减氮配施硝化抑制剂与菌剂对温室黄瓜产量品质和土壤氮素损失的影响.pdf

第3 7卷第4期2 0 2 3年8月水土保持学报J o u r n a l o fS o i l a n dW a t e rC o n s e r v a t i o nV o l.3 7N o.4A u g.,2 0 2 3 收稿日期:2 0 2 2-1 2-2 7 资助项目:河北省重点研发计划项目(2 1 3 2 6 9 0 5 D);河北省现代农业产业技术体系蔬菜产业创新团队项目(H B C T 2 0 1 8 0 3 0 2 0 6);国家自然科学基金项目(2 1 3 0 7 0 2 5)第一作者:赵宇晴(1 9 9 9),女,硕士研究生,主要从事农业环境技术与应用研究。E-m a i l:1 8 1 3 0 4 4 7 8 5q q.c o m 通信作者:郭艳杰(1 9 8 3),女,副教授,硕士生导师,主要从事土壤氮素循环与环境效应研究。E-m a i l:g u o y a n j i e 9 2 81 2 6.c o m李博文(1 9 6 3),男,教授,博士生导师,主要从事土壤与环境研究。E-m a i l:k j l i h e b a u.e d u.c n减氮配施硝化抑制剂与菌剂对温室黄瓜产量品质和土壤氮素损失的影响赵宇晴1,2,杨 迎4,田晓楠4,郭 娇1,张丽娟1,2,郭艳杰1,2,3,李博文1,2,3(1.河北农业大学资源与环境科学学院,河北 保定0 7 1 0 0 1;2.河北省农田生态环境重点实验室,河北 保定0 7 1 0 0 1;3.华北作物改良与调控国家重点实验室,河北 保定0 7 1 0 0 1;4.河北师范大学环境科技有限公司,石家庄0 5 0 0 0 0)摘要:通过探究减氮配施硝化抑制剂DMP P与微生物菌剂及二者联合施用对温室黄瓜土壤氮素各主要途径损失及黄瓜对氮素吸收利用的影响,并结合黄瓜产量和品质,旨在筛选出温室黄瓜生产的适宜氮素损失调控措施。以黄瓜品种“津绿2 0-1 0”为试验材料进行田间小区试验,设置6个处理,分别为不施氮对照(C K)、常规施氮(C N)、减氮(R N)、减氮+DMP P(R N D)、减氮+微生物菌剂(R NM)、减氮+DMP P+微生物菌剂(R N D+M)。监测分析了土壤氧化亚氮(N2O)排放、氨(NH3)挥发和土壤剖面硝态氮(NO3-N)累积量,以及黄瓜对氮素的吸收利用、产量和品质指标。结果表明:(1)与C N相比,R N、R N D、R NM和R N D+M能够促进黄瓜对氮素的吸收和利用,提高氮素利用率。等氮条件下,R N D+M可使黄瓜地上部植株氮素总吸收量增加1 8.9 3%,尤其是氮肥表观利用率(R E N)和农学效率(A E N),分别达到2 5.3 0%和4 1.1 6k g/k g(p0.0 5),总体表现为R N DR N D+MR NMR N。(3)R N D+M处理产量为7 0.3 2t/h m2,节本增收较R N增加51 5 0元/h m2,且其在提高黄瓜果实品质方面效果较明显,可溶性蛋白含量较R N及R NM处理分别提高1 6.3 6%与4.0 1%。综合经济效益和环境效益,尤其是土壤可持续发展角度考虑,试验条件下,追施氮素3 1 6k g/h m2,同时配施2%纯氮量的DMP P与7 5L/h m2菌剂,是实现温室黄瓜增产提质、绿色高质量发展的适宜氮素损失调控措施。关键词:硝化抑制剂;微生物菌剂;温室黄瓜;氮素损失;氮肥利用率中图分类号:S 1 5 6.2 文献标识码:A 文章编号:1 0 0 9-2 2 4 2(2 0 2 3)0 4-0 2 6 7-1 1D O I:1 0.1 3 8 7 0/j.c n k i.s t b c x b.2 0 2 3.0 4.0 3 3E f f e c t so fN i t r o g e nR e d u c t i o nC o m b i n e dw i t hN i t r i f i c a t i o nI n h i b i t o ra n dM i c r o b i a lA g e n t so nG r e e n h o u s eC u c u m b e rY i e l da n dQ u a l i t ya n dS o i lN i t r o g e nL o s sZ HAOY u q i n g1,2,YANGY i n