不同施氮量對紫色土大白菜季產(chǎn)量和氨揮發(fā)的影響 羅付香，林超文*，劉海濤，王  宏，張建華，朱永群，姚  莉，王  謝 （四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所，四川成都 610066） 摘要: 【目的】研究紫色土丘陵區(qū)水稻大白菜輪作模式下，大白菜季產(chǎn)量、氨揮發(fā)損失通量及影響因素，可為 四川省紫色土丘陵區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染防治提供技術(shù)支撐?！痉椒ā恳源蟀撞藶樵嚥倪M行了田間試驗。結(jié)合當(dāng)?shù)剞r(nóng) 民的施肥習(xí)慣，設(shè)定了6個施氮肥水平，施氮量依次為N 0、112.5、150、187.5、225、300 kg/hm2，氮肥均等 量分為基肥和追肥，分兩次施用。采用密閉室連續(xù)通氣法對大白菜地進行田間原位氨揮發(fā)測定。測定在基肥和 追肥施用之后的第1天開始，上午9:0010:00，下午16:0017:00進行測定，連續(xù)測定14 d(降雨停止測定)， 直至檢測不到氨揮發(fā)。成熟期調(diào)查大白菜產(chǎn)量和全氮含量?！窘Y(jié)果】大白菜季施氮總量從0增加至300 kg/hm2時，單季氨揮發(fā)損失總量由 2.27 kg/hm2增加至22.72 kg/hm2。基肥和追肥施氮量分別從0增加到150 kg/hm2時，基肥后氨揮發(fā)總量的變化范圍為1.08 kg/hm2到23.58 kg/hm2，顯著高于等量追肥后的氨揮發(fā)總量 (0.212.83 kg/hm2)，這與基肥施用時期溫度高于追肥施用時期的溫度有關(guān)。隨施氮量增加，大白菜產(chǎn)量增加， 但從N 187.5 kg/hm2增加至300 kg/hm2時，大白菜產(chǎn)量增加不顯著；氨揮發(fā)總量隨施氮量增加而增加，但150 kg/hm2與187.5 kg/hm2處理差異不顯著，187.5 kg/hm2與225 kg/hm2、300 kg/hm2處理之間差異顯著。【結(jié)論】大 白菜季氨揮發(fā)主要集中在施肥之后的兩周之內(nèi)，施肥量和溫度是影響大白菜季氨揮發(fā)的主要因素。綜合考慮產(chǎn) 量和單季氨揮發(fā)損失總量等因素，施氮肥量為N 187.5 kg/hm2時，大白菜的產(chǎn)量和環(huán)境效益最佳。 關(guān)鍵詞: 紫色土；大白菜；氨揮發(fā)；施氮量；溫度 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 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報 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         基金項目：國家科技支撐計劃項目（2012BAD05B03-8）；國家公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項（201003014）；四川省創(chuàng)新能力提升工程 專項（2016GYSH-023）；四川省公益性農(nóng)業(yè)專項（2011NZ0094）；四川省公益性農(nóng)業(yè)專項（2013NZ0028）；四川省基因工 程專項（2012QNJJ-019）資助。 聯(lián)系方式：羅付香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氨揮發(fā)的氮素隨著大氣濕沉降進入水圈導(dǎo)致水 土富營養(yǎng)化等嚴峻的環(huán)境問題1，據(jù)統(tǒng)計中國一年大 約有3.55 106 t氮以氨揮發(fā)形式損失2。紫色土耕地 面積513.09萬hm2，其中四川省占48.24%，是西南 地區(qū)最主要的耕作土壤3。