施肥方式對設施菜地氨揮發(fā)的影響

王從，孫會峰，徐春花，王站付，張繼寧，張鮮鮮，陳春宏，周勝

施肥方式對設施菜地氨揮發(fā)的影響

1上海市農(nóng)業(yè)科學院生態(tài)環(huán)境保護研究所，上海 201403；2上海低碳農(nóng)業(yè)工程技術研究中心，上海 201403；3上海市農(nóng)業(yè)技術推廣服務中心，上海 201103；4上海市農(nóng)業(yè)科學院莊行試驗站，上海 201415

【】針對我國設施菜地氨（NH3）揮發(fā)過高的問題，研究不同施肥方式下設施菜地NH3揮發(fā)特征，分析各施肥方式下影響設施菜地NH3揮發(fā)的重要因子，為以減氮增效為目標的設施菜地肥料管理模式制定提供相關科學依據(jù)。以長江中下游地區(qū)典型設施菜地為研究對象，基于1次基肥和2次追肥的施肥方式，設置了不施氮處理（Control）、常規(guī)施氮處理（CF）、20%減氮緩釋肥處理（SF）、20%減氮有機/無機肥配施處理（OF）、20%減氮復合微生物菌肥/無機肥配施處理（MF）和20%減氮水肥一體化處理（IM），共計6個田間試驗處理。除Control處理外，其余各處理氮磷鉀的全季施用比例均保持一致。使用通氣法對不同施肥方式下的菜地NH3揮發(fā)進行了原位監(jiān)測，并同步分析不同施肥方式下可能影響菜地土壤NH3揮發(fā)的相關因素。不同施肥方式處理下的菜地NH3揮發(fā)動態(tài)基本一致，NH3揮發(fā)峰值均出現(xiàn)在肥料施用后?；适┯秒A段，除IM處理在基肥施用1 d后NH3揮發(fā)即達到峰值外，其余處理均在基肥施用后3 d達到NH3揮發(fā)峰值，峰值范圍為0.12—0.26 kg NH3·hm-2·h-1。在追肥階段，各處理NH3揮發(fā)峰值出現(xiàn)時間均有不同程度提前，各處理的NH3揮發(fā)通量在追肥-Ⅰ階段的峰值范圍為0.08—0.19 kg NH3·hm-2·h-1，追肥-Ⅱ階段的峰值范圍為0.13—0.18 kg NH3·hm-2·h-1。NH3揮發(fā)累積排放量由高至低依次為CF、MF、OF、SF、IM、Control。與CF施肥處理相比，SF和IM處理分別降低菜地累積NH3揮發(fā)量24.2%和42.4%（＜0.05），OF和MF處理分別降低10.1%和8.3%（＞0.05）NH3揮發(fā)累積量。此外，由NH3揮發(fā)引起的氮肥損失率，由高至低依次為MF、OF、CF、SF、IM。與CF處理相比，MF處理始終具有較高的肥料NH3-N損失率，而IM處理下則始終低于CF處理。與CF處理相比，SF和OF處理在基肥階段的肥料NH3-N損失率較低，但在追肥階段的肥料NH3-N損失率則均高于CF處理。與CF處理相比，SF和IM處理可顯著降低設施菜地NH3揮發(fā)量。從不同施肥階段來看，IM處理在基肥和追肥施用階段均可顯著降低由NH3揮發(fā)引起的氮肥損失率，而SF處理對菜地NH3揮發(fā)的減緩作用主要是在基肥施用階段。因此，緩釋氮肥施用以及水肥一體化技術在減緩設施菜地NH3揮發(fā)和農(nóng)田減氮增效方面，具有重要的推廣意義。