g4,T I ANX i a o n a n4,GUOJ i a o1,Z HANGL i j u a n1,2,GUOY a n j i e1,2,3,L IB o w e n1,2,3(1.C o l l e g eo fR e s o u r c e sa n dE n v i r o n m e n t a lS c i e n c e s,H e b e iA g r i c u l t u r a lU n i v e r s i t y,B a o d i n g,H e b e i0 7 1 0 0 1;2.K e yL a b o r a t o r yo fA g r i c u l t u r a lE c o l o g i c a lE n v i r o n m e n t,B a o d i n g,H e b e i0 7 1 0 0 1;3.N a t i o n a lK e yL a b o r a t o r yo fC r o pI mp r o v e m e n ta n dR e g u l a t i o ni nN o r t hC h i n a,B a o d i n g,H e b e i0 7 1 0 0 1;4.H e b e iN o r m a lU n i v e r s i t yE n v i r o n m e n t a lT e c h n o l o g yC o.,L t d.,S h i j i a z h u a n g0 5 0 0 0 0)A b s t r a c t:B ye x p l o r i n gt h ee f f e c t so fn i t r o g e nr e d u c t i o nc o m b i n e d w i t hn i t r i f i c a t i o ni n h i b i t o rDMP Pa n dm i c r o b i a l a g e n t s a n d t h e i rc o m b i n e da p p l i c a t i o no ns o i ln i t r o g e nl o s s e s i nd i f f e r e n tw a y sa n dn i t r o g e na b s o r p t i o na n du t i l i z a t i o no fc u c u m b e rp l a n t i n gi ng r e e n h o u s e,a n dt os c r e e nt h eo p t i m u m n i t r o g e nl o s s e sr e g u l a t i o nm e a s u r e s f o rg r e e n h o u s ev e g e t a b l ep r o d u c t i o ns y s t e mb yc o n s i d e r i n gb o t hy i e l da n dq u a l i t y.T h ec u c u m b e rv a r i e t y“J i n l v2 0-1 0”w a su s e da st h ee x p e r i m e n t a l m a t e r i a lt oc a r r yo u tf i l e de x p e r i m e n t,a n ds i xt r e a t m e n t sw e r es e tu p,i n c l u d i n gn on i t r o g e na p p l i c a t i o nc o n t r o l(C K),c o n v e n t i o n a ln i t r o g e na p p l i c a t i o n(C N),n i t r o g e nr e d u c t i o na p p l i c a t i o n(R N),n i t r o g e nr e d u c t i o na p p l i c a t i o n+DMP P(R N D),n i t r o g e nr e d u c t i o na p p l i c a t i o n+m i c r o b i a l a g e