不同施肥模式對設施生菜產(chǎn)量和氮損失的影響 李占臺1 3a 李長青2a 李艷梅1 孫焱鑫1 王激清2 楊俊剛1 1 北京市農(nóng)林科學院植物營養(yǎng)與資源研究所 北京 100097 2 河北北方學院 河北 張家口 075000 3 嵩縣住房和城鄉(xiāng)建設局 河南 嵩縣 4714003 摘 要 目的 探討液體肥滴灌施肥模式和常規(guī)施肥模式對設施生菜產(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 以日光溫室生菜為對象 共 設 3個處理 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 不施氮對照 CK 0 kg hm 2 N 磷鉀做基肥 清水滴灌 安裝水肥一體化設施進行追肥灌水 采用通氣法和靜態(tài)箱法 收集并測定生菜生長季內(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 應用液體肥料可以減 少 0 100 cm土層硝態(tài)氮殘 留 21 0 降低了氮素淋洗風險 與 CF模式相比 LF模式在減 氮 15 0 的基礎上 產(chǎn)量沒有下降 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)氮淋洗風險 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 設施生菜 尿素硝銨溶液 氨揮發(fā) 氧化亞氮 硝態(tài)氮殘留 中圖分類號 S14 S62 文獻標識碼 A 文章編號 0564 3945 2022 01 0135 09 DOI 10 19336 ki trtb 2021030202 李占臺 李長青 李艷梅 孫焱鑫 王激清 楊俊剛 不同施肥模式對設施生菜產(chǎn)量和氮損失的影 響 J 土壤通報 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 我國設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 過量施肥造成的氮素淋洗 氣態(tài)損失等環(huán)境污染問 題日益凸顯 1 2 當前水肥一體化在設施生產(chǎn)中的應 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 強相關(guān)研究 前人研究進展 北京市設施蔬菜生 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 3 北 京所在的華北平原是全球氨排放的熱點區(qū)域 農(nóng)業(yè) 污染物減排面臨的挑戰(zhàn)十分嚴峻 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壓力 但設施 秋冬反季節(jié)生產(chǎn)是其重要功能 無法避免 如何進 一步改進設施生產(chǎn)水肥技術(shù)來降低污染物排放還任 重道遠 施入土壤中的氮肥除被植物吸收利用外 其余部分通過轉(zhuǎn)化和遷移離開土壤 植物系統(tǒng)進而 造成氮素損失 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 由于三種氮損失途徑之 間存在一定聯(lián)系 如抑制硝化過程可能減 少 N2O NO3 N損失而增 加 NH3排放 7 9 目前關(guān)于設施菜田 硝態(tài)氮損失已有大量研究 10 而對設施菜田氣態(tài)氮損 失的研究較少 尤其是同時對三種途徑損失的報道 還很少 擬解決的問題 采用栽培 水肥等綜合 管理模式是實現(xiàn)低排放綠色生產(chǎn)的有效途徑 11 12 設 施蔬菜東西向栽培是一種適應機械化生產(chǎn)的新型栽 收稿日期 2021 03 12 修訂日期 2021 07 16 基金項目 國家重點研發(fā)計劃項目 2017YFD0800405 2016YFD0201010 北京市農(nóng)林科學院植物營養(yǎng)與資源研究所青年基金項目 201902 長子營農(nóng)業(yè)科技綜合服務試驗站工程 2018022 北京市農(nóng)林科學院專家工作站建設項目 2019005 作者簡介 李占臺 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 李占臺與李長青同為 第一作者 通訊作者 E mail jungangyang 第 53 卷第 1 期 土 壤 通 報 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上 采用田 間小區(qū)試驗 探討液體肥滴灌施肥模式對設施生菜 生長及環(huán)境效應的影響 旨在為設施蔬菜綠色高效 生產(chǎn)提供技術(shù)支持 1 材料與方法 1 1 試驗地概況 試驗地點位于北京市大興區(qū)長子營鎮(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 66 m 南北跨 度 8 m 土壤質(zhì)地為砂質(zhì)壤土 0 20 cm土壤基礎理化性質(zhì)為 有機 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 于 2018年 9 12月進行 生長季溫室內(nèi)空氣溫濕 度見圖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)復合肥 17 17 17 過磷酸 鈣 P2O5 12 硫酸鉀 K2O 50 商品有機肥 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 液體復合制劑 由索爾維 鎮(zhèn)江 化學品有限公司 