滴灌施肥对设施菜地土壤N2O和NO排放的影响及其减排贡献

来源 :中国农业科学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sky_ywt_2001
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我国的蔬菜生产消费量居于世界前列。为了维持较高的产量,传统蔬菜生产中施肥量大、灌溉频繁等管理措施已经造成了越来越突出的环境问题,如N2O等温室气体及NOx等有害气体的排放量增大。在保障农产品的有效供给下,探寻N2O和NO气体的排放特征及其减排措施,是我国农业可持续发展的现实要求。该文以京郊典型设施菜地为研究对象,针对典型设施菜地种植模式——黄瓜-芹菜种植系统,设置了对照(CK)、农民习惯(FP)、滴灌施肥(FPD)和优化减氮滴灌施肥(OPTD)4个处理,分别采用静态箱-气相色谱法和静态箱-氮氧化物分析仪法对N2O和NO进行两年三季的原位监测和分析,明确了设施菜地N2O和NO排放特征及其影响因素,评估了滴灌施肥对水氮利用效率的影响及减少N2O和NO排放的贡献。主要结果如下:(1)设施菜地N2O和NO的排放表现出随施肥灌溉变化而变化的趋势。设施菜地N2O排放峰值主要集中于灌水施肥事件后,基肥持续10天左右,追肥N2O排放持续35天,漫灌条件下N2O排放峰值能达到16.09 mg·N·m-2·h-1,滴灌条件下N2O排放最高峰在13.57 mg·N·m-2·h-1,滴灌施肥能降低N2O排放峰值和其持续时间。设施黄瓜生长季内NO排放峰值主要集中于灌水施肥事件后,但在灌溉施肥后的25天出现,施肥也是引起NO排放的主要因素。(2)土壤温度、水分和硝态氮是影响N2O的主要因子。各生长季土壤温度与N2O排放都显著性相关(p<0.05),在黄瓜生长季土壤水分含量(WFPS)与滴灌施肥条件下N2O排放显著相关(p<0.05),而在芹菜季与N2O排放无显著相关性。土壤硝态氮含量变化趋势与N2O排放趋势一致。黄瓜生长季观测期内土壤温度和水分对NO排放的影响不显著。(3)滴灌施肥对减少N2O和NO排放总量贡献较大。FP处理的N2O排放总量为16.7229.77kg·N·hm-2,FPD处理排放总量11.0221.01 kg·N·hm-2,可见在相同施氮量条件下只改变灌溉方式,能减少N2O排放总量29.41%35.12%,而OPTD处理的N2O排放总量为8.1220.06 kg·N·hm-2,表明在滴灌条件下减少40%氮肥量相比常规漫灌能显著减少N2O排放总量32.63%57.62%。FP处理NO的季节排放总量为1.03 kg·N·hm-2,相比CK处理NO季节排放总量(0.42 kg·N·hm-2)增加了145.22%,说明施肥显著促进了NO的排放,但NO不是一个强的排放源,FPD处理0.96kg·N·hm-2的NO排放总量相比FP处理降低6.80%,滴灌并未显著降低NO排放(p<0.05)。(4)水肥利用率的提高对减少N2O排放强度具有重要作用。相同氮肥施用量的条件下,滴灌施肥比常规漫灌施肥产量能提高2.00%14.61%,并且灌溉水和氮肥利用效率分别提高了14.62%43.54%、2.00%27.14%。水肥利用效率与N2O排放强度呈现显著的相关性(p<0.05),R2分别为0.80和0.65。可见滴灌施肥以及减量施肥在保证产量和提高水肥利用率的同时,可以减少N2O的排放。综上所述,设施菜地应用滴灌施肥技术,在保持蔬菜产量的前提下,可显著减少N2O和NO排放量,并且增加了水肥利用率。论文的研究可为设施蔬菜水肥优化管理提供技术储备和农业应对气候变化提供基础数据,同时也为制定N2O和NO的减排措施提供理论依据。
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