n t(R NM),n i t r o g e nr e d u c t i o na p p l i c a t i o n+DMP P+m i c r o b i a l a g e n t(R N D+M).S o i ln i t r o u so x i d e(N2O)e m i s s i o n,a mm o n i a(NH3)v o l a t i l i z a t i o na n ds o i lp r o f i l en i t r a t en i t r o g e n(NO3-N)a c c u m u l a t i o n,a sw e l l a s t h e a b s o r p t i o na n du t i l i z a t i o n,y i e l d,a n dq u a l i t y i n d i c a t o r so fn i t r o g e nb yc u c u m b e r sw e r e m o n i t o r e da n da n a l y z e d.T h er e s u l t ss h o w e dt h a t:(1)C o m p a r e d w i t hC Nt r e a t m e n t,t h ea b s o r p t i o na n du t i l i z a t i o no f n i t r o g e na n dn i t r o g e nu t i l i z a t i o nr a t eo f c u c u m b e rw e r e i m p r o v e db yR N,R N D,R NMa n dR N D+Mt r e a t m e n t s.U n d e rt h es a m en i t r o g e na p p l i c a t i o nr a t e,R N D+Mt r e a t m e n tc o u l d i n c r e a s e t o t a ln i t r o g e na b s o r p t i o ni ns h o o t so fc u c u m b e rb y1 8.9 3%,e s p e c i a l l yt h ea p p a r e n tr e c o v e r yr a t eo f a p p l i e dn i t r o g e n(R E N)a n da g r o n o m i ce f f i c i e n c yo fn i t r o g e nf e r t i l i z e r(A E N)c o u l dr e a c h e du pt o2 5.3 0%a n d4 1.1 6k g/k g(p0.0 5).T h ep e r f o r m a n c eo fp r e v e n t i o na n dc o n t r o lo fn i t r o g e nl o s s e sw a sa sf o l l o w s:R N DR N D+MR NMR N.(3)C o m p a r e dw i t hR Nt r e a t m e n t,t h ec u c u m b e ry i e l di nR N D+M t r e a t m e n t sr e a c h e du pt o7 0.3 2t/h m2.B e s i d e s,t h ec o s t-s a v i n ga n dp r o f i t-i n c r e a s i n g i n c r e a s e d5 1 5 0y u a n/h m2.M o r e o v e r,t h e e f f e c t o fR N D+Mt r e a t m e n t o n i m p r o v i n g t h eq u a l i t yo fc u c u m b e r f r u i tw a sm o r eo b v i o u s,a n d t h e s o l u b l ep r o t e i nc o n t e n tw a s 1 6.3 6%a n d4.0 1%h i g h e r t h a n t h a t o fR