核 農(nóng) 學(xué) 報(bào) 2020 34 12 2793 2799 Journal of Nuclear Agricultural Sciences 收稿日期 2020 02 22 接受日期 2020 04 01 基金項(xiàng)目 國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目 2016YFD0201001 江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新資金項(xiàng)目 CX 18 1005 作者簡(jiǎn)介 許紀(jì)元 男 主要從事蔬菜氮素營(yíng)養(yǎng)與環(huán)境效應(yīng)的研究 E mail yzxu jiyuan issas ac cn 通訊作者 閔炬 女 副研究員 主要從事農(nóng)田養(yǎng)分循環(huán)和環(huán)境效應(yīng)研究 E mail jmin issas ac cn 文章編號(hào) 1000 8551 2020 12 2793 07 應(yīng)用 15 N 標(biāo)記尿素研究硝化抑制劑 對(duì)設(shè)施番茄氮素去向的影響 許紀(jì)元 1 2 閔 炬 1 施衛(wèi)明 1 1 中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所 土壤與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 江蘇 南京 210008 2 中國(guó)科學(xué)院大學(xué) 北京 100049 摘 要 為明確硝化抑制劑 2 氯 6 三氯甲基吡啶 簡(jiǎn)稱 CP 在設(shè)施蔬菜上的應(yīng)用效果及其增效機(jī)制 本研究采用田間微區(qū)試驗(yàn) 應(yīng)用 15 N 穩(wěn)定性同位素示蹤技術(shù)研究了在推薦施氮量 180 kg hm 2 和習(xí)慣 施氮量 300 kg hm 2 下 CP 對(duì)設(shè)施番茄氮素去向的影響 并進(jìn)行了其增效機(jī)制的初探 結(jié)果表明 在 施氮量為 180 和 300 kg hm 2 條件下 施用 CP 可增加番茄產(chǎn)量 17 3 和 31 4 肥料氮回收率分別增 加 8 6 和 9 2 個(gè)百分點(diǎn) 氨揮發(fā)排放增加了 2 47 和 3 65 kg hm 2 其他損失合計(jì)減少了 15 5 和 27 6 kg hm 2 添加 CP 促進(jìn)了氮素從莖和葉向果實(shí)的轉(zhuǎn)移 且減少了氮素?fù)p失 提高了氮素利用率 這可能 是其增效的機(jī)制之一 施用 CP 帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益顯著高于其成本 在蔬菜生產(chǎn)上值得應(yīng)用與推廣 關(guān)鍵詞 同位素示蹤 2 氯 6 三氯甲基吡啶 蔬菜 氮損失 DOI 10 11869 j issn 100 8551 2020 12 2793 隨著我國(guó)人均生活水平的提高以及城市化進(jìn)程的 加快 人們對(duì)蔬菜消費(fèi)的需求日益增加 由于設(shè)施蔬 菜相對(duì)于其他糧食作物具有較高的附加值 近年來(lái)全 國(guó)種植面積日益增加 截止 2018 年 全國(guó)設(shè)施蔬菜種 植面積達(dá) 2 04 10 7 hm 2 1 在實(shí)際生產(chǎn)中蔬菜的增產(chǎn) 主要依賴氮肥的大量投入 2 隨著大量單施化肥與 土體富營(yíng)養(yǎng)化 大棚蔬菜作物及土壤對(duì)投入氮肥的敏 感性降低 相應(yīng)肥效降低 造成增肥不增產(chǎn) 致使在原 有施肥結(jié)構(gòu)下產(chǎn)量難以維持和提高 3 5 硝化抑制劑是一類進(jìn)入土壤后能夠影響土壤生化 環(huán)境的物質(zhì) 可以調(diào)節(jié)某些土壤酶活性 抑制亞硝化細(xì) 菌生長(zhǎng) 控制土壤中 NH 4 向 NO 2 NO 3 轉(zhuǎn)化 6 7 有 研究表明 應(yīng)用硝化抑制劑可有效提高肥料利用率 降 低氮素?fù)p失 并且硝化抑制劑適合與各種銨態(tài)氮肥或 尿素配施 8 2 氯 6 三氯甲基吡啶 6 chloro 2 trichloromethyl pyridine CP 為國(guó)際公認(rèn)的無(wú)毒有效的 硝化抑制劑 9 主要應(yīng)用于我國(guó)大田作物如小麥 玉 米和棉花等 并取得了較好的增產(chǎn)效果 已進(jìn)行一定范 圍的推廣 10 13 CP 被認(rèn)為可阻控土壤中氮素的硝化 和反硝化過程 使得施入土壤中更多的氮素以銨態(tài)氮形 態(tài)存在 可減少 N 2 O 的排放 14 目前 針對(duì)硝化抑制劑 的研究多集中在應(yīng)用效果方面 15 18 應(yīng)用于蔬菜地尤 其應(yīng)用于設(shè)施菜地的研究報(bào)道較少 增產(chǎn)效果和機(jī)制尚 不十分清楚 為有效提高氮肥利用率 確保蔬菜作物高 產(chǎn)和最小環(huán)境污染 深入研究在不同施氮量下 施用硝 化抑制劑后肥料氮在植物 土壤 大氣系統(tǒng)中的行為和 去向十分必要 鑒于此 本研究利用 15 