5 105 kg/hm2、K2O 105 kg/hm2， 全部作基肥。氮肥等分为两份，分别用于基肥和追 肥。每个处理重复3次，完全随机区组排列，小区 面积为30 m2。试验地周围设置宽度为3 m保护行， 小区间筑宽30 cm，高20 cm田埂。 供试大白菜品种为青杂3号，于2012年 9月18日播种，10月14日移栽，2013年2月27日 收获；2013年8月20日播种，9月20日移栽， 2014年1月8日收获。行距50 cm，窝距50 cm。施 用基肥日期为2012年10月19日和2013年9月 24日，追肥日期为2012年12月5日和2013年 11月4日，施肥方法均为撒施。田间灌溉和病虫草 害管理均按照当地的常规方式进行。 1.3 氨挥发测定方法 采用密闭室连续通气法监测稻田NH3挥发通 量21，通过利用空气置换将土壤挥发出来的NH3随 气流进入吸收瓶中，然后将吸收液带回室内进行测 定，田间装置如图1所示。具体方法为：在地里预 埋内径为50 cm、高为30 cm的不透光有机玻璃微 区桶，微区内有一株白菜，用一带盖有机玻璃罩 (内 径50 cm、高10 cm) 扣在微区桶上，并用透明胶带 密封连接部分 (胶带宽度 5 cm)，通过橡皮管与高 为2.5 m的通气管连接 (所有通气管口在离试验地5 m之外2.5 m高的点，保证通入密室的气体一致且不 被白菜地排放的NH3污染，其NH3浓度为大气中的 NH3浓度)。686 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 24 卷 在基肥和追肥施用之后的第一天开始测定氨挥 发，固定在上午9:0010:00，下午16:0017:00进 行，连续测14 d (降雨停止测定)，直至检测不到氨 挥发。氨挥发测定的收集装置用装有2%的硼酸吸收 气体中的NH3，然后用标准盐酸滴定其中收集到的 NH3，由此得到大白菜地NH3挥发情况。 1.4 大白菜产量测定及植株样品的采集 在大白菜成熟期全部收获，采用烘干法测定其 干产。每个小区选择5棵有代表性的白菜植株，装 入网袋带回实验室，烘干后全部粉碎，采用 H2SO4H2O2消煮提取，用连续流动分析仪测定大白 菜全氮的含量。 1.5 数据处理 NH3挥发通量的计算方程为： F = C V/(S t ) 24 10000/1000000 (1) 式中：F为一天当中NH3挥发通量kg/(dhm2)；C为 标准盐酸的浓度 (mg/L)；V为标准盐酸的滴定体 积 (L)；S为密闭式内部面积 (m2)；t为氨挥发测定 时间 (h)。 NH3挥发总量的计算方程为： N A = (F d ) (2) 式中：NA为NH3挥发总量 (kg/hm2)；d为时间 (1 d)。 吸氮量的计算方程为： N A = N W (3) 式中：NA是吸氮量 (kg/hm2)；N为大白菜含氮量； W为大白菜干重 (kg/hm2)。 单位产量氨挥发量的计算方法为： D = N A /Y (4) 式中：D为单位产量氨挥发量 (g/kg)；Y为单位面积 产量 (kg/hm2)。 氮肥农学利用效率计算方法为： N UE = (Y - Y N0 )/N fer (5) 式中：NUE为氮肥农学利用效率 (kg/kg)；YN0为空白 区大白菜的单位面积产量 (kg/hm2)；Nfer为单位面积 大白菜施氮量。 试验数据利用Excel软件处理计算并作图，用 SPSS软件对实验数据进行方差分析和显著性检验。 2 结果与分析 2.1 大白菜产量、吸氮量及氮肥农学利用效率 表1可知，随着施氮量的增加，2012年大白菜 产量随着施氮量从0到187.5 kg/hm2呈现显著增加的 趋势，但是从N 187.5 kg/hm2到225 kg/hm2、300 kg/hm2的增加不显著；2013年除不施氮处理大白菜 产量显著低于施氮处理之外，随着施氮量的继续增 加大白菜产量差异不显著。大白菜吸氮量与产量变 化趋势基本上相同，随着施氮量增加，氮素吸收增 加。2012和2013年两年，大白菜吸氮量的变化趋势 表 1 不同氮素水平大白菜产量及氮素吸收利用 Table 1 Yield and nitrogen uptake of cabbage under different N rates 施氮量 (kg/hm 2) N rate 产量 Yield (kg/hm 2) 吸氮量 N uptake (kg/hm 2) NAE (kg/kg) 2012 2013 2012 2013 0 1846.4 e 1278.8 b 43.1 d 31.2 c 112.5 3755.9 bc 3730.1 a 109.2 b 105.3 ab 19.4 150 3616.9 cd 3577.4 a 111.3 b 85.2 b 13.6 187.5 4362.8 ab 4261.0 a 121.3 ab 105.5 ab 14.7 225 4174.9 abc 4284.8 a 136.2 a 123.4 a 11.9 300 4531.2 a 4222.1 a 142.6 a 86.9 b 9.4注（Note）：NAE氮肥农学效率 N fertilizer agronomy efficiency; 同列数据后不同字母表示处理间差异显著 ( P < 0.05) Values followed by different letters in the same column mean significantly different among treatments ( P < 0.05). 真空泵 Vacuum pump 气流 Air 氨呼吸密闭室 Airtight room NH 3吸收剂 Absorbent 2% 硼酸 Boric acid图 1 密闭室氨挥发测定装置 Fig. 1 Apparatus for ammonia volatilization 3 期 罗付香，等：不同施氮量对紫色土大白菜季产量和氨挥发的影响 687
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