生產(chǎn) 1 3 試驗設計 為適應機械化起壟 做畦 試驗采用東西向栽 培 15 試驗 設 3種施肥模式 分別對應一個處理 具 體為 缺氮對照 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進行 分別為總施氮 量 30 25 三 種施肥模式 每個處 理 4次重復 隨機排列 小區(qū) 面 積 24 m2 液體肥模式為應用土壤測試和滴灌施肥 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?shù)剞r(nóng)民普遍采用 的方式 方案由試驗所在園區(qū)提供 三個處理均施 用有機肥與磷 鉀肥 用量相同 有機肥用量以實 物 計 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 鉀肥為過磷酸鈣和硫酸鉀 試驗中所用的液體肥由 圖 1 生長季溫室內(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 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)進行 1 4 測定項目和方法 土壤采樣與測定 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 混勻裝袋后帶 回實驗室 取新鮮土樣測定無機氮 銨態(tài)氮和硝態(tài) 氮 與質(zhì)量含水量 0 20 cm表層土樣風干后測土 壤有機質(zhì) 重鉻酸鉀 外加熱法 全氮 凱氏定 氮法 速效磷 NaHCO3浸提 釩鉬藍比色法 速效鉀 乙酸銨浸提 火焰光度計法 pH值 pH計 和EC值 電導率儀 17 產(chǎn)量與品質(zhì)測定 生菜收獲期 每個小區(qū)采 樣 0 9 m2稱總重及單棵重 并計算單位面積產(chǎn)量 同時 每個小區(qū)另 取 8棵有代表性生菜帶回實驗室測定抗 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項品質(zhì)指標 氨揮發(fā)采集與測定 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 每個小區(qū)在滴灌 帶中間位置安 放 1個通氣閥裝置 采樣開始前 將 海綿在預先配好的甘油溶液 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 時間為每天上 午 8 00 10 00 24 h后取第一次樣時 將采集裝置下層的海綿取出 按小區(qū)對應編號分別 裝入自封塑料袋中 密封 同時換上另一塊剛浸過 磷酸甘油的海綿 把取下的海綿帶回試驗室 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)量適當延長 直至其它處理與不施氮處理的氨揮發(fā)無差異時為止 氨揮發(fā)速率計算公式如下 NH3 N g hm 2 d 1 M S D 10 2 式 中 M為單個采集裝置平均每次測得的氨量 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采集與測定 采用密閉 式 PVC箱 氣相色 譜法測定 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 每個小區(qū)內(nèi)安裝一個底座 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 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 采樣同時用溫度計測定取樣 箱內(nèi)外溫度并記錄 并使用自動溫度記錄儀監(jiān) 測 0 5 cm土層土壤溫度 氣樣完成后將真空瓶帶回實驗 室 使用氣相色譜儀 安捷 倫 7890A 檢測樣品氣 體 中 N2O氣體的積分面積 依據(jù)中國計量科學研究 院提供 的 N2O標準氣體的濃度和響應面積 計算樣 品中相應被檢氣體的濃度 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排放通量無差異時為止 N2O排放通量計算公 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 的 N2O摩爾體積 L mol 1 T 為采 樣過程中箱內(nèi)的平均溫度 在計算排放總量時 未測定日期 的 N2O排放量 由相鄰兩個測定日 期 N2O排放量的平均值與該相鄰 兩個日期間隔天數(shù)的乘積來估算 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 李占臺等 不同施肥模式對設施生菜產(chǎn)量和氮損失的影響 137 1 5 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析 采 用 Excel整理計算數(shù)據(jù) 生成圖表 采 用 SPSS 17 0進行顯著性分析 P 0 05 其他數(shù)據(jù)計 算公式如下 氮肥農(nóng)學效率 AEN kg kg 1 施氮區(qū)產(chǎn)量 對照區(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 照區(qū)吸氮量 施氮量 100 2 結(jié)果與分析 2 1 不同處理對生菜產(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 處理未達到顯著差異 不同處理對生菜莖粗沒有顯 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 生菜生長和產(chǎn)量均沒有顯著降低 