N 穩(wěn)定性同位素 示蹤技術(shù) 應(yīng)用 15 N 標(biāo)記尿素 在田間微區(qū)研究了推薦施 氮量 180 kg hm 2 和習(xí)慣施氮量 300 kg hm 2 條件 下 添加硝化抑制劑 CP 對(duì)設(shè)施番茄氮素去向的影響及 其可能的增效機(jī)理 以期為硝化抑制劑在蔬菜生產(chǎn)上的 大面積推廣應(yīng)用提供科學(xué)支撐 1 材料與方法 1 1 試驗(yàn)材料與試驗(yàn)地概況 供試作物為番茄 Lycopersicum esculentum Mill 品 種為東圣一號(hào) 購(gòu)自陜西東圣有限責(zé)任公司 試驗(yàn)用硝 3972 核 農(nóng) 學(xué) 報(bào) 34 卷 化抑制劑的有效成分為 CP 在乳液成品中含量為 24 由浙江奧復(fù)托化工有限公司提供 按照有效成分為尿 素質(zhì)量 0 25 的比例噴施該產(chǎn)品于尿素表面 供試標(biāo) 記尿素 15 N 豐度為 10 17 購(gòu)自上?；ぱ芯吭?試驗(yàn)于江蘇省宜興市農(nóng)業(yè)科技示范園大棚蔬菜生 產(chǎn)基地進(jìn)行 試驗(yàn)大棚為鋼管塑料大棚 該地區(qū)位于 中亞熱帶北緣過渡地帶 年平均氣溫 15 7 無(wú)霜期 平均 239 d 年均降水量 1 158 mm 土壤類型為湖白 土 質(zhì)地為砂壤土 移栽前 0 20 cm 耕層土壤理化性 質(zhì)為 土壤 pH 值 5 56 土壤有機(jī)質(zhì) 全氮 NO 3 N NH 4 N 速效磷 速效鉀含量分別為 22 7 g kg 1 1 14 g kg 1 202 4 mg kg 1 16 9 mg kg 1 110 2 mg kg 1 和 72 8 mg kg 1 1 2 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)共設(shè) 4 個(gè)處理 分別為 研究區(qū)域推薦化肥 氮用量處理 1 19 設(shè)置施氮量為 180 kg hm 2 U180 U180 基礎(chǔ)上添加硝化抑制劑 CP 處理 U180 CP 農(nóng)戶習(xí)慣化肥氮用量處理 施氮量為 300 kg hm 2 U300 U300 基礎(chǔ)上添加硝化抑制劑 CP 處理 U300 CP 每處理設(shè) 3 次重復(fù) 共計(jì) 12 個(gè)小區(qū) 小 區(qū)面積為 20 m 2 5 m 4 m 各小區(qū)隨機(jī)區(qū)組排列 各 小區(qū)之間以埋設(shè)有 PVC 板 埋深 60 cm 的田埂 寬 60 cm 高 40 cm 隔開 防止小區(qū)間串水串肥 并實(shí)現(xiàn)各小 區(qū)單灌單排的管理目的 在施氮小區(qū)內(nèi)設(shè)計(jì)一個(gè)施氮 量一致的 15 N 試驗(yàn)微區(qū) 由 6 mm 厚 PVC 材料焊接成 直徑 80 cm 高 80 cm 面積 0 5 m 2 的圓筒狀 并分別 在距桶上沿 20 cm 和 40 cm 處兩側(cè)對(duì)稱打孔 配橡膠 塞 以實(shí)現(xiàn)微區(qū)內(nèi)外水分交換和單獨(dú)灌排水的需求 于微區(qū)試驗(yàn)開始前半年埋入圓筒 埋深 60 cm 留上部 20 cm 以阻斷微區(qū)內(nèi)外水肥串流 番茄春茬栽培 于 2 月 13 日播種育苗 3 月 20 日 移栽定植 7 月 24 日收獲完畢 栽培方式為傳統(tǒng)的畦 栽 畦面寬 60 cm 溝寬 40 cm 每畦兩行 間距 30 cm 株距 40 cm 植株留 4 穗果 本研究中化肥氮 普通尿 素和微區(qū)使用的標(biāo)記尿素 分 3 次施用 分別在移栽 前做基肥 開花期和第 1 穗果膨大期做追肥施入 施入 肥料運(yùn)籌為 2 1 1 標(biāo)記尿素按微區(qū)面積折算用量施 用 商品有機(jī)肥 磷肥 過磷酸鈣 和鉀肥 硫酸鉀 在 每季作物的基肥中一次施入 施 用 量 分 別 為 78 kg hm 2 N 60 kg hm 2 P 2 O 5 和 90 kg hm 2 K 2 O 微區(qū)中按面積折算用量施肥 水分與農(nóng)藥管理措施同 當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶習(xí)慣 田間水分管理采用當(dāng)?shù)剞r(nóng)民傳統(tǒng)的澆 灌方法 通常在移栽當(dāng)天及隨后的 3 4 d 灌水 或視 土壤干濕狀況而定 水源為試驗(yàn)區(qū)附近河水 追肥時(shí)尿 素撒施后灌水 1 3 測(cè)定項(xiàng)目與方法 1 3 1 番茄產(chǎn)量 番茄果實(shí)產(chǎn)量按整個(gè)小區(qū)收獲計(jì)產(chǎn) 1 3 2 番茄各器官生物量 番茄成熟后 將 0 5 m 2 微區(qū)內(nèi)植株地上部按莖 葉和果實(shí)分器官收獲 于 105 殺青 30 min 后 75 烘干至恒重 稱重后記錄各 器官干重 1 3 3 15 N 吸收與利用率 取 1 3 2 稱重后樣品粉碎過 100 目篩 采用同位素質(zhì)譜法測(cè)定番茄莖 葉和果實(shí)中全 氮含量和 15 N 豐度 同時(shí)計(jì)算肥料 15 N 植株吸收量和 15 N 利 用效率 