除草剂对不同种植年限柑橘园土壤氮转化过程及温室气体排放的影响*

郑祥洲, 王亚萨,2, 张玉树, 张 晶, 丁 洪**



除草剂对不同种植年限柑橘园土壤氮转化过程及温室气体排放的影响*

郑祥洲1, 王亚萨1,2, 张玉树1, 张 晶1, 丁 洪1**

(1. 福建省农业科学院土壤肥料研究所 福州 350013; 2. 福建农林大学资源与环境学院 福州 350002)

为探讨除草剂施用对柑橘园土壤氮转化及温室气体排放的影响, 在实验室培养条件下, 研究了0年(林地)、种植10年和30年的柑橘园土壤中分别添加除草剂草甘膦和丁草胺后, 尿素态氮含量、硝化和反硝化作用以及温室气体排放的变化。研究结果表明, 橘园土壤中尿素第1 d的水解率、氮肥硝化率、反硝化作用损失总量以及N2O和CO2排放量显著高于林地土壤(<0.05)。与10年橘园土壤相比, 30年橘园土壤显著增加了尿素的水解速率、氮肥硝化率和CO2排放量(<0.05), 但二者的反硝化损失量没有显著差异。施用草甘膦和丁草胺都显著促进了林地土壤的尿素水解(<0.05), 第1 d尿素态氮含量分别降低11.20%和12.43%; 但对3种土壤氮肥的硝化率均没有明显影响。施用丁草胺显著降低了林地土壤的CO2排放量(<0.05), 对两种橘园土壤的CO2排放没有明显影响, 但明显增加了两种橘园土壤的N2O排放总量(<0.05), 分别比不施除草剂增加56.27%和85.41%; 施用草甘膦对3种土壤的N2O和CO2排放均没有明显影响。可见, 草甘膦和丁草胺的施用不会对柑橘园土壤的氮转化过程产生影响, 但丁草胺显著增加了柑橘园土壤的N2O排放。

丁草胺; 草甘膦; 氮肥; 橘园土壤; 氮转化; 温室气体

氮肥和除草剂在农业生产上的施用大大提高了作物产量, 保障了世界粮食的安全。特别是近些年来, 随着农村劳动人口的转移, 劳动力成本不断上升, 化学除草剂的施用量明显增加。自1980年以来, 全国化学除草面积以年200万hm2的速度扩增[1]。施用除草剂在防除田间杂草的同时, 也会对非目标物如土壤微生物、土壤酶活等产生一定的影响[2-3]。氮肥的有效性与其在土壤中的转化过程有关, 而这些转化过程又受土壤微生物和酶的影响和调节。已有研究表明, 除草剂的施用对农田土壤氮转化相关的微生物和土壤酶活性产生影响[4], 并影响到土壤中氮素的转化过程[5-6], 进而影响到氮肥的生物有效性和利用率。笔者前期的研究也表明, 除草剂对菜园土壤中尿素态氮的转化和温室气体排放过程有一定影响, 且不同除草剂品种的效应有明显差异[7-8]。

然而, 目前国内外关于除草剂对土壤氮转化过程及温室气体排放的影响研究多集中在农田土壤[9], 对果园土壤的影响则鲜见报道。果树作为我国重要的经济作物, 2015年全国种植面积高达1 281.7万hm2[10]。且由于耕作方式的不同, 和一般农田土壤相比, 果园土壤的养分状况、物理结构[11]、有机碳氮组分以及微生物功能活性都存在较大差异[12], 对除草剂施用的响应自然也不相同。明确除草剂和种植年限对果园土壤氮素转化和温室气体排放的过程, 对于指导除草剂和氮素施用具有重要的参考意义。本文选择亚热带地区不同种植年限柑橘园土壤作为研究对象,探讨除草剂施用对土壤氮转化及温室气体排放过程的影响, 为评价南方柑橘园除草剂的施用效应和合理施肥施药、减少环境污染提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试土壤取自福建省泉州市永春县桃城镇柑橘园(25°22¢15²~25°23¢20²N, 118°19¢39²~118°20¢36²E)。为了避开施肥的影响, 土壤样品于2015年5月采集(与施肥时间间隔2个月以上)。在同一区域内选择未种植柑橘的灌木林地土壤(以下简称林地)、种植10年和30年的橘园土壤。采样点的坡向和坡度基本一致。每个橘园随机选择10棵树为1个重复, 在每棵树树冠下以树干为圆心、不同半径圆周上随机采集6个子样点, 共60个子样点混合成1个土样。灌木林以200~300 m2范围作为1个取样点, 每个取样点随机取60个子样点混合成1个土样。取样深度为0~20 cm, 取样前先去除表层枯枝落叶层。土壤样品采集后分为2份, 1份风干后用于基础理化性质测定, 另一份经微风干后过2 mm筛, 用于进行培养试验。供试土壤的理化性质见表1。