大白菜是主要的種植蔬菜 之一，為了提高產(chǎn)量，氮肥的投入量巨大，氮肥過 量施用則帶來了蔬菜硝態(tài)氮殘留4以及環(huán)境污染等問 題5，因此研究紫色土大白菜地的氨揮發(fā)特征對紫色 土地區(qū)的氮素高效利用和降低環(huán)境風(fēng)險有積極意義。 當(dāng)前對氨揮發(fā)的研究主要針對糧食作物玉米、 小麥、水稻610。部分關(guān)于蔬菜的氨揮發(fā)研究主要集 中在大棚內(nèi)11。黃晶晶等13對紫色土水稻田的氨揮發(fā) 進行了研究分析。氨揮發(fā)量受到施氮量14、氮肥種 類16、施肥方式17、土壤pH18等因素的影響19。不同 土壤和不同種植類型氨揮發(fā)差異很大6, 8, 20。而目前對 于種植大白菜紫色土的田間氨揮發(fā)和影響因素研究 還鮮有報道，特別是協(xié)調(diào)產(chǎn)量和氨揮發(fā)的最佳施氮 量，具有重要意義。本研究采用密閉式連續(xù)通氣法 田間原位測定裝置，對2012和2013年在不同施氮 肥水平條件下，紫色土區(qū)大白菜地的氨揮發(fā)進行了 測定，目的在于探明紫色土區(qū)大白菜地的產(chǎn)量、氨 揮發(fā)特征及其影響因素，在綜合考慮經(jīng)濟效益和環(huán) 境效益雙贏的模式下尋求最佳施氮量，減少氮素的 損失。 1    材料與方法 1.1    研究區(qū)概況 試驗地位于四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所 資陽試驗站，地處東經(jīng)10434121043519、北 緯300512300644，海拔395 m。多年 (20112014年) 年均降雨量為831.86 mm，70%分 布在69月間，最高為987.65 mm，最低為678 mm。年均溫16.8，極端最低溫3.6，極端最高 溫36.5。供試土壤為遂寧組母質(zhì)發(fā)育的紫色土紅 沙土。2012年試驗前020 cm土層土壤的基本理化 性狀：pH 7.91、有機質(zhì)9.24 g/kg、全氮0.55 g/kg、 水溶性氮2.71 mg/kg、銨態(tài)氮1.29 mg/kg、硝態(tài)氮 0.69 mg/kg、有效磷3.02 mg/kg、速效鉀90.21 mg/kg。 1.2    試驗設(shè)計 大白菜田間試驗設(shè)置6個處理，施氮量依次為 N 0 (CK)、112.5、150、187.5、225和300 kg/hm2， 氮肥為尿素。磷肥和鉀肥分別為過磷酸鈣和氯化 鉀，施肥量分別為P2O5 105 kg/hm2、K2O 105 kg/hm2， 全部作基肥。氮肥等分為兩份，分別用于基肥和追 肥。每個處理重復(fù)3次，完全隨機區(qū)組排列，小區(qū) 面積為30 m2。試驗地周圍設(shè)置寬度為3 m保護行， 小區(qū)間筑寬30 cm，高20 cm田埂。 供試大白菜品種為青雜3號，于2012年 9月18日播種，10月14日移栽，2013年2月27日 收獲；2013年8月20日播種，9月20日移栽， 2014年1月8日收獲。行距50 cm，窩距50 cm。施 用基肥日期為2012年10月19日和2013年9月 24日，追肥日期為2012年12月5日和2013年 11月4日，施肥方法均為撒施。田間灌溉和病蟲草 害管理均按照當(dāng)?shù)氐某Ｒ?guī)方式進行。 1.3    氨揮發(fā)測定方法 采用密閉室連續(xù)通氣法監(jiān)測稻田NH3揮發(fā)通 量21，通過利用空氣置換將土壤揮發(fā)出來的NH3隨 氣流進入吸收瓶中，然后將吸收液帶回室內(nèi)進行測 定，田間裝置如圖1所示。具體方法為：在地里預(yù) 埋內(nèi)徑為50 cm、高為30 cm的不透光有機玻璃微 區(qū)桶，微區(qū)內(nèi)有一株白菜，用一帶蓋有機玻璃罩 (內(nèi) 徑50 cm、高10 cm) 扣在微區(qū)桶上，并用透明膠帶 密封連接部分 (膠帶寬度 5 cm)，通過橡皮管與高 為2.5 m的通氣管連接 (所有通氣管口在離試驗地5 m之外2.5 m高的點，保證通入密室的氣體一致且不 被白菜地排放的NH3污染，其NH3濃度為大氣中的 NH3濃度)。