設施菜地；施肥方式；氨揮發(fā)；氮肥損失

0 引言

【研究意義】氨氣（NH3）是大氣中最主要的氣態(tài)堿性污染物，同時也是大氣污染中二次無機顆粒物形成的重要前體。NH3在大氣中通過非均相氧化，與SO2和NOx反應，生成硫酸銨與硝酸銨等二次污染物，從而導致大氣PM2.5濃度升高[1-2]。此外，由NH3揮發(fā)引起的大氣氮素干濕沉降，還會進一步導致水體富營養(yǎng)化、土壤酸化等一系列環(huán)境問題[3-5]?！厩叭搜芯窟M展】從NH3排放源來看，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)貢獻了人為NH3總排放量的90%，其中農(nóng)田氮肥施用引起的NH3排放占農(nóng)業(yè)排放源的40%[6-7]。我國作為世界上最大的化肥消費國，化肥使用量占全世界總化肥用量的1/3[8]。目前，我國大部分種植業(yè)仍屬于高水肥投入的非可持續(xù)生產(chǎn)模式，不科學的肥料投入量和肥料施用方式，不但會增加農(nóng)田NH3揮發(fā)，導致各種環(huán)境問題，同時也造成了氮肥利用效率的降低，造成氮肥資源的極大浪費[9-10]。目前，我國農(nóng)田氮肥利用率還處于相對較低的水平，其中糧食作物平均氮肥利用率為26.1%—28.3%[11]，菜地氮肥利用率也僅為14.6%—39.6%[12]。NH3揮發(fā)作為農(nóng)田氮肥損失的重要途徑，糧食作物農(nóng)田NH3揮發(fā)率為22%—38%[13-14]，NH3揮發(fā)導致的菜地氮肥損失率則為17.6%—24%[15]。另據(jù)估算，我國農(nóng)田每年由化肥施用引起的NH3揮發(fā)總量為2.92—3.46 Tg，其中糧食作物和蔬菜種植產(chǎn)生的NH3揮發(fā)貢獻率更是高達86%[16]?！颈狙芯壳腥朦c】近年來，針對農(nóng)田減氮增效的相關技術研究已獲得了大量研究成果，基于不同肥料類型和施肥方式的農(nóng)田氮肥高效利用技術已投入到種植業(yè)生產(chǎn)的相關領域。作為氮肥損失的重要途徑，農(nóng)田NH3減排技術也成為相關研究的熱點。從施肥量和輪作特點來看，菜地較糧食作物農(nóng)田具有更高的氮肥施用強度，同時過量施氮問題也更為普遍[17]。因此，如何利用科學合理的施肥技術，有效降低菜地氮肥NH3揮發(fā)，實現(xiàn)肥料的高效利用，進而緩解農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的環(huán)境負擔，從我國農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展角度來看顯得尤為重要?！緮M解決的關鍵問題】本研究以長江中下游地區(qū)常規(guī)設施菜地為研究對象，通過對比研究基于不同肥料類型和施用方式的5種典型設施菜地施肥技術對菜地NH3揮發(fā)的影響，分析了不同氮肥施用方式下，設施菜地NH3揮發(fā)特征與NH3減排潛力，以期為建立科學合理的設施菜地肥料施用技術提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

本研究田間試驗在上海市農(nóng)業(yè)科學院莊行試驗站（30°53′43″N，113°12′40″E）設施蔬菜大棚中進行，試驗地為典型亞熱帶季風氣候，2013—2019年最高氣溫39.2℃，最低氣溫-6.7℃，年平均氣溫17.0℃。田間試驗所用大棚面積均為320 m2（8 m×40 m），土壤為輕黏土，試驗田地勢平坦，具有良好的排灌條件。供試土壤基本理化性質(zhì)如下：pH 7.02，有機質(zhì)24.3 g·kg-1，全氮1.16 g·kg-1。各大棚一個輪作周年內(nèi)均種植3茬蔬菜，本研究田間試驗的前茬作物為南瓜，在試驗開始前對前茬作物進行了移除，同時按照當?shù)匾话惴N植習慣對大棚內(nèi)的土壤進行了翻耕與齊壟。本研究試驗過程中，大棚灌溉均采用高架微噴系統(tǒng)，該系統(tǒng)可保證不同施肥處理大棚的灌溉量精確一致，棚內(nèi)各處水量均一。大棚密閉性良好，試驗期間各大棚實時溫差均保持在0.7℃以內(nèi)。