试验选用的除草剂为有效成分30%的草甘膦异丙胺盐水剂(四会市润土作物科学有限公司生产)和有效成分60%的丁草胺乳液(山东侨昌化学有限公司生产)。氮肥为含氮量46%的尿素(上海国药集团化学试剂有限公司生产)。

1.2 试验设计

试验采用2因素3水平完全试验设计, 主因素为种植年限, 分别为林地、10年柑橘园和30年柑橘园; 副因素为除草剂品种, 分别为不施除草剂和施除草剂草甘膦和丁草胺。除草剂用量为10 mg(有效成分)∙kg-1(土), 所有处理均施用尿素200 mg(N)∙kg-1(土)。试验设计见表2。

表1 供试不同年限橘园土壤的理化性质

1.3 试验步骤

称取折合150 g干土的微风干土, 装入300 mL广口瓶中。将氮肥和农药先按比例混合, 溶于水后再定量加入广口瓶中, 使土壤含水量达到田间最大持水量的60%。用封口膜封口, 保持瓶内外自由通气, 于28 ℃下恒温好气培养。

氮素动态变化及温室气体排放的测定: 取样时间为培养的第1 d、3 d、5 d、8 d、12 d、18 d、24 d和33 d, 采用破坏性取样, 每个处理每次取样设3个重复(即每次9个处理各取3瓶, 取8次样, 共216瓶)。在取样前24 h, 用带有2根玻璃管的软木塞塞住瓶口, 每根玻璃管分别接1段硅胶管, 其中1根接上三通阀, 然后密封2根通气管。24 h后, 用注射器通过培养瓶上的三通阀将瓶中气体充分混匀, 抽取20 mL瓶中气体用来测定温室气体CO2和N2O; 然后将培养瓶中的土壤整瓶取出, 充分混合均匀, 测定土壤中的尿素态氮、铵态氮和硝态氮含量。

反硝化作用测定采用乙炔抑制法[13]: 取样时间为培养的第3 d、5 d、8 d、12 d、18 d、24 d和33 d, 采用破坏性取样, 每个处理每次取样设3个重复(即每次9个处理各取3瓶, 取7次样, 共189瓶)。于取样前24 h用带有2根玻璃管的软木塞塞住瓶口, 每根玻璃管分别接1段硅胶管, 其中1根连接三通阀, 密封2根通气管。然后用注射器接上三通阀从培养瓶中抽出10%自由体积的空气, 再回注等量纯净乙炔, 使瓶中乙炔气体体积比达到10%, 并混合均匀, 以达到扩散均匀、抑制硝化作用以及N2O还原酶活性的目的。24 h后, 用注射器通过培养瓶上的三通阀将瓶中气体充分混匀, 抽取20 mL瓶中气体测定反硝化作用产生的N2O气体含量。

1.4 样品测定方法

土壤尿素态氮采用二乙酰一肟-硫代氨基脲法[14]测定: 土壤铵态氮采用靛酚蓝比色法测定, 土壤硝态氮采用紫外分光光度法测定[15]。N2O、CO2和反硝化产生的N2O(N2O+N2)气体样品分析采用经中国科学院大气物理所改装、美国Agilent公司生产的气相色谱仪GC7890A测定。

硝化率计算公式为:

Nr(%)=(C-0)/´100 (1)

式中,C为时土壤中硝态氮含量(mg·kg-1),0为培养前土壤中硝态氮含量(mg·kg-1),为试验开始总共投入的尿素氮肥的含量(mg·kg-1)。

单位时间气体排放通量(反硝化速率、N2O排放速率、CO2排放速率)计算方法为:

=×/22.4×//(2)

式中:为反硝化产生的N2O(N2O+N2)气体、温室气体N2O和CO2排放量(μg×kg-1×h-1),为气体浓度测定值(μg·mL-1),为1 mol的气体质量, 22.4为大气标准状态下阿伏伽德罗常数,为培养瓶内总的自由体积(mL),为培养土壤重量(kg),为密闭培养的时间(h)。