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 增幅 為 32 說明液體肥模 式有利于提高氮肥的利用效率 生菜品質(zhì)測定結(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 對施氮較為敏感 LF處理的追氮量 較 CF 處理高 出 54 5 但硝酸鹽含量 與 CF無顯著性差異 說明多次 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 說明使用液體肥對生菜品質(zhì) 略有改善 表 1 不同處理對品質(zhì)指標的影響 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 生菜生長季氨揮發(fā)累計排放 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處理在這一時期均未施氮 有關(guān) 生菜定植后 第 15 d進行第一次追肥并澆水 但 僅 對 LF處理追肥 追肥后 第 5 d LF氨揮發(fā)速率達到 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 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 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肥用量僅增加 了 18 138 土 壤 通 報 第 53 卷 說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)生的總損失量相對較少 與 CF相比 LF處理可 以實現(xiàn)NH3減排24 6 表 3 生菜生長季N2O累計排放 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N2O排放的影響 不同施肥模 式 N2O排放通量見 圖 3 CK的 N2O 排放通量在整個生長季都較低 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 呈波動趨勢 與 NH3揮發(fā)有相同趨勢 隨澆水施肥 時間呈明顯相關(guān)性 但在生長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 李占臺等 不同施肥模式對設施生菜產(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 不同處理對土壤硝態(tài)氮時空分布的影響 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 圖 4 可以看出 隨時間 推移 下層 40 100 cm NO3 N有增加趨勢 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 險增加 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 說明根系吸收 較快 降低了淋失的風險 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) 氮殘留 22 說明應用綜合管理模式可以有效降低設施 生產(chǎn)的氮損失 本試驗采用液體肥滴灌施肥綜合管 理模式與習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 說明在采用水肥一體化 滴灌施肥 的設施蔬菜生 產(chǎn)中 通過氮肥優(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 氮素損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 風速幾乎為零 減少 了 NH3等氣 140 土 壤 通 報 第 53 卷 體的排放潛力 溫室內(nèi)經(jīng)常灌溉也會降低氨揮發(fā)的 排放 9 本試驗處在秋冬季節(jié) 尤其是中后期進入冬 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 圖 3 圖 4 同時本試驗所 在地屬于北方石灰性土壤 pH值較高 一般 在 8 0 以上 27 28 本試驗溫室土 壤 pH值有所下降 7 62 也不利于氨揮發(fā) 試驗 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)生氨化過程 銨態(tài)氮 酰胺態(tài)氮與抑制劑相 伴進入土壤中 增加了銨態(tài)氮在土壤中的存留時間 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)對溫度的響應呈緩慢下降趨勢 說明在秋 冬季節(jié)農(nóng) 業(yè) NH3排放值得進一步注意 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增 加 NH3或 N2O的排放 29 30 因為硝化抑制劑會增加 土壤中 的 NH4 濃度和存留時間 為 NH3揮發(fā)提供條 件 本試驗同時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)的風險 本試驗結(jié)果表明 與習慣處理 CF 相比 氨揮發(fā)和氧化亞氮的排放 均沒有顯著增加 圖 3 圖 4 排放總量也未出現(xiàn) 增加 同時土壤剖面的硝態(tài)氮有所降低 說明添加 氮肥抑制劑在設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產(chǎn)量及N肥效率的提升 本試驗表明 采用液體肥模式在 減 N 15 0 的 情況下 