1.2 試驗設計

田間試驗葉菜供試品種為青梗菜（L.），種植周期為2020年1月15日至3月19日，種植方式為菜秧移栽。田間試驗設6個施肥處理：（1）不施氮處理（Control）；（2）常規(guī)施氮處理（CF）；（3）20%減氮緩釋肥處理（SF）；（4）20%減氮有機/無機肥配施處理（OF）；（5）20%減氮復合微生物菌劑/無機肥配施處理（MF）；（6）20%減氮水肥一體化處理（IM）。其中OF處理有機肥施用量為1 500 kg·hm-2，在基肥施用前7 d施入?；孰A段CF、OF和MF處理施用蔬菜專用復合肥（N﹕P2O5﹕K2O = 15﹕15﹕15），SF施用緩釋摻混肥（N﹕P2O5﹕K2O = 14﹕14﹕14），IM使用葉菜類專用水溶肥（N﹕P2O5﹕K2O = 32﹕6﹕12），各處理中基肥磷、鉀肥不足的部分通過單獨補施磷、鉀肥至處理預設水平。追肥階段，CF、OF和MF處理撒施尿素，SF處理撒施緩釋尿素，IM處理通過水肥一體化系統(tǒng)噴施水溶肥。各處理施肥后均通過高架微噴系統(tǒng)進行灌溉，各處理灌溉時間和灌溉量均保持一致。試驗期間基肥和追肥施用量詳見表1。

表1 試驗施肥處理設置

1.3 測定項目及方法

田間NH3揮發(fā)測定采用通氣吸收法[18]，吸收裝置具體結構如圖1所示。吸收裝置由內(nèi)徑16 cm的PVC管制作而成，高度15 cm，上下通透，內(nèi)置2片直徑16 cm、厚度2 cm的中密度聚乙烯醇海綿用于吸收土壤NH3揮發(fā)，頂部通過支架安裝錐形頂蓋用于防止噴灌系統(tǒng)淋濕吸收海綿。上下2片海綿使用前均浸潤15 mL磷酸甘油吸收溶液，吸收液由50 mL磷酸和40 mL丙三醇（甘油）加蒸餾水，定容至1 000 mL配置而成。

下層海綿吸收土壤NH3揮發(fā)用于NH3揮發(fā)定量，上層海綿用于隔絕環(huán)境中的NH3和塵埃沉降。田間NH3揮發(fā)測定過程中，NH3揮發(fā)吸收裝置插入采樣點土層深度3 cm處，采樣前將浸潤吸收液的海綿置入采樣器中并靜置24—48 h。待吸收完成后，將下層海綿取出并放入裝有300 mL濃度為1 mol·L-1KCl溶液的500 mL塑料瓶中，振蕩1 h。振蕩完成后，取瓶中溶液，使用全自動流動分析儀（AA3，SEAL Analytical Ltd.，德國）測定溶液中NH4+含量。田間土壤的NH3揮發(fā)速率可通過式（1）計算：

圖1 NH3揮發(fā)吸收裝置示意圖

NH3-N ( kg·hm-2·h-1) = [M / (A×T)]×10-2（1）

式中，M為單個吸收裝置的NH3-N吸收量（mg）；A為捕獲裝置的截面積（m2）；T為每次采樣的吸收時間（h）。

利用相鄰的兩次NH3揮發(fā)通量，計算兩次測定周期間的NH3揮發(fā)通量平均值，通過兩次測定間的時間間隔計算兩次采樣間的NH3揮發(fā)累積量，最后通過各個NH3揮發(fā)測定周期內(nèi)的NH3發(fā)量累加值計算蔬菜季NH3揮發(fā)累積量。進一步地，NH3揮發(fā)引起的氮肥損失率可通過式（2）進行計算：

NH3-N loss (%) = (Ncumulative- Nbackground) / Napplied-N×100% （2）

式中，Ncumulative和Nbackground分別為蔬菜季單位面積NH3-N揮發(fā)量和無施肥條件下的土壤背景NH3-N揮發(fā)值（mg·m-2）；Napplied-N為蔬菜季單位面積施氮量（mg·m-2）。

土壤銨態(tài)氮含量使用靛酚藍比色法測定[19]，稱取2.0 g新鮮土壤，使用濃度為1 mol·L-1的KCl溶液40 mL進行振蕩浸提，取上清液過濾，再取過濾液1 mL，依次加入0.4 mL堿性苯酚溶液和1 mL次氯酸鈉溶液，靜置顯色24 h后使用DR-5000型分光光度計（HACH，美國）在630 nm波長下進行比色測定。棚溫和土壤溫-濕度（5 cm深度）使用全自動溫/濕度傳感器TMS-4（TMOST，捷克）進行測定并記錄，系統(tǒng)每15 min記錄1組溫/濕度數(shù)據(jù)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