总排放量[, μg×kg-1(土)]计算方法为:

=∑(1+2)/2××24 (3)

式中:1为前一次测定值[μg×kg-1(土)],2为后一次测定值[μg×kg-1(土)],为相隔天数, 24为每天小时数。

1.5 数据统计分析

试验数据统计分析及图表制作采用SPSS 13.0和Microsoft Excel 2003软件进行。

2 结果与分析

2.1 除草剂对不同橘园土壤中尿素水解过程的影响

尿素施入土壤后可在脲酶的作用下迅速水解成铵态氮。从表2可知, 在不施用除草剂的情况下, 随着种植年限的增加土壤中尿素态氮的水解速度显著增快, 30年橘园土壤的尿素水解能力最强, 10年橘园土壤次之, 林地土壤最弱。第1 d时, 土壤中的尿素态氮含量以30年橘园最低, 仅为98.30 mg×kg-1, 林地最高, 为191.77 mg×kg-1。第8 d时, 30年橘园土壤中的尿素已基本水解完毕; 林地和10年橘园土壤中的尿素直到培养第12 d才基本水解完全。

表2 除草剂对不同种植年限橘园土壤尿素态氮含量的影响

同列不同字母表示不同处理间差异达显著水平(<0.05)。Different lowercase letters in the same column mean significant differences among different treatments (< 0.05).

除草剂的施用对尿素的水解速率有一定影响。林地施用草甘膦和丁草胺处理土壤尿素态氮在培养第1 d时分别比不施除草剂处理降低11.20%和12.43%, 表明草甘膦和丁草胺显著促进了林地土壤中尿素的水解过程(<0.05)。而在两种橘园土壤中, 施用除草剂的处理在整个培养过程中其尿素态氮含量和不施用除草剂的处理基本上无差异, 表明草甘膦和丁草胺在10 mg×kg-1用量下对橘园土壤的尿素水解过程没有明显影响。

2.2 除草剂对不同橘园土壤铵态氮动态变化的影响

在培养前期, 由于尿素水解转化成铵态氮, 土壤铵态氮含量随培养时间增加不断升高(表3)。其中30年橘园土壤的铵态氮含量在第5 d时达到最大值233.45 mg×kg-1(土), 而林地土壤和10年柑橘园土壤中的铵态氮则在培养的第12 d时达到最大值262.29 mg×kg-1(土)和209.43 mg×kg-1(土), 和土壤中尿素态氮的水解过程相一致。此后随着培养时间的延长, 橘园土壤中的铵态氮逐渐经硝化作用转化为硝态氮, 其中30年橘园土壤中铵态氮的减少速度明显快于10年橘园土壤, 而林地土壤中的铵态氮含量则无显著变化。

从表3可知, 林地土壤在培养第1 d时, 草甘膦和丁草胺处理的土壤中铵态氮含量显著高于不施用除草剂的处理(<0.05); 之后, 施用除草剂的处理其铵态氮含量和不施用除草剂的处理无差异。而对于10年和30年柑橘园土壤来说, 整个培养期内施用除草剂的处理其铵态氮含量和不施用除草剂的处理基本无差异, 说明除草剂对橘园土壤的铵态氮含量没有明显影响。

表3 除草剂对不同种植年限橘园土壤铵态氮含量的影响

同列不同字母表示不同处理间差异达显著水平(<0.05)。Different lowercase letters in the same column mean significant differences among different treatments (< 0.05).

2.3 除草剂对不同橘园土壤硝化作用的影响

在整个培养期内, 林地土壤中的硝化作用一直处在较低的水平(表4), 培养33 d时氮肥的硝化率仅为3.68%。而10年和30年橘园土壤中氮肥的硝化速率均随着培养时间的延长而升高。从培养的第12 d起, 30年橘园土壤中的氮肥硝化率一直显著高于10年橘园土壤(<0.05), 培养结束时, 10年和30年橘园土壤中氮肥的硝化率分别为92.33%和98.20%。

从除草剂对土壤硝化作用的影响来看, 整个培养期内, 除了10年柑橘园土壤在培养第3 d时, 施用除草剂处理的氮肥硝化率显著低于不施用除草剂的处理外, 同一土壤中施用除草剂的处理其氮肥的硝化率和不施用除草剂的处理基本上无差异。因此, 草甘膦和丁草胺的施用对3种土壤氮肥的硝化过程没有明显的影响。

表4 除草剂对不同种植年限橘园土壤硝化率的影响

同列不同字母表示不同处理间差异达显著水平(<0.05)。Different lowercase letters in the same column mean significant differences among different treatments (< 0.05).