具體測(cè)定方法和計(jì)算公式均參照文獻(xiàn) 20 1 3 4 肥料標(biāo)記氮素土壤殘留量和土壤硝態(tài)氮含量 在番茄收獲后 于微區(qū)內(nèi)分別采集 0 15 15 30 30 45 和 45 60 cm 土層土壤樣品 每土層取 6 個(gè)點(diǎn) 土樣混勻 后風(fēng)干 磨細(xì)過 100 目篩 采用同位素質(zhì)譜法測(cè)定土壤 全氮含量和 15 N 豐度 測(cè)定方法同 1 3 3 根據(jù)公式計(jì) 算肥料 15 N 土壤殘留量 肥料 15 N 土壤殘留量 2 25 10 6 C N 15 N atm 0 3663 10 17 0 366 3 1 式中 2 25 10 6 為土壤重量 kg hm 2 C N 為土壤 全氮含量 15 N atm 為土壤樣品 15 N 豐度 10 17 為供試 標(biāo)記尿素 15 N 豐度 0 366 3 為 15 N 自然豐度 小區(qū)內(nèi)分別采集 0 15 15 30 30 45 和 45 60 cm 土層鮮土樣 壓碎 過 3 mm 孔 篩 后 立 即 用 1 mol L 1 KCl 溶液 水土比為 10 1 浸提 振蕩 1 h 后過 濾 濾液用連續(xù)流動(dòng)分析儀 San System 荷蘭 skalar 儀器公司 測(cè)定土壤硝態(tài)氮含量 1 3 5 肥料 NH 3 15 N 排放量 采用連續(xù)動(dòng)力抽氣 密閉室法觀測(cè)氨揮發(fā)排放 測(cè)定方法及氨揮發(fā)量計(jì)算 均參照文獻(xiàn) 21 肥料 NH 3 15 N 排放量 N 15 N atm 0 366 3 10 17 0 366 3 2 試中 N 為硼酸吸收液中的全氮含量 kg hm 2 15 N atm 為硼酸吸收液中 15 N 豐度 10 17 為供試標(biāo)記尿 素 15 N 豐度 0 366 3 為 15 N 自然豐度 1 3 6 肥料 15 N 其他途徑損失量 采用 15 N 平衡賬 法 21 肥料 15 N 其他途徑損失量 肥料 15 N 投入量 地上 部 15 N 累 計(jì) 吸 收 量 肥 料 15 N 土 壤 殘 留 量 肥 料 NH 3 15 N 排放量 3 1 4 數(shù)據(jù)分析 采用 Excel 2007 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析 對(duì)各 處理之間差異性進(jìn)行方差分析和 Duncan 多重比較 P 0 05 4972 12 期 應(yīng)用 15 N 標(biāo)記尿素研究硝化抑制劑對(duì)設(shè)施番茄氮素去向的影響 2 結(jié)果與分析 2 1 設(shè)施番茄產(chǎn)量 由圖 1 可知 試驗(yàn)區(qū)農(nóng)戶習(xí)慣施氮量 U300 的設(shè) 施番茄果實(shí)產(chǎn)量顯著低于推薦施肥量 U180 P 0 05 表明試驗(yàn)區(qū)設(shè)施番茄可適當(dāng)減施氮 40 且不 會(huì)造成減產(chǎn) 推薦施肥添加 CP U180 CP 和習(xí)慣施 肥添加 CP U300 CP 處理間番茄產(chǎn)量無(wú)顯著差異 與 U180 和 U300 相比 U180 CP 和 U300 CP 的產(chǎn)量 分別增加了 17 3 和 31 4 表明在不同施氮量下施 用硝化抑制劑均可有效提高設(shè)施番茄產(chǎn)量 2 2 標(biāo)記尿素氮在地上部各器官的分配 由表 1 可知 在 U180 和 U300 處理下 45 8 和 41 2 的標(biāo)記尿素氮被吸收累積在葉片中 高于在莖 和果實(shí)中的累積吸收量 在 U180 CP 和 U300 CP 處 理下 38 9 和 39 4 的標(biāo)記尿素氮被吸收累積在葉 片中 仍高于在莖和果實(shí)中的累積吸收量能占比 與 U180 和 U300 相比 U180 CP 和 U300 CP 莖和葉中 標(biāo)記尿素 15 N占總施氮量的比例分別減少了 3 5和 注 圖中不同小寫字母表示處理間差異顯著 P 0 05 Note Different lowercase letters in the figure indicate significant difference among treatments at 0 05 level 圖 1 不同施氮量和添加硝化抑制劑處理對(duì)設(shè)施 番茄產(chǎn)量的影響 Fig 1 Effect of the N rate and the nitrification inhibitor on tomato yields 3 6 個(gè)百分點(diǎn) 莖 6 9 和 1 8 個(gè)百分點(diǎn) 葉 果實(shí)中 標(biāo)記尿素氮占施氮量的比例分別增加了 10 4 和 5 4 個(gè)百分點(diǎn) 表明施用 CP 可使氮素的分配從莖和葉片 向果實(shí)轉(zhuǎn)移 增加施用氮肥對(duì)果實(shí)的貢獻(xiàn) 表 1 標(biāo)記尿素氮在設(shè)施番茄植株地上部各器官的分配 Table 1 Distribution of N from 15 N labeled urea in aboveground organs in tomatoes 處理 Treatment 標(biāo)記尿素累積吸收量 