Na n dR NMt r e a t m e n tr e s p e c t i v e l y.C o m p r e h e n s i v ec o n s i d e r i n gb o t ht h ee c o n o m i ca n de n v i r o n m e n t a lb e n e f i t s,e s p e c i a l l yf r o mt h ep e r s p e c t i v ev i e wo fs u s t a i n a b l es o i ld e v e l o p m e n t,u n d e rt h ee x p e r i m e n t a lc o n d i t i o n s,n i t r o g e na p p l i e da s t o pd r e s s i n ga t t h e r a t eo f 3 1 6k g/h m2,c o m b i n e dw i t h2%p u r en i t r o g e no fDMP Pa n d7 5L/h m2m i c r o b i a la g e n t,w h i c hi sc o n s i d e r e dt ob ea na p p r o p r i a t en i t r o g e nl o s s e sr e g u l a t i o n m e a s u r et oa c h i e v e t h eh i g hy i e l da n dq u a l i t y,a n dg r e e na n dh i g h-q u a l i t yd e v e l o p m e n to fg r e e n h o u s ec u c u m b e r.K e y w o r d s:n i t r i f i c a t i o n i n h i b i t o r;m i c r o b i a l a g e n t;g r e e n h o u s e c u c u m b e r;n i t r o g e n l o s s e s;n i t r o g e nu t i l i z a t i o nr a t e 近年来,我国设施蔬菜产业发展迅猛,栽培面积不断增加,产业贡献日益提升,在我国打赢脱贫攻坚战和实施乡村振兴战略中发挥重要作用。2 0 2 0年,我国设施蔬菜面积达到4.1 01 06h m2,占蔬菜总种植面积的1 8.4%,产量达到2.5亿t,占蔬菜总产量的3 2.5%1-2,全国设施蔬菜产值超过0.9 8万亿元3。然而,设施蔬菜生产过程中,菜农为了追求高产高收益,普遍采用“大水大肥”管理模式,尤其是氮肥用量远远超过作物生长所需,但其利用率不足1 0%,损失严重4。此外,设施菜田灌溉频繁,平均每年灌溉定额高达1 08 0 0m3/h m2,远高于作物需求和土壤持水能力5。水氮的过量投入造成土壤硝酸盐的大量累积与淋失6,导致温室蔬菜种植区附近地下水硝酸盐污染增加7,对人类健康构成威胁。过量氮素还可能会以氧化亚氮(N2O)形式和氨挥发(NH3)等气体形式排放进入大气,从而加剧温室效应及加重空气污染8。有研究9表明,氮肥施入设施菜地后,土壤中以NH3和N2O的气体形式损失的氮素约占投入氮素的4.9 5%1 1.5 7%。因862水土保持学报 第3 7卷此,如何减少设施蔬菜生产中氮素损失,提高氮肥利用率,并降低其环境负效应,一直是当前农业生产亟须解决的难点和热点问题。硝化抑制剂(n i t r i f i c a t i o ni n h i b i t o r s,N I s)可通过抑制土壤中NH4+-N转化为NO3-N的硝化过程,从而提高土壤对氮的固持能力,减少淋溶和反硝化损失。因此,利用氮肥与硝化抑制剂配施被认为是提高氮肥利用率,减少氮素损失的有效途径之一。目前,农业生产上常用的硝化抑制剂有双氰胺(d i c y a n d i-a m i d e,D C D)和3,4-二甲基吡唑磷酸盐(3,4-d i m e t h y l-1 h-p y r a z o l ep h o s p h a t e,D M P P)。其中D M P P作为一种新型硝化抑制剂,具有硝化抑制作用时间长、用量少、硝化抑制率高、移动性相对较小、不易发生淋洗等特点1 0,且经毒理学和生态毒理学测试以及应用试验,与目前使用的硝化抑制剂相比具有一些明显的优势1 1。