2.4 乙草胺对土壤氮素反硝化损失的影响

从表5可知, 和硝化过程类似, 林地土壤的反硝化速率一直处在很低的水平。30年柑橘园土壤的反硝化损失速率则和土壤中肥料氮的硝化率相似, 随着培养时间的延长而逐渐升高。10年柑橘园土壤在培养的第3 d出现了1个反硝化损失的高峰期, 之后该土壤中的反硝化速率逐渐降低, 到第8 d降至最低, 之后又随着培养时间的延长而逐渐升高, 这可能是由10年柑橘园土壤中的初始硝态氮含量比较高导致。从土壤氮素反硝化损失总量(表6)来看, 耕种显著提高了土壤氮素的反硝化损失量, 10年和30年柑橘园分别比林地土壤增加5.12倍和4.30倍, 但两种柑橘园土壤的反硝化损失总量无显著差异。

整个培养期内, 同一种土壤施用丁草胺和草甘膦处理的反硝化损失总量(表6)和不施用除草剂的对照处理基本无差异。因此, 在本试验用量下, 除草剂丁草胺和草甘膦对不同种植年限柑橘园土壤的反硝化过程没有明显影响。

2.5 除草剂对不同种植年限土壤温室气体排放的影响

耕种显著提高了土壤中N2O的排放量, 10年和30年橘园土壤分别比林地土壤提高7.80倍和2.74倍(表7)。究其原因在于土壤中的N2O排放主要是由硝化和反硝化过程产生的, 而本研究发现耕种明显提高了土壤的硝化和反硝化活性。在本试验条件下, 10年柑橘园土壤的N2O排放量明显高于30年柑橘园土壤, 这可能和该土壤中初始的硝态氮含量较高有关。3种土壤施用草甘膦后的N2O排放总量和未施用除草剂的处理无差异。施用丁草胺明显增加了耕种柑橘园土壤的N2O排放总量, 10年橘园和30年橘园施用丁草胺处理的N2O排放总量分别为507.81 μg(N)×kg-1和255.77 μg(N)×kg-1, 分别比相应的不施除草剂处理增加56.27%和85.41%, 但对林地土壤的N2O排放总量没有明显影响, 这可能和林地土壤的硝化和反硝化活性均较弱有关。

柑橘园土壤的CO2排放总量随着种植年限的延长而显著增加(<0.05)。对于林地土壤来说, 施用丁草胺显著降低了CO2排放总量, 林地施用丁草胺处理CO2排放总量比不施除草剂处理减少19.73%。而对于10年和30年柑橘园土壤来说, 在整个培养过程中, 除草剂丁草胺和草甘膦处理的CO2排放速率基本与不施除草剂处理无差异(表7)。因此, 除草剂对柑橘园土壤CO2排放的影响不显著。

表5 除草剂对不同种植年限橘园土壤反硝化损失的影响

同列不同字母表示不同处理间差异达显著水平(<0.05)。Different lowercase letters in the same column mean significant differences among different treatments (< 0.05).

表6 不同种植年限不同除草剂处理橘园土壤尿素氮肥反硝化作用损失总量

括号内同行不同字母表示施用不同除草剂后差异达显著水平(<0.05), 括号外同列不同字母表示不同年限柑橘园土壤间差异达显著水平(<0.05)。Different lowercase letters in brackets in the same line indicate significant differences among different herbicide treatments (< 0.05). Different lowercase letters out of brackets indicate significant differences among different planting years (< 0.05).

表7 除草剂对不同种植年限柑橘园土壤中N2O和CO2排放总量的影响

括号内同行不同字母表示施用不同除草剂后差异达显著水平(<0.05); 括号外同列不同字母表示不同年限柑橘园土壤间差异达显著水平(<0.05)。Different lowercase letters in brackets in the same line indicate significant differences among different herbicide treatments (< 0.05). Different lowercase letters out of brackets in the same column indicate significant differences among different planting years (< 0.05).

