论文部分内容阅读
近年来我国蔬菜种植面积逐年增加。由于蔬菜生产具有复种指数高、水肥投入高等特点,蔬菜生产中氮肥利用率低、氮素气态损失重;温室气体排放也已成为农业生态系统中温室气体排放的重要组成部分。氧化亚氮(N2O)和一氧化氮(NO)作为重要的活性气态氮形态,是引起温室效应、臭氧层破坏以及大气化学反应的主要成分。氮肥大量施用导致菜地生态系统中N2O和NO的大量排放。有机肥和无机肥配合施用被认为是减少氮素损失和改善土壤质量的有效技术措施。研究不同配比有机无机肥料施用对菜地N2O和NO排放及N2O和甲烷(CH4)综合温室效应的影响,旨在为集约化菜地生态系统减少气态氮的环境污染以及温室气体减排提供科学指导。本研究以我国华东地区典型的集约化蔬菜生产作为研究对象,设置空白对照(CK)、有机无机肥料1:1配施(M1N1)、有机无机肥料2:1配施(M2N1)和单施化肥(NPK)四个处理。整个试验期间(2015.9-2016.9)共种植菜秧、香菜、菠菜和空心菜四种蔬菜。通过连续一周年田间原位监测,研究不同处理下菜地土壤N2O、NO和CH4动态排放规律,同时监测土壤无机氮和水分等环境条件以及蔬菜产量和氮素吸收的动态特征,探究不同配比有机无机肥料施用对菜地N20和NO排放、蔬菜产量、氮肥利用率、综合温室效应和温室气体强度的影响。主要研究结果如下:1.菜地生态系统中N20排放量显著高于NO排放量。有机无机肥料配比不同,菜地NO/N2O显著不同。土壤N2O和NO排放主要集中在4-11月,两者排放规律基本一致,但NO排放峰比N20排放峰要延后3-5天出现。整个观测期内0-10 cm 土层土壤温度与各处理菜地N2O排放通量显著正相关,与NO排放通量无显著相关。土壤充水孔隙度(Water Filled Pore Space,WFPS)介于39-59%之间,土壤WFPS的变化与N20排放通量显著正相关,与NO排放通量显著负相关。NPK处理菜地N2O排放通量与土壤无机氮含量(NH4++N03-)显著正相关,NO排放通量与土壤铵态氮(NH4+)显著正相关。其它处理N2O和NO排放通量与土壤铵态氮(NH4+)、硝态氮(NO3-)以及无机氮(NH4++N03-)含量间无显著相关。不同处理间N2O累积排放量差异显著,CK处理的N20累积排放量最低,为7.81±1.51 kg N ha-1;NPK处理的N20的累积排放量最高,为22.99±3.12kg N ha-1;M1N1和M2N1处理分别为14.85±2.29和19.33±2.96 kg N ha-1。在不同蔬菜季,有机无机肥料配比不同对N2O排放影响不同。与NPK处理相比,M1N1处理显著降低了菜秧季、香菜季和空心菜季的N2O排放,而对菠菜季N2O排放无显著影响。CK处理的NO累积排放量最低,为0.98kg N ha-1,NPK处理的NO累积排放量最高,为4.14 kg N ha-1,M1N1处理和M2N1处理的NO累积排放量分别为3.27和2.48 kg N ha-1。各施氮肥处理间NO累积排放量没有显著差异。不同处理间NO/N2O显著不同(P<0.05),M1N1处理最高,为0.22,CK处理最低,为0.13,M2N1和NPK处理分别为0.14和0.18。2.整个观测期内,不同施氮处理间蔬菜周年总产量和氮肥利用率无显著差异。CK处理周年总产量最低,为99.4 t ha-1,M1N1处理最高,为196.1 t ha-1 NPK和M2N1处理分别为190.2 tha-1和187.4tha-1。在空心菜季,M1N1处理较M2N1和NPK处理空心菜的产量分别显著增加了 21.4%和33.6%,且M2N1处理和NPK处理之间没有显著差异。而在菠菜季,NPK处理较M1N1和M2N1处理菠菜的产量分别显著提高了 136.7%和144.4%,且M1N1和M2N1处理间没有显著差异。在菜秧季和香菜季,三个施氮处理间蔬菜产量均没有显著差异,同时各施氮处理氮肥利用率也没有显著差异。在菠菜季,NPK处理的氮肥利用率分别是M1N1和M2N1处理的2.18和2.37倍。在空心菜季,M1N1和M2N1处理的氮肥利用率分别是NPK处理的1.66和1.29倍。3.有机无机肥料配施显著影响菜地生态系统N2O和CH4排放引起的综合温室效应(GWP)。CK、M1N1、M2N1和NPK四个处理的综合温室效应分别是7.81±1.51、14.85±2.29、19.33±2.96、22.99±3.12tC02eqha-1。相较于 NPK 处理,M2N1 处理对综合温室效应无显著影响,而M1N1处理的综合温室效应显著降低了 33.2%。4.有机无机肥料配施显著影响菜地温室气体强度(GHG1)。三个施氮处理的周年蔬菜总产量无显著差异,而与NPK处理相比,M1N1处理菜地综合温室效应显著降低,因此M1N1处理的温室气体强度显著降低;M2N1处理对菜地综合温室效应无显著影响,因此温室气体强度与NPK处理相比无显著差异。有机无机肥料1:1配施能够保证蔬菜产量,降低菜地N2O排放以及综合温室效应,是一种值得推荐的集约化蔬菜生产稳产减排的施肥措施。