Labeled urea N uptake kg hm 2 標(biāo)記尿素氮各器官分配 Distribution of labeled urea N 莖 Stem 葉 Leaf 果實(shí) Fruit 莖 Stem 葉 Leaf 果實(shí) Fruit U180 5 1 1 7a 7 6 2 8a 3 8 0 5bc 31 1 0 3a 45 8 0 6a 23 1 0 1d U300 3 1 0 6a 4 6 1 4a 3 4 0 8c 27 7 0 2b 41 2 0 5b 31 1 0 3c U180 CP 5 5 1 8a 7 7 2 3a 6 7 2 1ab 27 6 0 3b 38 9 0 4c 33 5 0 3b U300 CP 5 3 0 8a 8 6 3 3a 8 0 2 2a 24 1 0 1c 39 4 0 5c 36 5 0 3a 注 表中數(shù)據(jù)為平均值 標(biāo)準(zhǔn)差 n 3 不同小寫字母表示處理間差異顯著 P 0 05 下同 Note The results are mean standard deviation n 3 Different lowercase letters indicate significant difference at 0 05 level among treatments The same as following 2 3 土壤氮?dú)埩?由表 2 可知 不同處理下標(biāo)記尿素氮主要?dú)埩粼?0 15 cm 土層 與 U180 和 U180 CP 相比 U300 和 U300 CP 的 0 15 cm 土層土壤殘留氮量顯著增加 表 明施氮量增加促進(jìn)了氮素在表層土壤的累積 在 15 30 30 45 和 45 60 cm 土層 不同處理下標(biāo)記尿素氮 的土壤殘留量分別僅為 7 3 20 1 4 5 11 4 和 4 7 7 7 kg hm 2 與 U180 和 U300 相比 相同施氮量下 U180 CP 和 U300 CP 各土層的土壤殘留氮量均無(wú)顯 著差異 表明添加 CP 可能不會(huì)促進(jìn)氮素的淋洗 由圖 2 可知 與 U180 和 U300 相比 相同施氮量 下 U180 CP 和 U300 CP 土壤剖面中硝態(tài)氮含量無(wú)顯 著差異 P 0 05 土壤硝態(tài)氮在 0 15 cm 土層大量 累積 土壤硝態(tài)氮含量在 59 2 110 6 mg kg 1 之間 然而在 15 cm 以下土層硝態(tài)氮含量顯著降低 P 0 05 15 60 cm 土層中硝態(tài)氮含量?jī)H在 2 8 24 2 mg kg 1 之間 2 4 氨揮發(fā)量 由圖 3 可知 與 U180 和 U300 相比 U180 CP 和 U300 CP 中設(shè)施番茄生長(zhǎng)季標(biāo)記尿素總的氨揮發(fā)量 分別增加了 178 6 和 83 7 其中 在基肥和第 1 次 追肥后標(biāo)記尿素氮的氨揮發(fā)量增加最明顯 增加了 5972 核 農(nóng) 學(xué) 報(bào) 34 卷 表 2 土壤剖面標(biāo)記氮素殘留氮量 Table 2 esidual nitrogen of labeled urea nitrogen in soil profile kg hm 2 土層 Soil depth cm 處理 Treatment U180 U300 U180 CP U300 CP 0 15 100 1 24 3b 186 7 14 2a 105 6 19 8b 194 3 39 0a 15 30 7 3 2 9b 20 1 3 2a 15 0 5 0ab 15 1 1 6ab 30 45 4 5 1 7b 8 0 1 9ab 5 1 1 6ab 11 4 4 0a 45 60 4 7 0 9a 6 9 3 3a 4 8 1 4a 7 7 1 5a 0 60 116 6 29 8b 221 6 22 6a 130 5 27 8b 228 5 46 1a 圖 2 土壤剖面中硝態(tài)氮含量 Fig 2 Nitrate nitrogen content in soil profile 5 15 倍 在第 2 次追肥后 與 U180 相比 U180 CP 該 階段的氨揮發(fā)量增加了 24 5 而 U300 CP 該階段的 氨揮發(fā)量較 U300 略有降低 但差異不顯著 注 圖中不同小寫字母分別表示基肥 第 1 次追肥和第 2 次追肥后不 同處理間氨揮發(fā)量差異顯著 P 0 05 Note Different lowercase letters in the figure indicate significant difference in ammonia volatilization between different treatments after basal dressing the first dressing and the second dressing at 0 05 level respectively 圖 3 標(biāo)記尿素氮的氨揮發(fā)量 Fig 3 The ammonia volatilization of labeled urea nitrogen 2 5 標(biāo)記尿素氮去向和損失分析 由表 3 可知 與 U180 和 U300 相比 U180 CP 和 U300 CP 對(duì)標(biāo)記尿素的總回收分別提高了 