統(tǒng)計資料正態(tài)化使用Minitab 17.1.0（Minitab Inc.，美國）進行Box-Cox轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)分析過程使用的程序為SPSS 22.0.0.0 （IBM，美國），處理間NH3揮發(fā)量差異采用最小顯著差異法（LSD）做多重比較，雙變量正態(tài)分布資料采用Pearson相關系數(shù)進行檢驗。除特殊注外，均以＜0.05表示統(tǒng)計資料間的差異具有顯著統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 土壤NH3揮發(fā)動態(tài)和累積排放量

如圖2所示，不同施肥方式處理下，除Control處理外，青菜地NH3揮發(fā)動態(tài)基本一致，NH3排放峰值均出現(xiàn)在基肥和2次追肥施用后。在基肥施用階段，除IM處理在基肥施用1 d后菜田 NH3揮發(fā)即達到峰值外，其余處理均在施基肥后3 d達到排放峰值，峰值范圍為：0.12—0.26 kgNH3·hm-2·h-1，各處理基肥施用階段NH3揮發(fā)排放峰值由高至低依次為：CF、MF、OF、IM、SF。在追肥階段，除SF處理外，各處理在追肥階段的NH3揮發(fā)峰值均低于基肥施用階段。追肥-Ⅰ階段，CF和IM處理NH3揮發(fā)峰值出現(xiàn)在施肥后1 d，OF和MF處理施肥后2 d達到NH3排放峰值，SF處理峰值則出現(xiàn)在施肥后3 d。從峰值范圍來看，各處理在追肥-Ⅰ階段的NH3排放峰值為：0.08—0.19 kgNH3·hm-2·h-1。追肥-Ⅱ階段，除SF和OF處理施肥后2 d達到排放峰值外，其余處理均在施肥后1 d即達到排放值，各處理的NH3排放峰值范圍在：0.13—0.18 kgNH3·hm-2·h-1。

各施肥處理下，全季累積NH3揮發(fā)量如圖3所示，NH3揮發(fā)累積排放量由高至低依次為：CF、MF、OF、SF、IM、Control。與CF施肥處理相比， SF和IM處理分別顯著降低菜地累積NH3揮發(fā)排放量24.2%和42.4%（＜0.05），OF和MF處理分別降低NH3揮發(fā)累積排放量10.1%和8.3%（＞0.05）。

圖2 各施肥處理下菜地土壤NH3揮發(fā)動態(tài)

圖3 各施肥處理下累積NH3揮發(fā)量

2.2 NH3揮發(fā)導致的氮肥損失率

菜地各施肥處理下，NH3揮發(fā)引起的氮肥損失率結果匯總于表2。分析結果表明，在青菜季3個施肥階段中，與常規(guī)施肥處理（CF）相比， MF處理始終具有較高的肥料NH3-N損失率。與之相反，IM處理下的肥料NH3-N損失率則始終低于CF處理。在基肥施用階段，IM處理下NH3揮發(fā)引起的氮肥損失率與CF、SF、OF和MF施肥處理相比，分別降低42.9%、25.0%、39.8%和48.4%，其中與CF、OF和MF處理的排放差異達顯著水平（＜0.05）。與基肥階段相似，在追肥-Ⅰ 和追肥-Ⅱ階段，IM處理下的肥料NH3-N損失率始終低于其余施肥處理。與CF處理相比，SF和OF處理在基肥階段的肥料NH3-N損失率較低，但在追肥階段肥料NH3-N損失率則均高于CF處理。

表2 不同施肥階段NH3揮發(fā)引起的氮肥損失率

同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示處理間差異顯著（＜0.05）Different letters between treatments indicate significant differences at＜0.05