不會降低生菜產(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)過硝化和水解后被吸收 在時間 維度上的氮素供應更加平緩 同時由于抑制劑的作 用銨態(tài)氮存在的時間延長 改變了土壤中的銨硝比 例 對根系生長和養(yǎng)分吸收具有促進作用 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)化速度進而降低氮肥在施肥后幾 天內(nèi)的供氮強度 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 設施蔬菜生產(chǎn)中秋冬 茬氮素損失主要集中在基肥與第一次澆水施肥后 減少這一時期的氮素損失對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 其氮肥成份以含氮量較高的尿素為主要原 料 尿素進入土壤幾天之后即可水解轉(zhuǎn)化為銨態(tài)氮 和硝態(tài)氮 短時間形成供氮高峰 造成大量氮素累 積 不利于根系吸收 進而產(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法與極少量抑制劑混配均勻的 問題 進而提 升 UAN利用效率 同時采用東西向栽 培有利于降低滴灌設施的成本和提升機械化生產(chǎn)水 平 15 34 促進滴灌施肥效率的提高和減少早期氮素損 失的數(shù)量 進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施生菜 生產(chǎn)中 應用含 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) 氮殘留降 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 王 遠 許紀元 潘云楓 等 長江下游地區(qū)水肥一體化對設施 番茄氮肥利用率及氨揮發(fā)的影響 J OL 土壤學報 1 9 2021 03 02 002 html 1 丁武漢 雷豪杰 徐 馳 等 我國設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)境學報 2020 37 3 353 360 2 李占臺 楊俊剛 鄒國元 等 北京市設施蔬菜園區(qū)輕簡化生產(chǎn) 現(xiàn)狀分析 J 中國蔬菜 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氣體排放 5 1 期 李占臺等 不同施肥模式對設施生菜產(chǎn)量和氮損失的影響 141 脲酶 硝化抑制劑研究進展與展望 J 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報 2020 39 4 908 922 郭廣正 張 芬 沈遠鵬 等 減氮配施硝化抑制劑對大白菜農(nóng) 學和環(huán)境效應評價 J 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報 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 滴灌棉田土壤 NH3揮發(fā)和 N2O排放的影響 J 西北農(nóng)業(yè)學報 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)境保護的養(yǎng)分資源綜合管理技術(shù)研 究與應用 M 中國農(nóng)業(yè)大學出版社 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 申曉慧 劉婧琪 姜 成 等 大豆不同壟向栽培增產(chǎn)效果研究 初探 J 農(nóng)學學報 2011 1 08 8 11 13 楊俊剛 李艷梅 孫焱鑫 等 UAN添加氮肥抑制劑對生菜產(chǎn)量 品質(zhì)及土壤氮平衡的影響 J 中國土壤與肥料 2020 1 67 74 14 鄒國元 楊俊剛 孫焱鑫 設施蔬菜輕減高效栽培 M 北京 中 國農(nóng)業(yè)出版社 2019 p164 173 15 鄒國元 孫焱鑫 廖上強 綠葉菜輕簡高效栽培 M 北京 農(nóng)業(yè) 出版社 2021 p56 63 16 鮑士旦 土壤農(nóng)化分析 M 北京 中國農(nóng)業(yè)出版社 2000 17 王朝輝 劉學軍 巨曉棠 等 田間土壤氨揮發(fā)的原位測定 通氣法 J 植物營養(yǎng)與肥料學報 2002 2 205 209 18 李艷勤 劉 剛 紅 梅 等 優(yōu)化施氮對河套灌區(qū)氧化亞氮排 放和氨揮發(fā)的影響 J 環(huán)境科學學報 2019 39 2 578 584 19 Chen X P Cui Z L Fan M S et al Producing more grain with 20 lower environmental costs J Nature 2014 514 7523 486 9 Cui Z L Wang G L Yue S C et al Closing the N use efficiency gap to achieve food and environmental security J Environmental Science 2 College of Agriculture and Forestry Hebei North University Zhangjiakou 075000 China 3 Song County Housing and Urban Rural Development Bureau Song County 4714003 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