3 讨论

3.1 除草剂对不同种植年限柑橘园土壤氮转化过程的影响

施用除草剂会影响土壤脲酶活性, 进而对土壤中尿素水解过程产生影响。Sannino等[16]和呼蕾等[17]的试验结果认表明, 草甘膦在不同土壤中总体表现出激活土壤脲酶活性, 但增幅随土样有所差异。彭星等[18]的研究也发现, 丁草胺在0~209 mg×kg-1的浓度范围内, 对土壤脲酶均有不同程度的激活作用; 而徐蒋来等[19]在稻田中的研究发现低浓度丁草胺对脲酶活性影响不明显。本研究表明, 草甘膦和丁草胺在培养的第1 d均显著促进了林地土壤中尿素的水解过程, 也证实了除草剂草甘膦和丁草胺在培养的前期对脲酶活性都有一定的激活作用。然而, 本试验发现, 在10年和30年柑橘园土壤中, 除草剂对尿素的水解过程没有明显影响。这可能与柑橘园种植过程中土壤有机质含量显著提高、pH显著降低等因素有关, 10年和30年柑橘园土壤的有机质含量分别是林地土壤的3倍和6倍, pH分别比林地土壤降低1.3和1.2。有研究表明, 土壤有机质含量与除草剂的活性呈明显负相关趋势[20]。同时, 呼蕾等[17]和王玉军等[21]的研究还发现, 土壤pH越低, 草甘膦的吸附量越多, 游离草甘膦量越少, 对土壤酶的影响越小。

对于土壤氮素的硝化过程而言, Kara等[22]的研究结果表明, 施用除草剂特丁津能够抑制酸性和中性土壤中硝化微生物的活性, 降低土壤中硝态氮的含量; 但在碱性土壤中却表现出刺激硝化微生物活性的作用。Gigliotti等[23]发现, 苄嘧磺隆和醚磺隆在田间用量和100倍用量时对土壤中的细菌、硝化细菌数及土壤呼吸作用均没有影响, 但降低了土壤的硝化活性。丁洪等[7]在菜地土壤的研究结果也发现, 草甘膦和丁草胺在培养的前2 d显著降低了土壤中硝态氮含量, 在培养前期显著抑制土壤的硝化活性。总之, 多数研究均表明, 除草剂对土壤氮素的硝化有一定的抑制作用[24-25]。但Martens等[26]研究18种除草剂对土壤中尿素态氮转化过程的影响结果表明, 除草剂对土壤中尿素氮硝化作用的抑制作用随土壤有机质含量的减少而增加。而在本试验条件下, 正常用量的草甘膦和丁草胺不会对柑橘园土壤的氮素转化过程产生不利影响, 这可能与柑橘园种植过程中土壤有机质含量显著提高且该土壤的硝化过程较慢有关, 但相关响应机制还需要结合除草剂对氮转化关键微生物的数量和活性的影响进行深入研究。

3.2 除草剂对不同种植年限柑橘园土壤温室气体排放的影响

不少研究表明, 除草剂对土壤中微生物活性和碳氮形态变化的作用效果可能有别, 从而导致对土壤温室气体排放的作用效果也不尽相同, 这不仅与除草剂本身的类型和用量有关, 也与土壤的性质(pH、有机质、容重、质地和含水量等)有关。本试验结果中表现出2种除草剂效应上存在一定差异, 且在不同耕种时间长短上的影响效应也不一致。

土壤中的N2O排放主要来源于硝化和反硝化过程。Kinney等[27]和Das等[28]的研究结果发现除草剂氟磺隆、苄嘧磺隆和丙草胺都抑制了土壤中N2O的产生。本研究中, 林地土壤的硝化和反硝化活性均很低, N2O的排放量也很低, 因此除草剂对之没有明显影响。Stratton等[29]研究草甘膦对新开垦酸性森林土壤N2O排放的影响也得到了相同结果。而柑橘园土壤中的有机质、全氮和硝态氮含量大幅度提升, 为硝化和反硝化过程提供了充足的底物, N2O的排放量大幅度增加。本研究中草甘膦对开垦后柑橘园N2O的排放没有明显影响, 但丁草胺显著增加了土壤中的N2O排放。这和丁洪等[8]在菜田土壤的研究结果不同。其原因可能与菜田土壤属于中性土壤, 而柑橘园土壤为酸性土壤有关。有研究指出随着土壤pH降低, 草甘膦的吸附量越多, 对土壤N2O排放过程的影响会较小[21]。

