有機(jī)肥與無機(jī)肥配施對(duì)菜地土壤N2O排放及其來源的影響

鄧海軍 吳曉平 譚志雄

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所用氮肥是陸地產(chǎn)生N2O的主要原因所在，其中蔬菜種植所用氮肥量較大，通過加大對(duì)菜地土壤N2O排放來源及變化的研究，合理控制有機(jī)肥和無機(jī)肥比例，可以有效減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所產(chǎn)生的N2O排放量。

1 有機(jī)肥與無機(jī)肥配施概述

在種植蔬菜時(shí)，使用有機(jī)肥和無機(jī)肥，后者產(chǎn)生的N2O會(huì)高出前者的6．6倍，并且菜地N2O排放量會(huì)隨著有機(jī)肥比例的增大而升高。同時(shí)，在兩者配施7 d內(nèi)，N2O排放量比例及SP最高分別為79%和7%，且比率呈上升趨勢。分別對(duì)菜地施加有機(jī)肥和無機(jī)肥，則兩者的硝化情況和SP率分別為53%、71%和16%和24%。這就表明使用有機(jī)肥可以降低菜地土壤N2O的排放量。

2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

此次試驗(yàn)菜地土壤pH為8．02，有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)、全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)、NH4+-N質(zhì)量分?jǐn)?shù)、NO3--N質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為14.8、0.39、1.83、13.29 g/kg。采用五點(diǎn)法采集菜地土壤樣本，風(fēng)干7 d后進(jìn)行細(xì)篩，土粒最大粒徑為2 mm，混合攪拌后作備用。試驗(yàn)設(shè)置5個(gè)組別，處理方法分別為純有機(jī)肥、有機(jī)肥∶無機(jī)肥=80%∶20%、有機(jī)肥∶無機(jī)肥=50%∶50%、純無機(jī)肥及不施肥。施肥量為600 kg/hm2，含水率為60%，并反復(fù)測試3次。

將樣本土壤肥料混合均勻后，保持所處環(huán)境溫度不變進(jìn)行試驗(yàn)，在前3 d以及之后每隔1 d，共對(duì)5個(gè)試驗(yàn)組別的土壤及氣體進(jìn)行9次收集和檢測。試驗(yàn)過程中，土壤樣本需放置在瓶中進(jìn)行真空密封處理，向其中注入氮?dú)夂脱鯕獗壤秊?7∶6的空氣，保持試驗(yàn)溫度不變，2 h后用2個(gè)經(jīng)過真空處理的、容量為20 mL的瓶子，從培養(yǎng)瓶中采集40 mL氣體。而土壤中氮元素的含量檢測需在-20 ℃條件下進(jìn)行[1]。

此次試驗(yàn)所需測定的項(xiàng)目，主要包括N2O排放速率和累積排放量，土壤中NH4+-N和NO3--N含量，N2O同位素特征值、N2O來源貢獻(xiàn)率等。得到各項(xiàng)數(shù)據(jù)后，分別用Microsoft Excel 2010、SAS 8.2和Sigmaplot 12.8軟件，完成數(shù)據(jù)的處理、統(tǒng)計(jì)和畫圖。再使用LSD法對(duì)處理間的差異顯著性進(jìn)行比較，得出最終結(jié)論。

3 結(jié)果與分析

首先，5個(gè)試驗(yàn)組別的N2O排放速率變化情況大致相同，在前一兩天內(nèi)達(dá)到最大值，之后呈下降趨勢。施加有機(jī)肥和無機(jī)肥時(shí)，前者N2O排放在初期較為明顯，而后者N2O排放更加持久。純有機(jī)肥、80%有機(jī)肥和50%有機(jī)肥處理的3組試驗(yàn)土壤，其N2O排放速率分別對(duì)應(yīng)在第3 d、第7 d和第18 d下降至93%、84%和72%。從N2O的累計(jì)排放量來看，隨著無機(jī)肥所占比例的增大而升高，5個(gè)試驗(yàn)組別土壤中N2O的累計(jì)排放量分別為 6．43、21．16、41．79、42．63 mg/kg 和4．42 mg/kg。50%無機(jī)肥處理和純無機(jī)肥處理N2O的累計(jì)排放量顯著高于純有機(jī)肥處理和無肥料處理。

其次，5個(gè)試驗(yàn)組別NH4+含量整體降低，但是其含量與無機(jī)肥含量成正比關(guān)系。與不施肥試驗(yàn)組相比，純有機(jī)肥組別NH4+含量變化基本一致，20%無機(jī)肥和50%無機(jī)肥組別NH4+含量分別在第9 d和第18 d接近CK值，而純有機(jī)肥組別NH4+含量始終高于CK值。同時(shí)，有無機(jī)肥組別NO3-的含量從第2天后開始持續(xù)增大，而純有機(jī)肥組別NO3-的含量始終減小，試驗(yàn)過程中NO3-含量最高及最低的組別，分別為50%無機(jī)肥和純有機(jī)肥。采用相關(guān)性比較法，分析NH4+含量和NO3-含量與N2O排放速率的關(guān)系，可知N2O排放速率受NH4+含量影響較大，會(huì)隨其增大而加快[2]。

另外，5個(gè)試驗(yàn)組別的SP大小變化趨勢相同，都是先增大后減小。前一周SP較小，每個(gè)組別SP的最小值都出現(xiàn)在前2 d。在生成的N2O中，由硝化作用產(chǎn)生的含量所占比例為17．0%～20．9%。7 d后SP變大，并且在9～15 d均出現(xiàn)了最大值，由硝化作用產(chǎn)生的含量所占比例為67．7%～100．0%。與不施肥組別相比發(fā)現(xiàn)，硝化作用會(huì)因無機(jī)肥而減弱，因有機(jī)肥而增強(qiáng)。根據(jù)SP加權(quán)平均值可知，5個(gè)試驗(yàn)組硝化作用貢獻(xiàn)率依次為71．35%、60．99%、54．42%、47．02%和53．52%。表明硝化作用對(duì)N2O排放的貢獻(xiàn)會(huì)受到施肥種類及比例的影響。

4 結(jié)論

通過此次試驗(yàn)可知，有機(jī)肥和無機(jī)肥配施，前期N2O排放速率較快，之后呈降低趨勢，并且N2O排放速率與無機(jī)肥含量呈正比。另外，施肥7 d內(nèi)，反硝化作用對(duì)N2O排放影響較大，之后以硝化作用為主，并且影響越來越顯著。所以，在蔬菜種植過程中，為降低N2O排放量，可提高肥料中的有機(jī)肥比重。

[1]林偉，張薇，李玉中，等．有機(jī)肥與無機(jī)肥配施對(duì)菜地土壤N2O排放及其來源的影響[J]．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2016（19）：148-153．

[2]陳雪雙，劉娟，姜培坤，等．施肥對(duì)山核桃林地土壤N2O排放的影響[J]．植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2014（5）：1262-1270．