從各處理的不同施肥階段來看，不同施肥處理的肥料NH3-N損失率總體上均表現(xiàn)為：追肥-Ⅱ＞追肥-Ⅰ＞基肥，5種不同施肥技術處理下的肥料NH3-N損失率均在追肥-Ⅱ階段達到最大值。針對不同施肥階段間肥料NH3-N損失率的分析結果表明，除IM處理以外（=0.267），其余施肥處理在追肥-Ⅰ階段的肥料NH3-N損失率均顯著高于基肥階段。與追肥-Ⅰ階段相似，追肥-Ⅱ階段，各施肥處理下的肥料NH3-N損失率均顯著高于基肥階段。除IM處理外（＜0.01），各施肥處理下，追肥-Ⅰ與追肥-Ⅱ階段的肥料NH3-N損失率之間均無顯著差異。

2.3 環(huán)境因素對設施菜地NH3揮發(fā)的影響

本研究除直接觀測菜地NH3揮發(fā)外，還同步觀測了不同施肥處理下大棚溫濕度、菜地土壤銨態(tài)氮、硝態(tài)氮和pH等可能影響菜地NH3揮發(fā)的相關環(huán)境因子。結果表明，在基肥階段大棚均溫14.5℃。而追肥-Ⅰ和追肥-Ⅱ階段，大棚均溫則分別為20.0℃和22.3℃。各處理下，不同施肥階段NH3揮發(fā)引起的氮肥損失率與該施肥階段大棚日均溫度呈顯著正相關關系（圖4）。除溫度外，菜地0—10 cm土層銨態(tài)氮含量與各施肥處理下不同施肥階段NH3揮發(fā)導致的氮肥損失率之間也呈顯著正相關關系（圖5）。在基肥和追肥施肥后7 d內(nèi)，對各處理深度為0—10 cm的土壤pH進行了測定。結果表明，在土壤pH＞7.0時，菜地土壤pH升高整體上有增加NH3揮發(fā)通量的趨勢，但各施肥處理下，土壤pH與NH3揮發(fā)通量的相關性檢驗結果均未達到顯著水平。

3 討論

3.1 不同施肥方式對設施菜地NH3揮發(fā)的影響

大量研究已證明，氮肥施用是導致菜地NH3揮發(fā)的主要因素[15, 20-21]。從排放動態(tài)來看，本研究中設施菜地NH3揮發(fā)動態(tài)與施肥時間具有高度相關性，各施肥處理下NH3揮發(fā)通量均在施肥后1—3 d內(nèi)到達峰值。

圖4 不同施肥階段棚溫與NH3-N引起的氮肥損失率關系

圖5 不同施肥階段0—10 cm土層NH4+-N含量與NH3-N引起的氮肥損失率的關系

從不同施肥階段來看，與基肥施用階段相比，追肥階段除IM處理外，其余施肥處理NH3揮發(fā)排放峰均有不同程度提前，該結果與李銀坤等[21]在設施黃瓜菜地的研究結果相一致。本研究中，田間試驗的肥料施用方式均基于當?shù)厥卟朔N植普遍采用的農(nóng)事管理措施，除IM處理外，其余肥料處理的施肥方式均為田面撒施。與后期追肥表面撒施相比，為保證肥料顆粒散布均勻，基肥施用后還會對菜地表層土壤進行翻拌，在此過程中大部分肥料顆粒被翻拌至土壤中。因此，可以認為與后期撒施相比，基肥施用后由于土壤翻拌，產(chǎn)生了物理隔離作用，使NH3揮發(fā)出峰時間普遍延后了1—2 d。王歡等[22]研究不同施肥深度（0—9 cm）對土壤NH3揮發(fā)影響的結果也表明，與表面施肥相比，隨著施肥深度的增加，土壤NH3揮發(fā)量顯著降低，且NH3揮發(fā)通量到達峰值的時間也推遲了3 d。

尿素水解引起的土壤NH4+-N濃度升高是引起農(nóng)田NH3揮發(fā)的主要因素[23-25]。與其他處理條件下肥料撒施后灌溉的水肥管理模式相比，IM處理的肥料施用與灌溉在各施肥階段均同步進行。因此，與常規(guī)固態(tài)肥料施用相比，水肥一體化施肥處理省略了肥料在灌溉過程中溶解的進程，加速了氮肥在土壤中的水解過程[26]。本研究結果也表明， IM處理下NH3揮發(fā)出峰時間在基肥和追肥階段均較其他施肥處理更快。從排放強度來看，施肥量是影響不同施肥處理NH3揮發(fā)峰值的主要因素。除SF處理外，其余各處理下的排放峰值均表現(xiàn)為：基肥＞追肥-Ⅱ＞追肥-Ⅰ，該結果與賀發(fā)云等[27]研究結果基本一致。