例如,与D C D相比,DMP P具有吸附力强、降解慢等优点,且用量仅为D C D用量的1/4,但其硝化抑制效果及促进作物产量和品质提高方面要强于D C D1 2。DMP P可使土壤硝态氮含量下降1.8%3 8.3%1 3,N2O排放减少1 9%9 5%1 0。但需注意,由于硝化抑制剂施入土壤后抑制硝化作用的发生,会造成土壤NH4+-N离子累积,进而增加土壤N H3挥发风险1 0。但也有研究1 4表明,D M P P在特定条件下能够减少N H3挥发。此外,氮肥配施D M P P还能显著提升蔬菜产量和品质,可使温室黄瓜增产7.0%1 1.6%1 5-1 6,可食部分硝酸盐含量降低2 7.4 4%,可溶性糖和V c含量分别增加1 3.8 6%和4 0.2 4%1 6,蔬菜商品价值明显提高。近年来,微生物菌剂因其具有直接或间接改良土壤、恢复地力、维持根际微生物区系平衡、减轻病害、降解有毒有害物质且环境友好等作用,为健康土壤培育以及蔬菜产业绿色高质量发展提供新的思路与技术1 7。已有研究1 8发现,微生物菌剂可使土壤NO3-N含量降低2 2%2 9%,减少土壤N2O排放达到5 8%7 3%1 9,NH3挥发降低1 3%以上。同时可使设施黄瓜增产1 3.1 6%2 2.5 8%2 0,可溶性糖含量和VC含量分别提高1 2 4.7 9%和1 0 3.2 4%2 1,氮肥利用率增加2 4.5 6%2 2。综上可知,DMP P或微生物菌剂对于减少氮素主要损失(N2O排放、NH3挥发及氮素淋失等)、提高氮素利用率以及蔬菜产业促产提质方面均具有积极影响。已有研究2 3表明,二者联合施用对于提高氮素利用具有协同作用,不仅增产提效还能提高植物的养分吸收,表现出极大的应用潜力。针对二者联合施用对氮素主要损失(N2O排放、NH3挥发及氮素淋失等)的阻控效应如何?为此,本研究以温室蔬菜-黄瓜(C u c u m i s s a t i v u sL.)为研究对象,采 用 田 间 原 位 小 区 试 验 法,探 究 减 氮 配 施DMP P与微生物菌剂对温室黄瓜土壤氮素损失的影响,进而筛选出能够实现经济效益与环境效益双赢的氮素调控方案,旨在为我国温室蔬菜生产减少氮素损失,提高氮肥利用效率,降低环境负效应,提质增效绿色高质量发展以及硝化抑制剂和微生物菌剂的联合应用提供科学依据。1 材料与方法1.1 试验地概况本试验于2 0 1 8年1 0月至2 0 1 9年6月在河北省廊坊市永清县大青垡村设施蔬菜生产基地某一棚龄为2 0年的黄瓜土墙日光温室(3 9 2 4 1 0 N,1 1 6 3 4 2 4 E)内进行。该地区属于温带亚湿润气候区,属大陆性季风气候。地处华北平原中部,位于永定河故道,自然条件得天独厚,年平均日照时间27 4 0h,年平均降水量5 4 0mm,年平均气温1 1.5,年平均日照时间1 8 3天。尤其是得益于独特的水质和优质的土壤等自然生态环境,非常适合瓜菜生产。全村现有大棚10 0 0余个,占地1 3 0h m2,以种植黄瓜、番茄为主,蔬菜全年上市,主要供应京津市场。试验前采集温室内土壤样品,供试土壤为潮褐土,质地为壤质土,p H为8.1 9,全氮含量为0.8 8g/k g,铵态氮含量为7 6m g/k g,硝态氮含量为1 6 0m g/k g,速效磷含量为8 4.4m g/k g,速效钾含量为2 7 9m g/k g,有机质含量为2 6.7 3g/k g,土壤容重为1.2 3g/c m3。1.2 供试材料供试氮肥为尿素(N,4 6%),磷钾肥为过磷酸钙(P2O5,1 2%)和硫酸钾(K2O,5 0%);供试硝化抑制剂为DMP P,分析纯;供试微生物菌剂由保定民得富新型肥料有限公司提供,有效菌种为胶质类芽孢杆菌(B a c i l l u s m u c i l a g i n o s u sK r o s s i l n i k o v)1 09c f u/m L,菌剂为液态;供试蔬菜为温室黄瓜,品种为“津绿2 0-1 0”。1.3 试验设计与布置试验采用随机区组设计,共设6个处理,分别为:空白对照(C K,不施氮)、农民常规施氮(C N,当地农民常规施氮量)、减氮(R N,农 民 常 规 基 础 上 减 氮3 9%,结合当地黄瓜目标产量及土壤基础地力确定)、减氮+DMP P(R N D,R N基础上配施纯氮量2%的DMP P)、减氮+微生物菌剂(R NM,R N基础上配施微生物菌剂7 5L/h m2)、减氮+DMP P+微生物菌剂(R N D+M,R N基础上配施纯氮量2%DMP P和7 5L/h m2的微生物菌剂),3次重复,共1 8个小区,小区面积为3.6m7.5m。