不同减氮措施对设施番茄氧化亚氮排放的影响

1、不同减氮措施对设施番茄氧化亚氮排放的影响- 农学论文不同减氮措施对设施番茄氧化亚氮排放的影响摘要：以北京郊区设施番茄地种植模式为例，通过田间实验，研究了不同的减氮施肥处理（不施氮肥CK、农民常规施肥FP、减量施氮OPT、减量施氮 +硝化抑制剂OPTD ）对 N2O排放的影响。结果表明，每次施肥和灌溉后，设施番茄地会出现短而强的N2O 排放峰，持续时间通常为3 6 d，不同处理的 N2O 排放总量表现为FP OPT OPTD CK。施肥造成的土壤N2O排放系数为 0.29% 0.74% ，均低于 IPCC 默认值 1% 。在保证产量的前提下，减氮措施能够有效的减少N2O 的排放。关键词：番茄；氧

2、化亚氮；排放近年来，随着人民需求的增加和农业产业结构的调整，大中城市郊区的粮田逐渐转换为设施蔬菜地 1 。由于设施蔬菜地属于高投入获得高产出的生产体系，相对于其它营养元素，氮素具有更加突出的增产作用2 。因此，长期以来设施蔬菜的生产方式一直是以施用大量氮肥来维持高产。大棚的塑料薄膜覆盖阻断了雨水对土壤的淋洗，具有高温高湿的内部环境，大量施用化肥，以及有机肥料投入量少，再加上多茬连作，很难引进大型机械耕翻等原因，很容易造成N2O 排放量增加等问题。而温室气体氧化亚氮（N2O ）被认为是 21 世纪破坏臭氧层的最大影响因子，其增温潜势是CO2 的 296 倍，并且还具有滞留时间长的特点 3 。有研

3、究表明，设施栽培土壤N2O排放通量明显高于露地栽培土壤，高达1.39倍4 。因此，明确设施蔬菜地氧化亚氮排放特征，提出合理的减排措施，对大气污染、提高氮肥利用率等具有重要的意义。已有研究表明，施用硝化抑制剂双氰胺（DCD ）可以显著的降低温室黄瓜N2O气体的排放5 ，较长时间内使土壤铵态氮含量保持相对较高水平，并且减少硝态氮的淋失量，但目前有关硝化抑制剂（ DCD ）的研究在设施蔬菜田中较少。因此，本研究以京郊典型设施蔬菜地番茄种植模式为例，探讨持续减氮，添加硝化抑制剂措施对 N2O 排放的影响，为设施蔬菜地的温室气体减排技术的提出提供科学依据，并对深入研究设施蔬菜地提高氮肥利用率，应对全球变

4、化和保护环境具有重要的意义。1 材料与方法1.1试供材料实验于 2014 年 2 7月在北京市的房山区窦店镇的塑料实验大棚进行。供试大棚长为 150 m ，宽为 7 m 。土壤质地为粉质壤土，肥力水平为中等，土壤容重为 1.21 g/cm3 ，表层土壤的有机质的含量为3.63% ，全氮、全钾及全磷的含量分别为0.21% 、 0.12% 和 1.65% ，碱解氮、速效钾及有效磷的含量分别为283.67 mg/kg、371.83 mg/kg和 183.36 mg/kg，pH 值为 7.74 。1.2实验设计本研究观测时间为2014 年 2 月 28 日至 2014 年 7 月 10 日，种植作物为

5、番茄。实验采用随机区组设计，共设4 个不同的减氮处理，分别是不施氮肥处理（ CK）、农民常规施肥处理（ FP）、减量施氮处理（ OPT ）、减量施氮 + 硝化抑制剂处理（ OPTD ）。每个处理设置 3 个重复，共计 12 个实验小区，每个小区面积为 60 m2 。各处理氮肥用量如表 1 所示，化学氮肥品种为含氮量为46.4% 的尿素，钾肥为硫酸钾，K2O 含量为 51% ，磷肥为过磷酸钙， P2O5 含量为12% 。实验开始前测定有机肥（牛粪）中的含水量及含氮量，分别为41.59% 、1.33% 。化学氮肥和钾肥分5 次施用，于2 月 26 日将 20% 作为基肥施入，其余部分在 4 月 2

6、1 日、5 月 11 日、5 月 23 日、 6 月 11 日分别按 20% 的比例追施；有机肥和磷肥作为基肥在番茄种植前一次性施入。OPTD处理的双氰胺（ DCD ）施用总量为化学氮肥的5% ，分 2 次施用，基肥 50% ，第 1 次追肥 50% 。施肥灌溉方式同农民常规施肥方式，基肥为撒施后旋耕入土，追肥为先将肥料溶于水，后随水冲施。1.3测定工程与方法根据气体浓度随时间的变化速率计算N2O气体排放通量。气体通量（F）计算公式为：F = · H···1）（1 ）式中， F 为 N2O 的排放通量（mg/m2 · h ），F为负值表示土壤从