3.2 不同施肥方式對肥料NH3-N損失率的影響

NH3揮發(fā)導致的氮肥失率受多種因素共同影響，主要包括：肥料施用量、土壤性質(zhì)、環(huán)境溫度和pH[28-31]。本研究中，各大棚溫度動態(tài)變化差異均小于0.7℃，針對日均氣溫的重復測量方差分析結果也表明，青菜季各大棚溫度無顯著差異，同時試驗點土壤本底理化性質(zhì)基本一致。因此，可以認為各處理下的肥料NH3-N損失率變化，主要是受施肥方式差異的影響。

本研究結果表明，基肥階段肥料NH3-N損失率由高至低依次為MF、CF、OF、SF、IM。陳惠哲等[32]研究表明，控釋尿素配施微生物菌劑使土壤銨態(tài)氮含量提高了17.8%—51.1%。因此，MF處理通過促進尿素在土壤中的水解進程，增加了土壤銨態(tài)氮含量，進而增加了氮肥的NH3-N損失率。有機肥施用可通過影響土壤碳氮比、改變土壤結構等方式，降低氮肥NH3-N損失率[33-34]。本研究中，除基肥階段OF氮肥NH3-N損失率略低于CF處理外，其余2次追肥過程中OF處理的氮肥NH3-N損失率比CF處理分別高17.4%和26.2%?？紤]到有機肥施用會在一定程度上額外增加菜地土壤有機和無機態(tài)氮含量，并且隨著礦化作用的持續(xù)，進一步增加土壤中易向NH3轉(zhuǎn)化的氮底物。因此，可以認為有機肥礦化過程中分解出的無機態(tài)氮源，部分抵消了其施用帶來的NH3減排效果。

緩釋肥施用普遍被認為是農(nóng)田土壤減氮增效的重要技術措施[35-36]。王崇力等[36]的辣椒盆栽試驗研究表明，與常規(guī)復混肥相比，緩釋復混肥在全生育期內(nèi)，使辣椒盆栽土壤NH3揮發(fā)降低了11.7%。本研究中，SF處理的肥料NH3-N損失率在基肥階段較CF處理低23.5%，但在2個追肥階段較CF處理則分別高出4.8%和5.1%。SF處理的NH3揮發(fā)排放通量變化動態(tài)分析結果表明，在追肥-Ⅰ階段SF處理的NH3排放峰出現(xiàn)在施肥后3 d，而CF處理1 d即達到排放峰值，并從2 d開始逐步下降。與之相似，追肥-Ⅱ階段SF處理在追肥后2 d達到排放峰值，而CF處理在施肥后1 d后即到達NH3揮發(fā)峰值。因此，與CF施肥處理相比，雖然SF處理下NH3揮發(fā)峰值較低，但其排放量在相對較長的時間范圍內(nèi)處于高位狀態(tài)，從而導致氮肥的NH3-N揮發(fā)損失的升高。本研究中，除IM處理外，追肥方式均為田面撒施，肥料施用后進行高架噴灌。吳振宇[37]通過室內(nèi)土壤淋溶試驗證實，常規(guī)尿素氮累積釋放率達98.9%時，緩釋尿素氮累積釋放率僅為62.4%。因此，噴灌補水后SF處理下緩釋氮肥在土壤表層的殘留量高于CF處理，進而導致更高的菜地土壤NH3揮發(fā)量。對菜地土壤0—10 cm深度土壤樣品NH4+-N濃度進行分析，結果表明，追肥階段SF處理較CF處理高平均9.3%，也進一步印證了上述結果。

