论文部分内容阅读
NH3挥发是氮素气态损失的主要形式之一,也是引起农田氮肥利用率下降的主要原因之一。随着设施生产种植面积逐年增加且高量氮肥投入现象极为普遍,设施土壤氨挥发问题逐渐日益引起关注。水分和氮素是设施生产最易于调控的因素,科学的水氮管理对于减少氮肥过量投入,降低肥料氨挥发损失,防治大气环境污染具有重要的实践意义。本研究基于连续6年设施温室水氮调控的田间定位试验,采用灌水下限(W1:25kPa、W2:35kPa、W3:45kPa)和施氮量(N1:75 kg N·hm-2、N2:300 kg N·hm-2、N3:525kgN·hm-2)2因素3水平随机区组试验设计,通过高分辨激光光谱法观测设施土壤氨挥发动态及环境、土壤理化和生物学性质,研究水氮调控对土壤氨挥发排放特征,相关土壤理化性质的影响及氨挥发的影响因素,主要研究结果如下:(1)水氮调控显著影响土壤理化性质,水氮交互效应显著影响土壤温度和含水率,土壤pH随施氮量的增加而降低,土壤Eh随灌水下限升高而降低,水氮交互作用对土壤CEC、EC平均含量的影响效应最大,不同施氮量和灌水下限组合处理土壤pH、Eh、CEC动态变化规律不同,W1N1处理的pH、Eh最大,W2N1处理的土壤CEC最高。表层土壤铵态氮含量随着施氮量增加而上升,NO3--N、TSN、SON平均含量在不同施肥期均受施氮量影响显著,水氮交互及灌水下限的影响效应在不同施肥阶段显著性不一致,但三者峰值均出现在W2N3处理。施氮量和水氮交互效应显著影响土壤全氮、总有机碳和C/N。水氮交互效应极显著影响追肥期土壤脲酶、酰胺酶、L-天冬酰胺酶平均活性。(2)灌水下限、施氮量及两者交互作用极显著的影响设施土壤氨挥发通量峰值、挥发累积量、单产氨挥发累积量、氨挥发损失率和番茄产量,W1N3处理番茄产量最高123.36t·hm-2。经验统计S模型可以较好的拟合设施番茄不同施肥时期土壤氨挥发累积量变化。基肥期氨挥发特征参数主要受灌水下限和水氮交互影响。而追肥期氨挥发特征参数以施氮量和水氮交互影响为主。本研究中氮损失率范围在0%2%,氨挥发引起的氮损失相对较低。与土壤施肥(基肥)模式相比,采用滴灌施肥(追肥)模式可显著的降低氨挥发量94.78%96.30%。(3)土壤氨挥发与环境、土壤因子关系密切,且不同施肥时期表现出不同的影响关系。无论基肥还是追肥时期,NH4+-N、NO3--N、可溶性总氮、土壤脲酶活性、酰胺酶和L-天冬酰胺酶活性是显著影响氨挥发通量的影响因素,表现为除与酰胺酶及L-天冬酰胺酶活性为显著负相关外(P<0.05),与其他指标均表现为显著正相关。此外,基肥期土壤氨挥发峰期通量与棚室温度、pH和CEC呈显著正相关,而与Eh呈显著负相关。追肥期氨挥发通量与EC和可溶性有机氮含量为显著负相关,与Eh、CEC呈显著正相关。环境、土壤因子作为解释变量构成的逐步回归模型可以解释各水氮处理氨挥发变异的73.9%99.3%。不同水氮处理下铵态氮是影响氨挥发通量较为重要的影响因素。综合分析氮肥投入、产量和影响氨挥发的环境和土壤因素,施氮量为300 kg N·hm-2配合灌水下限25 kPa处理(W1N2)的经济效和环境效益最适宜,为协调氨挥发损失和番茄产量最佳的水氮管理模式。