7、大气中吸收该气体，为正值表示土壤向大气排放该气体；为标准大气压下 N2O 气体的密度（g/L ）； H 为采样箱内气室高度（cm ）；为采样箱内气温（）； P 为采样时气压（ mmHg ）； P0 为标准大气压（ mmHg ）； P / P0 1 ；dc/dt 为采样箱内 N2O - N 浓度的变化速率（ l/L/h ）。未观测日期的排放通量用相邻 2 次观测值的平均值来计算（内插法），将观测值和未观测日计算值逐日累加得到N2O 排放总量。2 结果与分析2.1不同减氮措施 N2O 排放规律在番茄生长期间，除不施氮肥处理外，不同施肥处理N2O排放规律基本一致，均呈“脉冲式”排放（图1 ），且 N

8、2O 排放峰值均发生在施肥+灌溉事件后，但单独灌溉并没有引起明显的N2O 排放峰值，其余时间N2O 排放通量波动较小。在番茄定植初期，N2O排放时间较长，一般持续时间为7 11d ，且最高值达到了5.31 m/ （ m2· h ）,这是由于在番茄定植期间，人为的对土壤进行翻耕，影响了土壤通气状况和微生物活性，并且此时土壤具有微生物活动的最适温度范围（16.621.6）和湿度范围（WFPS：58.8%66.6% ），而作为底肥施入大量有机肥和化肥，使土壤中的有机质和氮素含量迅速提高，为N2O排放提供了充足的底物，由于番茄处在幼苗期，其根系和植株都尚未发育完全，对土壤中的氮素吸收利用效率

9、较低，致使定植期土壤N2O 排放峰值持续时间较长。在番茄追肥+ 灌溉后， N2O 排放时间较短促，一般持续 3 6 d，但是单独灌溉（ 3 月 10 日）并没有引起明显的N2O排放，可能是因为灌溉时底物浓度较低，影响了N2O 的产生与排放。本实验中，各处理的N2O平均排放通量介于0.02 0.31 mg/ （ m2· h ）之间，其平均排放通量大小为FPOPTOPTDCK。 FP 处理的平均排放通量明显高于其他处理，分别高出OPT 处理 2.21 倍， OPTD 处理 3.1 倍， CK 处理15.5 倍。与其他处理相比， CK 处理的 N2O 平均排放通量最低，为0.02 mg/（

10、 m2· h ），原因是土壤中未投入氮素使其浓度较低所致。在整个生长季中，FP、OPT 、OPTD和 CK处理的 N2O 排放通量范围分别为 -0.001 10.798mg/ （ m2·h） 、-0.2025.095 mg/ （ m2·h）、 0.020 2.328 mg/（ m2· h ）、-0.091 0.505 mg/（ m2· h ）。2.2设施番茄 N2O 排放总量及排放系数在设施蔬菜地，施氮提高了土壤的N2O排放总量，番茄生长季中土壤N2O排放总量均随着施氮水平的提高而增加，且在不同减氮处理之间，土壤N2O排放总量差异达显著性水平（

11、表2 ）。 CK、 FP、OPT 、 OPTD 各处理的 N2O排放总量分别为0.86 ± 0.14 kg N/hm2 、 12.32± 1.28 kgN/hm2、 5.45 ±0.62kgN/hm2、 4.01 ± 0.15 kgN/hm2。相对于 FP 处理、 OPT 、OPTD 处理在减少60% 化肥氮的情况下，氧化亚氮排放总量分别减少了55.73% 和67.44% 。各处理排放系数介于0.29%0.74% 之间。本实验各处理的排放系数均低于 IPCC 默认的 1%，农民常规处理为0.74% ，最接近 IPCC 默认值，其余减氮施肥处理均显著低于默

12、认值。2.3不同减氮措施对番茄产量的影响由表 2 可以看出，不同减氮措施设施蔬菜地番茄产量之间均无显著性差异，这表明在现行农民常规施肥处理下，设施番茄地具有一定的减氮潜力。3 小结（ 1 ）施肥量决定了氧化亚氮峰值大小，施肥量越高，氧化亚氮排放峰值越高；（ 2 ）减量施氮处理与减量施氮 + 硝化抑制剂施肥处理均能有效的减少氧化亚氮的排放，其中添加硝化抑制剂处理减少幅度最大，为67.44% ；（ 3 ）不同的减氮措施均能够在保证产量的前提下有效减少氧化亚氮排放，因此，减氮对提高设施蔬菜地氮肥利用率，保护环境都有重要的意义。参考文献1 王朝辉，宗志强，李生秀，等蔬菜的硝态氮累积及菜地土壤的硝态氮残留 J.环境科学， 2002 ，23 （3）： 79 83.2 Tremblay，Scharof H C，Weier U et al Nitrogen management infieldvegetablea guidetodifferentfertilization J/OL Chineseweather report，2010 （5 ）： 56-60.3 石 龙 WM 公报称 2012