本研究結果表明，施肥后菜地土壤NH4+-N濃度升高是導致NH3揮發(fā)的主要因素，考察不同施肥技術對菜地NH3揮發(fā)的影響，應重點分析不同施肥處理對菜地土壤NH4+-N濃度的影響及時空變化特征。就實際觀測結果來看，在青菜季基肥和追肥階段，IM處理下的菜地土壤NH3揮發(fā)均顯著低于其他施肥處理。與常規(guī)固體肥料撒施相比，IM處理省略了肥料顆粒在土壤中的溶解和氮素釋放過程，加速了氮肥在土壤中的擴散與下滲進程[38]。相較于肥料表面撒施后灌溉的水肥管理方式，IM處理大大降低了氮肥在土壤表層的滯留時間。大量研究證明，尿素在土壤中的脲酶作用下水解為NH4+-N是導致肥料施用后土壤NH4+-N濃度增加的主要原因[22, 39]。與肥料表層撒施導致的土壤表層氮肥大量積累相比，IM處理下水溶肥中的氮易隨水分下滲至深層土壤，從而使土壤中的氮肥分布更均勻，防止了肥料在土壤淺表層的大量水解與積累，從而降低了單位施肥量的NH3-N損失率。

3.3 環(huán)境因素對設施菜地NH3揮發(fā)的影響

大棚內(nèi)的環(huán)境溫度是影響設施菜地NH3揮發(fā)的重要環(huán)境影響因子。有研究表明，溫度升高會影響土壤液相中NH4OH?NH3·H2O的反應平衡，在5—35℃范圍內(nèi)，溫度每升高10℃反應體系中的NH3的比例增加約 1 倍[40]。此外還有研究認為，溫度升高有利于促進有機肥中的氮礦化，進而增加有機肥中氮源的礦化量[41]。因此，在本研究中，青菜季后期棚溫持續(xù)升高，是導致OF處理下氮肥NH3-N損失率逐步升高的重要影響因素。

有研究表明，當pH＞7時，pH升高是促進氮肥NH3揮發(fā)的重要影響因子[42-43]。在田間試驗中，為研究環(huán)境因素對不同施肥處理下的菜地NH3揮發(fā)影響，對施肥后深度為0—10 cm土層pH進行了連續(xù)監(jiān)測。結果表明，在施肥后菜地土壤pH有一定程度升高，但處理間pH響應差異較小，同時各施肥處理下的土壤pH與NH3揮發(fā)通量之間也未觀測到明確相關性，但總體上來看當pH＞7.0時，隨著菜地土壤pH的升高，菜地NH3揮發(fā)通量仍表現(xiàn)出了一定的上升趨勢。

FAN等[44]研究表明，土壤質(zhì)地也是影響農(nóng)田土壤NH3揮發(fā)的重要環(huán)境因素，在相同施肥條件下，強淋溶土、人為土、始成土和黑土農(nóng)田NH3揮發(fā)量之間存在顯著差異。本研究中，不同施肥處理下的菜地NH3揮發(fā)研究結果都是基于同一類型土壤的觀測數(shù)據(jù)，考慮到不同土壤質(zhì)地之間可能存在NH3揮發(fā)響應差異，進一步研究各類施肥技術對不同土壤類型設施菜地土壤NH3揮發(fā)的影響是下一步研究的重要方向。

4 結論

與常規(guī)施氮處理（CF）相比，20%減氮緩釋肥處理（SF）和20%減氮水肥一體化處理（IM）可顯著降低設施菜地NH3揮發(fā)量。從不同施肥階段來看，IM處理在基肥和追肥施用階段均可顯著降低由NH3揮發(fā)引起的氮肥損失率，而SF處理對菜地NH3揮發(fā)的減緩作用主要是在基肥施用階段。由于復合微生物菌肥配施無機肥會促進尿素在土壤中的水解作用，故與CF處理相比，20%減氮復合微生物菌肥/無機肥配施處理（MF）在青菜季不同施肥階段均對NH3揮發(fā)起到促進作用。20%減氮有機/無機肥配施處理（OF）中有機肥的氮素通過礦化作用釋放到菜地土壤中，也在一定程度上導致菜地NH3揮發(fā)的增加。綜上所述，與常規(guī)肥料施用方式相比，緩釋氮肥施用以及水肥一體化技術可顯著降低設施菜田NH3揮發(fā)量，減少因NH3-N引起的氮肥損失率，在減緩設施菜地NH3揮發(fā)和農(nóng)田減氮增效方面，具有重要的推廣意義。