黄瓜采用传统畦栽法种植,每小区3畦(每畦宽1.2m,株距0.2 8m),种植密度962第4期 赵宇晴等:减氮配施硝化抑制剂与菌剂对温室黄瓜产量品质和土壤氮素损失的影响为6 10 0 0株/h m2。试验开始前所有处理普施基肥,为腐熟猪粪3 8t/h m2(N,0.5%)。基肥施入1周后黄瓜开始定植(2 0 1 8年1 0月2 9日)。定植后正式开始试验,供试尿素、DMP P及微生物菌剂全部以追肥形式施入。整个试验周期分别于2 0 1 8年1 2月2 4日、2 0 1 9年1月2 3日、3月4日、4月1 6日和5月1 1日进行5次追肥。DMP P施用量为施纯氮量的2%,微生物菌剂用量为7 5L/h m2。所有处理磷钾肥以追肥形式施入,施用量及方式均相同,其中磷肥总用量为2 2 0k gP2O5/h m2,钾肥总用量为2 5 4k gK2O/h m2(表1)。每次追肥时,微生物菌剂采用稀释后灌根,其他肥料采用沟施。灌水采用畦灌的方式,每次施肥时将肥料混匀后施入土壤,覆土后灌溉,其余时间根据黄瓜生长发育所需进行灌溉处理,整个生育期共灌溉1 0次,灌溉量约为7 0 0m3/h m2,除施肥外其他田间管理措施与当地常规管理方式一致。具体追施肥方案见表1。黄瓜生长2 2 8天后(2 0 1 9年6月1 4日)收获,试验结束。表1 温室黄瓜追施肥方案处理N投入/(k gh m-2)2 0 1 8-1 2-2 42 0 1 9-0 1-2 32 0 1 9-0 3-0 42 0 1 9-0 4-1 62 0 1 9-0 5-1 1总计DMP P/(k gh m-2)微生物菌剂/(Lh m-2)P2O5/(k gh m-2)K2O/(k gh m-2)C K0000000000C N7 17 11 2 41 2 41 2 45 1 4002 2 02 5 4RN4 44 47 67 67 63 1 6002 2 02 5 4RND4 44 47 67 67 63 1 66.3 202 2 02 5 4RNM4 44 47 67 67 63 1 607 52 2 02 5 4RND+M4 44 47 67 67 63 1 66.3 27 52 2 02 5 41.4 样品采集与测定1.4.1 气体样品(1)N2O排放。采用静态箱-气相色谱法2 4测定。密闭式静态箱体为P V C材质,高1 5.5 0c m,直径1 3.5 0c m,箱体顶部设置1个气体取样口和温度测定仪,下部的底座为圆柱体,四周有水槽;测定N2O前先将底座插入土中2.5c m,然后将水封槽内注满水,罩上密封罩,使其形成1个密闭性气体的空间,其后将箱体内风扇打开,使箱体内气体混合均匀,最后用注射器从箱体顶端的气体取样口进行气体的采集。每次施肥灌水后第1,2,3,5,7,9天上午9:0 01 1:0 0采气,每次采集3 0m L,每隔1 5m i n采集1次,共采集3次,采集气样的同时记录箱内温度。只进行灌水后则连续采集3天。其余时间根据田间管理现状每隔1 0天或1个月进行动态取气。采集后的气体样品利用A g i l e n t 7 8 9 0 A型气相色谱仪进行测定。(2)NH3挥发。采用磷酸甘油海绵通气法2 5测定。采用P V C材质管制成(直径1 5c m,高1 4c m)的上下开口的通气法装置。正式测定时,首先将通气装置插入土壤5c m左右,然后在距离土面5c m的通气管内放置2块间距为2c m且已吸附1 5m L磷酸甘油溶液(5%H3P O4+4%C3H8O3)的海绵。每次施肥灌水后安装NH3采集装置进行气体采集。然后用3 0 0m L的氯化钾溶液(1.0 0m o l/L)浸提已放于装置内2 4h的海绵块,振荡过滤,最后用连续流动分析仪(S AN+)测定滤液中NH4+-N含量,直至无氨挥发则停止取样。1.4.2 土壤样品 黄瓜收获后,每小区选择3点,用土钻分层采集03 0,3 06 0,6 09 0,9 01 2 0c m土壤样品2 6,四分法取混合土样作为检测样品,用于测定土壤无机氮(N H4+-N和N O3-N)含量,采用K C L浸提,滤液用连续流动分析仪(S A N+)测定2 7。