8 6 和 9 2 個(gè)百分點(diǎn) 其地上部作物氮素吸收比例分別增加了 0 9 和 3 6 個(gè)百分點(diǎn) 標(biāo)記尿素的土壤殘留比例分別 增加了 7 7 和 5 6 個(gè)百分點(diǎn) 在標(biāo)記尿素的氮素?fù)p失 上 施用硝化抑制劑增加了氨揮發(fā)排放 較單施尿素處 理增加了 1 2 倍 3 討論 設(shè)施番茄施用添加 CP 的標(biāo)記尿素 簡(jiǎn)稱 CP 尿 素 分別在推薦施氮量 180 kg hm 2 和習(xí)慣施氮量 300 kg hm 2 條件下增產(chǎn) 17 3 和 31 4 圖 1 這與前人研究結(jié)果相近 有報(bào)道表明 CP 可使水稻增 產(chǎn) 15 2 22 玉米增產(chǎn) 15 23 18 從經(jīng)濟(jì)效益來(lái) 看 CP 尿素比普通尿素價(jià)格高約 0 38 元 kg 1 每公 頃成本僅增加 100 元左右 而施用 CP 后設(shè)施番茄果 實(shí)產(chǎn)量可增加 6 0 9 2 t hm 2 每公頃增加收入 1 2 1 8 萬(wàn)元 按每千克番茄 2 0 元計(jì) 同位素 15 N 示蹤法能精確定量分析肥料氮的利用 率 23 24 本研究中 布設(shè)在各小區(qū)內(nèi)的 15 N 同位素示 蹤微區(qū)試驗(yàn)結(jié)果表明 與單施尿素相比 施用 CP 尿素 后設(shè)施番茄莖和葉中標(biāo)記尿素氮占總標(biāo)記氮素施用量 6972 12 期 應(yīng)用 15 N 標(biāo)記尿素研究硝化抑制劑對(duì)設(shè)施番茄氮素去向的影響 表 3 標(biāo)記尿素氮的去向 占施氮量百分比 Table 3 Fate of labeled urea nitrogen percentage of applied urea N 處理 Treatment 地上部作物吸收 ecovery in aboveground plant 土壤殘留 covery in soil 總回收率 Total N recovery rate 氨揮發(fā) Ammonia volatilization 其他損失 Other N loss U180 10 2 64 8 75 0 0 8 24 2 U300 3 7 73 9 77 6 1 4 21 0 U180 CP 11 1 72 5 83 6 2 2 14 2 U300 CP 7 3 79 5 86 8 2 6 10 6 的比例分別減少了 3 5 3 6 和 6 9 1 8 個(gè)百分點(diǎn) 設(shè) 施番茄果實(shí)中則增加了 10 4 和 5 4 個(gè)百分點(diǎn) 水稻 盆栽試驗(yàn)結(jié)果表明 基肥施用 CP 尿素 水稻后期增施 穗肥能促進(jìn)基肥氮素從莖葉向籽粒轉(zhuǎn)移 9 春小麥的 盆栽試驗(yàn)也表明 施用 CP 可促進(jìn)氮素由小麥莖葉向 籽粒轉(zhuǎn)移 19 由此推測(cè) 施用 CP 改變了設(shè)施番茄地 上部各器官中的氮素分配 促使氮素由莖和葉片向果 實(shí)轉(zhuǎn)移 增加氮肥對(duì)果實(shí)的貢獻(xiàn) 這可能是其在設(shè)施番 茄上增效的機(jī)制之一 本研究表明施用 CP 可增加肥料氮的回收 減少 氮素?fù)p失 表 3 設(shè)施番茄生長(zhǎng)季在推薦施氮量和習(xí) 慣施氮量下 與單施尿素處理相比 施用 CP 尿素使標(biāo) 記尿素氮的總回收率分別從 75 和 77 6 增加至 83 6 和 86 8 這與 Freney 等 25 報(bào)道的增施 CP 可使棉花對(duì)肥料氮的回收率由 57 提高至 74 的結(jié) 論相似 在推薦施氮量和習(xí)慣施氮量下 CP 的施用使 設(shè)施番茄標(biāo)記尿素氮的利用率分別從 10 2 和 3 7 增加至 11 1 和 7 3 在該試驗(yàn)區(qū)相同施氮量下通 過差減法計(jì)算得到的設(shè)施番茄氮素利用率分別為 19 0 和 15 4 示蹤法測(cè)得的氮肥利用率一般低于 差減法 因?yàn)榍罢邇H包括作物吸收的 15 N 標(biāo)記化肥氮 而未計(jì)入作物對(duì)通過交換作用所釋出的那一部分土壤 氮的吸收 因而低估了施用氮肥后作物氮素營(yíng)養(yǎng)水平 的提高程度 26 27 本研究結(jié)果表明 0 60 cm 土層中 殘留的標(biāo)記尿素氮有 80 9 85 8 殘留在 0 15 cm 土層 這可能與施肥方式有關(guān) 該試驗(yàn)區(qū)設(shè)施番茄追 肥一般為表施 有研究表明 施用硝化抑制劑可降低 土壤硝態(tài)氮含量 提高土壤氨態(tài)氮含量 15 28 29 在本 研究中 CP 的施用未顯著增加標(biāo)記尿素氮在土壤中的 殘留量 這可能是因?yàn)榧尤?15 N 標(biāo)記尿素氮后發(fā)生 激 發(fā)效應(yīng) 即土壤氮與加入 15 N 標(biāo)記尿素氮之間發(fā)生了 微生物交換作用 增加了土壤氮素的礦化量 而通過示 蹤法未能檢測(cè)到這部分增加量 與普通尿素相比 施 用 CP 尿素顯著增加了氨揮發(fā)排放 在施氮量為 180 和 300 kg hm 2 處理下分 別 增 加 了 2 47 和 3 65 kg hm 2 的氨排放 