686 植 物 營 養(yǎng) 與 肥 料 學(xué) 報 24 卷 在基肥和追肥施用之后的第一天開始測定氨揮 發(fā)，固定在上午9:0010:00，下午16:0017:00進 行，連續(xù)測14 d (降雨停止測定)，直至檢測不到氨 揮發(fā)。氨揮發(fā)測定的收集裝置用裝有2%的硼酸吸收 氣體中的NH3，然后用標(biāo)準鹽酸滴定其中收集到的 NH3，由此得到大白菜地NH3揮發(fā)情況。 1.4    大白菜產(chǎn)量測定及植株樣品的采集 在大白菜成熟期全部收獲，采用烘干法測定其 干產(chǎn)。每個小區(qū)選擇5棵有代表性的白菜植株，裝 入網(wǎng)袋帶回實驗室，烘干后全部粉碎，采用 H2SO4H2O2消煮提取，用連續(xù)流動分析儀測定大白 菜全氮的含量。 1.5    數(shù)據(jù)處理 NH3揮發(fā)通量的計算方程為： F = C V/(S t ) 24 10000/1000000 (1) 式中：F為一天當(dāng)中NH3揮發(fā)通量kg/(dhm2)；C為 標(biāo)準鹽酸的濃度 (mg/L)；V為標(biāo)準鹽酸的滴定體 積 (L)；S為密閉式內(nèi)部面積 (m2)；t為氨揮發(fā)測定 時間 (h)。 NH3揮發(fā)總量的計算方程為： N A = (F d ) (2) 式中：NA為NH3揮發(fā)總量 (kg/hm2)；d為時間 (1 d)。 吸氮量的計算方程為： N A = N W (3) 式中：NA是吸氮量 (kg/hm2)；N為大白菜含氮量； W為大白菜干重 (kg/hm2)。 單位產(chǎn)量氨揮發(fā)量的計算方法為： D = N A /Y (4) 式中：D為單位產(chǎn)量氨揮發(fā)量 (g/kg)；Y為單位面積 產(chǎn)量 (kg/hm2)。 氮肥農(nóng)學(xué)利用效率計算方法為： N UE = (Y - Y N0 )/N fer (5) 式中：NUE為氮肥農(nóng)學(xué)利用效率 (kg/kg)；YN0為空白 區(qū)大白菜的單位面積產(chǎn)量 (kg/hm2)；Nfer為單位面積 大白菜施氮量。 試驗數(shù)據(jù)利用Excel軟件處理計算并作圖，用 SPSS軟件對實驗數(shù)據(jù)進行方差分析和顯著性檢驗。 2    結(jié)果與分析 2.1    大白菜產(chǎn)量、吸氮量及氮肥農(nóng)學(xué)利用效率 表1可知，隨著施氮量的增加，2012年大白菜 產(chǎn)量隨著施氮量從0到187.5 kg/hm2呈現(xiàn)顯著增加的 趨勢，但是從N 187.5 kg/hm2到225 kg/hm2、300 kg/hm2的增加不顯著；2013年除不施氮處理大白菜 產(chǎn)量顯著低于施氮處理之外，隨著施氮量的繼續(xù)增 加大白菜產(chǎn)量差異不顯著。大白菜吸氮量與產(chǎn)量變 化趨勢基本上相同，隨著施氮量增加，氮素吸收增 加。2012和2013年兩年，大白菜吸氮量的變化趨勢 表 1   不同氮素水平大白菜產(chǎn)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 產(chǎn)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氮肥農(nóng)學(xué)效率 N fertilizer agronomy efficiency; 同列數(shù)據(jù)后不同字母表示處理間差異顯著 ( 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 氣流 Air 氨呼吸密閉室 Airtight room NH 3吸收劑 Absorbent 2% 硼酸 Boric acid圖 1   密閉室氨揮發(fā)測定裝置 Fig. 1   Apparatus for ammonia volatilization 3 期 羅付香，等：不同施氮量對紫色土大白菜季產(chǎn)量和氨揮發(fā)的影響 687