1.4.3 植物样品 于黄瓜盛瓜期,每个小区采集长势均匀,外观大小一致的商品果实样品3个,用于测定黄瓜硝酸盐含量及主要营养品质指标,具体测定方法参照 植物生理学实验指导2 8。其中,硝酸盐含量采用紫外分光光度法测定;V c含量采用钼蓝比色法测定;可溶性糖含量采用蒽酮比色法测定;可溶性蛋白质含量采用考马斯亮蓝G-2 5 0染色法测定。黄瓜收获后,统计小区累计产量,并折合为单位面积产量(k g/h m2);同时采集各小区长势均匀的完整植株3株,按照地上部茎叶、果实部分分开,在1 0 5下杀青3 0m i n,6 5烘干至恒重。烘干粉碎后植物样品采用浓H2S O4H2O2消化凯氏定氮法2 9测定全N含量。1.5 数据统计与分析(1)N2O排放通量计算公式为:F=Hct2 7 32 7 3+T(1)式中:F为N2O排放通量g/(m2h);为标准状态下N2O气体密度(其值为1.2 5k g/m3);H为静态箱高度(m);c/t为N2O浓度变化率L/(Lh);T为测定时箱体内的平均温度()。(2)氨挥发速率计算公式为:NH3-N=M/(AD)1 0-2(2)式中:NH3-N为氨挥发速率m g/(h m2d);M为采用通气法单个装置平均每次测得的氨量(N H3-N,m g);D为每次连续捕获的时间(d);A为捕获装置的横截面积(m2)。072水土保持学报 第3 7卷(3)N2O累积排放量计算公式:C=Fi+Fi+121 0-5d2 4(3)式中:C为N2O累积排放量(k g/h m2);Fi和Fi+1为2个连续相邻采样时期的气体排放通量g/(m2h);d为2个连续相邻采样时间所相隔的天数。(4)NH3累积挥发量计算公式:C t=Ct+Ft+F t2(t-t)(4)式中:C t和Ct为第t次和第t次NH3累积挥发量(k g/h m2);F t、Ft分别为t和t时气体产生速率;t 和t为采样间隔时间(d)。(5)N2O排放系数(%)=(施氮区N2O累积排放量-不施氮区N2O累积排放量)/所施氮肥中氮素的总量1 0 0%(6)NH3挥发系数(%)=(施氮区NH3累积挥发量/所施氮肥中氮素的总量)1 0 0%(7)土壤NO3-N累积量(k gN/h m2)=土层厚度(c m)土壤容重(g/c m3)土壤硝(铵)态氮含量(m g/k g)/1 0(8)各器官吸氮量(k g/h m2)=各器官生物量各器官氮含量/1 06(9)氮肥表观利用率(R E N)(%)=(施氮区作物中总氮量-不施氮区作物中总氮量)/所施氮肥中氮素的总量1 0 0%(1 0)氮肥农学效率(A E N)(k g/k g)=(施氮区作物产量-不施氮区作物产量)/施氮量(1 1)氮肥偏生产力(P F P N)(k g/k g)=施氮区产量/氮肥施用量(1 2)节本增收(元/h m2)=(施添加剂处理区利润-不施添加剂处理区利润)-(施添加剂处理区支出-不施添加剂处理区支出)文中所有数据采用M i c r o s o f tE x c e l 2 0 1 0进行整理作图,采用S P S S2 0.0统计软件(I B M C o.,A r m o n k,N Y,U S A)对不同处理间植物吸氮量、N2O排放量、N H3挥发量以及土壤剖面N O3-N累积和各项植物指标等进行单因素方差分析(A N O V A),数据结果以平均值标准差表示。多重比较采用D u n c a n法(p 0.0 5)。2 结果与分析2.1 温室黄瓜氮素吸收由图1可知,与C K相比,各施氮处理均表现为黄瓜各器官及总吸氮量显著提高(p0.0 5),各器官吸氮量表现为茎叶果实。与C N相比,R N、R N D、R NM和R N D+M处理茎叶吸收氮量变化不大(p0.0 5)。但各减氮处理的黄瓜果实吸收氮量相比于C N则增加1 2.8 2%3 0.7 5%,其中R N D、R NM和R N D+M处理达到显著性差异水平(p0.0 5)。等氮条件下,R N D+M处理果实吸收氮量较R N处理显著增加1 3.7 1%(p0.0 5),而R N D和R NM处理的果实吸氮量相比于R N处理的提升幅度未达到显著水平。与C N相比,各减氮处理黄瓜总吸收氮量有所增加,其中R N D、R NM和R N D+M处理增加效果显著(p0.0 5)。在等氮条件下,R N D+M处理增加效果显著(p0.0 5)。图1 不同处理下黄瓜植株各部位吸氮量从表2可以看出,各减氮处理的R E N相较C N处理增加9 2.1 3%2 3 7.3 3%。