占總 N 投入量的 1 4 和 1 2 表 3 該結(jié)果與應(yīng)用在水稻上的效果類似 10 30 氨 揮發(fā)和 N 2 O 排放均會(huì)影響環(huán)境的增溫潛勢(shì) global warming potentials GWPs 大量研究已表明 CP 與氮 肥配施可抑制玉米 31 棉花 32 小麥玉米輪作 15 以及 菜地 14 的 N 2 O 排放 氨揮發(fā)的 GWPs 計(jì)算系數(shù)約為 N 2 O 的 1 100 2 因此根據(jù)文獻(xiàn)調(diào)研的結(jié)果估算 綜合 氨揮發(fā)和 N 2 O 排放的影響 氮肥配施 CP 相比單施化 肥可能會(huì)降低環(huán)境總體的 GWPs 此外 通過平衡帳 法計(jì)算 15 N 標(biāo)記尿素的其他損失量 施用 CP 尿素后在 推薦施氮量和習(xí)慣施氮量下氮素?fù)p失分別減少了 10 0 和 10 4 個(gè)百分點(diǎn) 表 3 這與其他硝化抑制劑研 究結(jié)果相似 33 34 綜上所述 CP 的施用通過提高番茄氮素吸收效 率 減少 N 損失 從而提高了蔬菜種植體系的效率 這 也可能是其增效的機(jī)制之一 4 結(jié)論 設(shè)施番茄施用磷化抑制劑 CP 可顯著提高果實(shí) 產(chǎn)量 可增加約 12 的肥料氮回收率 土壤標(biāo)記尿素 殘留氮量無(wú)顯著增加 添加 CP 改變了地上部各器官 中的氮素分配 促進(jìn)氮素由莖和葉向果實(shí)轉(zhuǎn)移 與單 施尿素處理相比 添加 CP 后氨揮發(fā)排放增加 但其他 途徑的氮素?fù)p失合計(jì)數(shù)減少 綜合分析表明 CP 的應(yīng) 用有助于設(shè)施蔬菜維持高產(chǎn) 并可實(shí)現(xiàn)環(huán)境減排 在蔬 菜生產(chǎn)上值得廣泛推廣 參考文獻(xiàn) 1 國(guó)家統(tǒng)計(jì)局 中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒 M 北京 中國(guó)統(tǒng)計(jì)出版社 2018 2 Min J Lu K P Sun H J Xia L L Zhang H L Shi W M Global warming potential in an intensive vegetable cropping system as affected by crop rotation and nitrogen rate J CLEAN Soil Air Water 2016 44 7 766 774 3 Shi W M Yao J Yan F Vegetable cultivation under greenhouse conditions leads to rapid accumulation of nutrients acidification and 7972 核 農(nóng) 學(xué) 報(bào) 34 卷 salinity of soils and groundwater contamination in South Eastern China J Nutrient Cycling in Agroecosystems 2009 83 1 73 84 4 田效琴 李卓 劉永紅 施氮量和播種密度對(duì)不同熟期油菜干物 質(zhì)量和產(chǎn)量的影響 J 核農(nóng)學(xué)報(bào) 2019 33 4 798 807 5 郭增鵬 董坤 朱錦惠 董艷 施氮和間作對(duì)蠶豆銹病發(fā)生及田 間微氣候的影響 J 核農(nóng)學(xué)報(bào) 2019 33 11 2294 2302 6 Vogel C Sekine Huang J Steckenmesser D Steffens D Huthwelker T Borca C N Pradas D A Castillo Michel H Adam C Effects of a nitrification inhibitor on nitrogen species in the soil and the yield and phosphorus uptake of maize J Science of the Total Environment 2020 715 136895 7 朱兆良 農(nóng)田中氮肥的損失與對(duì)策 J 土壤與環(huán)境 2000 1 1 6 8 張苗苗 沈菊培 賀紀(jì)正 張麗梅 硝化抑制劑的微生物抑制機(jī) 理及其應(yīng)用 J 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào) 2014 33 11 2077 2083 9 彭根元 王福鈞 吳肖菊 蘇寶林 應(yīng)用 15 N 研究液氨及硝化抑 制劑對(duì)水稻的增產(chǎn)作用 J 北京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) 1984 2 183 187 10 孫海軍 閔炬 施衛(wèi)明 祝介貴 硝化抑制劑影響小麥產(chǎn)量 N 2 O 與 NH 3 排放的研究 J 土壤 2017 49 5 876 881 11 劉洪亮 梁永超 劉濤 褚貴新 新型硝化抑制劑對(duì)膜下滴灌棉 田抑制效果及棉花產(chǎn)量的影響 J 