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WANG Cong1,2, SUN HuiFeng1,2, XU ChunHua3, WANG ZhanFu3, ZHANG JiNing1,2, ZHANG XianXian1,2, CHEN ChunHong4, ZHOU Sheng1,2

1Eco-Environmental Protection Research Institute, Shanghai Academy of Agricultural Sciences, Shanghai 201403;2Shanghai Engineering Research Centre of Low-Carbon Agriculture, Shanghai 201403;3Shanghai Agro-Tech Extension and Service Center, Shanghai 201103;4Zhuanghang Experimental Station, Shanghai Academy of Agricultural Sciences, Shanghai 201415

【】The massive ammonia (NH3) volatilization from excessive nitrogen (N) fertilization is a common issue in greenhouse cultivated vegetable production in China. To alleviate this problem, a field experiment was conducted to study the effects of different fertilization methods on NH3volatilization of greenhouse vegetable fields.【】The study was carried out with 6 fertilization treatments via one-time basal fertilization and two-time topdressings, including N fertilizer-blank treatment (Control), conventional fertilization treatment (CF), 20% N-reduced slow-release fertilizer treatment (SF), 20% N-reduced organic fertilizer treatment (OF), 20% N-reduced microbial fertilizer treatment (MF) and integrated management of water and fertilizer treatment (IM). Except for the Control treatment, an identical application ratio of N, P and K fertilizers was employed to each treatment throughout the whole vegetable growing season. The NH3volatilization fluxes under different fertilization methods were observed by using venting absorption method. The potential influencing factors of NH3volatilization were also investigated synchronously.【】The dynamics of NH3volatilization under different fertilization treatments were similar, and the occurrence of the peaks of NH3flux was highly associated with fertilization time. During basal fertilization period, for the most of treatments, the NH3fluxes peaks appeared 3-days after the application of basal fertilizer, while it was only 1-day under IM treatment. The maximum fluxes of NH3ranged from 0.12 to 0.26 kg NH3·hm-2·h-1during basal fertilization period. The occurrence of the peaks of NH3fluxes were ahead by 1-2 days during topdressing periods. The maximum fluxes of NH3volatilization were 0.08-0.19 kg NH3·hm-2·h-1during the first topdressing period, and 0.13-0.18 kg NH3·hm-2·h-1during second topdressing period. Significant differences were found among different fertilization treatments in the seasonal cumulative NH3volatilizations. The seasonal cumulative NH3volatilizations in the decreasing order of different treatments were CF, MF, OF, SF, IM, Control. Compare with CF treatment, the treatments of SF and IM markedly reduced NH3volatilization from greenhouse vegetable field by 24.2% and 42.4% (＜0.05), and reduced by 10.1% and 8.3% (＞0.05) under MF and OF treatments, respectively. The NH3volatilization-induced N losses in the decreasing order of different treatments were MF, OF, CF, SF, IM. Compare with the rest of the applied treatments, the IM treatment consistently showed lower NH3-N loss rate during the whole season. However, the NH3-N loss rates under MF and OF treatments were different during basal fertilization and topdressing periods. In the basal fertilization period, the MF and OF treatments showed lower NH3-N loss rates compare with CF treatment, however, during topdressing period, the NH3-N loss rates under MF and OF treatments were higher than that under CF treatment. 【】Compare with CF treatment, both of the SF and IM treatments could significantly reduce the NH3volatilization that derived from applied N fertilizer. The IM treatment reduced NH3-N-induced N fertilizer loss in both basal fertilization and topdressing periods, while the SF treatment mainly reduced the NH3volatilization during basal fertilization period. On balance, both the application of slow-release fertilizer and the technique of integrated management of water and fertilizer were the effective ways in the reduction of NH3volatilization from greenhouse vegetable field, and were worthy for recommendation.

greenhouse vegetable fields; fertilization method; ammonia volatilization; nitrogen loss

10.3864/j.issn.0578-1752.2022.01.011

2020-12-25；

2021-02-25

上海市科技興農(nóng)項目（滬農(nóng)科推字（2019）第2-1號）

王從，E-mail：wangcong@saas.sh.cn。通信作者周勝，E-mail：zhous@263.net

（責任編輯 李云霞）