等氮条件下,R N D、R NM和R N D+M处理R E N均有所提高,以R N D+M处理对氮肥表观利用率升幅度明显(p 0.0 5)。C N处理A E N为1 5.7 6k g/k g,R N对A E N提升幅度不大(p 0.0 5),但R N D、R NM和R N D+M处理则能显著提升A E N,D M P P和菌剂二者联合效果优于单独DMP P或菌剂施用,表现出明显的协同效果(p0.0 5)。与C N处理相比,减氮或减氮 增 施DMP P或 菌 剂 可 显 著 提 升P F P N(p0.0 5)。表2 温室黄瓜氮素吸收利用相关指标处理氮肥表观利用率(R E N)/%氮肥农学效率(A E N)/(k gk g-1)氮肥偏生产力(P F P N)/(k gk g-1)C N7.5 00.8 6 c1 5.7 61.1 9 d1 2 7.2 67.9 3 bRN1 4.4 11.5 9 b c2 0.3 90.5 3 c d2 0 1.7 71 1.3 6 aRND2 0.3 22.1 4 a b3 5.0 82.5 6 b2 1 6.4 61 0.1 7 aRNM2 1.9 11.6 5 a b2 6.2 21.3 3 c2 0 7.5 91 2.3 3 aRND+M2 5.3 02.2 7 a4 1.1 66.7 2 a2 2 2.5 31 7.4 6 a 注:表中数据为平均值标准差;同列不同小写字母表示不同处理间差异显著(p0.0 5)。下同。2.2 土壤N2O排放和N H3挥发损失2.2.1 土壤N2O排放通量 从图2可以看出,在整个试验期间,C K土壤N2O排放通量变化不大,仅为1 3.2 5 3 6.7 6g/(m2h),平均值为1 8.3 3g/(m2h)。各施氮处理土壤N2O排放通量变幅为2 0.9 25 9 3.9 1g/(m2h),平均值为7 6.8 61 2 3.6 5g/(m2h),于每次追肥灌水后均表现为先上升后下降的趋势,172第4期 赵宇晴等:减氮配施硝化抑制剂与菌剂对温室黄瓜产量品质和土壤氮素损失的影响排放高峰 出现在施 肥 灌 水 后 的 第3天,随 后 快 速下降,并在第9天后与C K处理相近。与C N相比,R N、R N D、R NM和R N D+M处理土壤N2O平均排放通量分别显著降低2 1.7 2%,3 7.8 4%,3 0.0 1%,3 1.2 1%。等氮条件下,R N D、R NM和R N D+M处理较R N处理土壤N2O平均 排 放 通 量 分 别 降 低2 0.5 9%,1 0.5 8%,1 2.1 2%,其中R N D处理对N2O的减排效果最为明显。注:“”表示追肥灌水时间,“”表示灌水时间。下同。图2 黄瓜追肥期间土壤N2O排放动态变化2.2.2 土壤NH3挥发速率 由图3可知,整个试验期内,C K处理土壤N H3挥发速率变幅不大,仅为3.4 51 1.6 6m g/(m2d),平均值为6.5 4m g/(m2d)。各施氮处理土壤N H3挥发速率均在每次追肥灌水后第3天达到高峰,随后呈现逐渐降低趋势,变幅为3.1 3 5 2.7 2m g/(m2d),平均值为1 3.3 51 9.8 4m g/(m2d)。与C N相比,R N、R N D、R NM和R N D+M处理土壤NH3平均挥发速率显著降低1 9.9 9%3 2.7 1%(p0.0 5)。图3 黄瓜追肥期间土壤N H3挥发动态变化2.2.3 土壤N2O排放与NH3挥发累积排放量 从表3可以看出,R N、R N D、R NM和R N D+M处理土壤N2O累积排放量较C N显著降低2 6.3 8%4 1.4 5%。等氮条件下,R N D、R NM、R N D+M较R N处理分别减少2 0.1 1%,5.6 7%,2 0.4 7%,其中R N D和R N D+M对N2O的减排效果达到显著性差异水平(p 0.0 5)。与C N处理相比,R N、R N D、R NM和R N D+M处理土壤N H3累积挥发量显著降低2 8.8 2%3 7.7 0%(p0.0 5)。各施氮处理N2O排放系数为0.9 2%1.2 6%,R N D与R N D+M处理减排效果较好,且R N D+M效果优于R N D;NH3挥发系数为1.6 3%3.6 8%,且与C N相比,各减氮处理有效减少NH3挥发,但减氮处理间差异不显著。进一步分析黄瓜追肥期间不同处理土壤N2O排