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué) 2010 47 11 2200 2204 12 吳雪娜 彭智平 涂玉婷 楊林香 林志軍 黃繼川 2 氯 6 三氯甲基吡啶對(duì)甜玉米產(chǎn)量和農(nóng)藝性狀的影響 J 廣東農(nóng)業(yè) 科學(xué) 2016 43 11 86 91 13 黃益宗 馮宗煒 張福珠 硝化抑制劑硝基吡啶在農(nóng)業(yè)和環(huán)境保 護(hù)中的應(yīng)用 J 土壤與環(huán)境 2001 4 323 326 14 熊舞 夏永秋 周偉 顏曉元 菜地氮肥用量與 N 2 O 排放的關(guān)系 及硝化抑制劑效果 J 土壤學(xué)報(bào) 2013 50 4 743 751 15 趙自超 韓笑 石岳峰 吳文良 孟凡喬 硝化和脲酶抑制劑對(duì) 華北冬小麥 夏玉米輪作固碳減排效果評(píng)價(jià) J 農(nóng)業(yè)工程學(xué) 報(bào) 2016 32 6 254 262 16 趙歐亞 張春鋒 孫世友 張國(guó)印 侯利敏 耿暖 茹淑華 王 凌 含硝化抑制劑型水溶肥對(duì)溫室黃瓜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響 J 華北農(nóng)學(xué)報(bào) 2017 32 S1 233 238 17 吳得峰 姜繼韶 高兵 劉燕 王蕊 王志齊 黨廷輝 郭勝利 巨曉棠 添加 DCD 對(duì)雨養(yǎng)區(qū)春玉米產(chǎn)量 氧化亞氮排放及硝態(tài) 氮?dú)埩舻挠绊?J 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào) 2016 22 1 30 39 18 魯艷紅 聶軍 廖育林 周興 王宇 湯文光 氮素抑制劑對(duì)雙 季稻產(chǎn)量 氮素利用效率及土壤氮平衡的影響 J 植物營(yíng)養(yǎng)與 肥料學(xué)報(bào) 2018 24 1 95 104 19 史奕 徐星凱 周禮愷 O Van Cleemput 抑制劑及其組合對(duì)尿 素 15 N 在小麥土壤系統(tǒng)中的行為和歸宿的影響 J 應(yīng)用生態(tài)學(xué) 報(bào) 1998 9 2 168 170 20 戴良香 張智猛 張冠初 張楊 慈敦偉 秦斐斐 丁紅 氮肥 用量對(duì)花生氮素吸收與分配的影響 J 核農(nóng)學(xué)報(bào) 2020 34 2 370 375 21 Sun H J Zhang H L Wu J S Jiang P K Shi W M Laboratory lysimeter analysis of NH 3 and N 2 O emissions and leaching losses of nitrogen in a rice wheat rotation system irrigated with nitrogen rich wastewater J Soil Science 2013 178 6 316 323 22 孫海軍 閔炬 施衛(wèi)明 馮彥房 李衛(wèi)正 初磊 硝化抑制劑施 用對(duì)水稻產(chǎn)量與氨揮發(fā)的影響 J 土壤 2015 47 6 1027 1033 23 魏穎娟 夏冰 趙楊 鄒應(yīng)斌 15 N 示蹤不同施氮量對(duì)超級(jí)稻產(chǎn) 量形成及氮素吸收的影響 J 核農(nóng)學(xué)報(bào) 2016 30 4 783 791 24 韋劍鋒 宋書會(huì) 梁振華 韋冬萍 韋巧云 梁和 供氮方式對(duì) 冬馬鈴薯氮肥利用效率及氮素去向的影響 J 核農(nóng)學(xué)報(bào) 2016 30 1 178 183 25 Freney J Chen D L Mosier A ochester J Constable G A Chalk P M Use of nitrification inhibitors to increase fertilizer nitrogen recovery and lint yield in irrigated cotton J Fertilizer esearch 1993 34 1 37 44 26 朱兆良 中國(guó)土壤氮素研究 J 土壤學(xué)報(bào) 2008 45 5 778 783 27 閔炬 施衛(wèi)明 不同施氮量對(duì)太湖地區(qū)大棚蔬菜產(chǎn)量 氮肥利用 率及品質(zhì)的影響 J 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào) 2009 15 1 151 157 28 黃強(qiáng) 鄭順林 郭函 龔靜 熊湖 袁繼超 胡建軍 尿素配施 硝化 脲酶抑制劑對(duì)春季和秋季馬鈴薯產(chǎn)量及土壤礦質(zhì)氮的影 響 J 西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào) 2019 28 9 1499 1507 29 黃運(yùn)湘 吳名宇 張楊珠 王翠紅 有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施及硝化抑制 劑對(duì)菜園生態(tài)系統(tǒng)硝酸鹽污染的調(diào)控效應(yīng) J 湖南農(nóng)業(yè)科學(xué) 2012 7 51 54 30 張文學(xué) 孫剛 何萍 梁國(guó)慶 王秀斌 劉光榮 周衛(wèi) 脲酶抑 制劑與硝化抑制劑對(duì)稻田氨揮發(fā)的影響 J 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料 學(xué)報(bào) 2013 19 6 1411 1419 31 Omonode A Vyn T J Tillage and nitrogen source impacts on relationships between nitrous oxide emission and nitrogen recovery efficiency in corn J Journal of Environmental Quality 2019 48 2 421 429 32 Liu T Liang Y C Chu G X Nitrapyrin addition mitigates nitrous oxide emissions and raises nitrogen use efficiency in plastic film mulched drip fertigated cotton field J PLoS One 2017 12 5 e176305 33 楊涵博 賴睿特 張克強(qiáng) 沈豐菊 李佳佳 高文萱 羅艷麗 王風(fēng) 硝化抑制劑阻控養(yǎng)殖肥液灌溉土壤氮素淋失 J 農(nóng)業(yè)環(huán) 境科學(xué)學(xué)報(bào) 2019 38 8 1751 1758 34 潘復(fù)燕 薛利紅 盧萍 董元華 馬資厚 楊林章 不同土壤添 加劑對(duì)太湖流域小麥產(chǎn)量及氮磷養(yǎng)分流失的影響 J 農(nóng)業(yè)環(huán) 境科學(xué)學(xué)報(bào) 2015 34 5 928 936 8972 Journal of Nuclear Agricultural Sciences 2020 34 12 2793 2799 Effects of Nitrification Inhibitor on Nitrogen Fate of Labeled 15 N Urea in Tomato Cultivation Under Greenhouse Condition XU Jiyuan 1 2 MIN Ju 1 SHI Weiming 1 1 State Key Laboratory of Soil and Sustainable Agriculture Institute of Soil Science Chinese Academy of Sciences Nanjing Jiangsu 210008 2 University of Chinese Academy of Sciences Beijing 100049 Abstract To determine the effects and synergistic mechanism of nitrification inhibitor 2 chloro 6 trichloromethylpyridine CP on greenhouse vegetable productionfield experiments were carried out and the 15 N stable isotope tracer technique was used to study the effects of CP on nitrogen fate and synergistic mechanism in tomato cultivation under the treatments of recommended 180 kg hm 2 and conventional 300 kg hm 2 nitrogen application rates The results showed that the tomato yields were increased by 17 3 and 31 4 the nitrogen recovery rates were increased by 8 6 and 9 2 percent the ammonia volatilization emissions were increased by 2 47 kg hm 2 and 3 65 kg hm 2 other nitrogen losses were altogether reduced by 15 5 kg hm 2 and 27 6 kg hm 2 by in the treatments of the nitrogen rate of 180 and 300 kg hm 2 with CP applications The use of CP promoted the transfer of nitrogen from stem and leaf to fruit reduced nitrogen losses and increased nitrogen utilization efficiency which may be one of the mechanisms of its synergistic effect The economic benefit brought by CP is significantly