现有的研究结果表明, 除草剂对土壤呼吸的影响不尽相同。陶波等[30]发现随着草甘膦浓度的加大, 对土壤呼吸的抑制作用增强; 孙青等[31]通过室内土壤培养试验, 发现在添加尿素的条件下, 莠去津、百草枯和乙草胺对土壤呼吸无显著影响, 草甘膦显著抑制了土壤呼吸, 苯磺隆则显著促进了土壤呼吸。而本研究中草甘膦和丁草胺对柑橘园土壤CO2的排放均没有明显影响。这可能与供试土壤不同有关。呼蕾等[32]的研究发现, 在不同pH的土壤中草甘膦对土壤微生物碳氮的影响效果不同, 在碱性土壤显示出一定的抑制作用, 而在酸性土壤中则表现出刺激作用。因此即使是同一种除草剂, 在不同土壤中对温室气体排放的影响也不尽相同。不同农作措施往往造成土壤理化性质朝着不同的方向发生改变, 因此有必要进一步以长期人为定向培育的土壤为研究对象, 探讨不同农艺措施下形成的土壤的氮素转化过程对除草剂施用的响应。

4 结论

随着林地开垦成为柑橘园, 土壤中尿素的水解以及氮肥的硝化速率明显加快。和林地土壤相比, 10年和30年柑橘园土壤的反硝化损失总量增加5.12倍和4.30倍(<0.05), N2O排放总量增加7.80倍和2.74倍(<0.05), CO2排放总量增加19.62%和39.64%(<0.05)。

随着种植年限的增加, 土壤中尿素的水解以及氮肥的硝化速率加快。和10年橘园相比, 30年柑橘园CO2的排放总量增加16.74%(<0.05), 但两种柑橘园土壤中的反硝化损失量无差异。

草甘膦和丁草胺显著促进了林地土壤中尿素的水解(<0.05), 第1 d时土壤中的尿素含量分别比不施用除草剂处理降低11.20%和12.43%; 而对柑橘园土壤的尿素水解过程和氮肥的硝化过程没有明显影响, 整个培养期内与不施用除草剂的处理基本无差异。

草甘膦对3种土壤的反硝化损失、N2O和CO2排放均无影响; 丁草胺对3种土壤的反硝化损失以及林地土壤的N2O排放无影响, 但显著降低了林地土壤中CO2的排放量(<0.05), 增加了柑橘园土壤中N2O的排放总量(<0.05)。

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Effects of herbicides on urea nitrogen transformation and greenhouse gas emission of soil in citrus orchards with different planting years*

ZHENG Xiangzhou1, WANG Yasa1,2, ZHANG Yushu1, ZHANG Jing1, DING Hong1**

(1. Institute of Soils and Fertilizers, Fujian Academy of Agricultural Sciences, Fuzhou 350013, China; 2. College of Resources and Environment, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350002, China)

Soil microbes significantly influence the transformation and fate of nitrogen in soils by participating in the biology and biochemistry processes of soil nitrogen cycle. Research has shown that herbicides inhibit non-target soil microbes and the related biochemical processes. Therefore, herbicides have significant effects on plant uptake and utilization of nitrogen and its release from soil into the environment. This experiment aimed to explore the effects of herbicides on the transformation of urea nitrogen and greenhouse gas emissions in soils planted with citrus orchards for different years. It was important to evaluate the environmental safety of herbicides and nitrogen application in orchard soils. Thus a 2-factor, 3-level complete block design experiment [with herbicide factors of no herbicide, glyphosate of 10 mg·kg-1a.i. and butachlor of 10 mg·kg-1a.i.; and planting year factors of 0-year (woodland), 10-year and 30-year citrus orchard] was conducted under laboratory conditions with 200 mg(N)·kg-1(dry soil) urea applied in each treatment. The results showed that urea hydrolysis rate, nitrification rate, denitrification loss and greenhouse gas emission of citrus orchard (10 and 30 years) were higher than those of the woodland (< 0.05). Compared with woodland, the 10-year and 30-year citrus orchards increased soil total denitrification loss by 5.12 and 4.30 times, total N2O emission by 7.80 and 2.74 times, and total CO2emission by 19.62% and 39.64%, respectively. Soil urea hydrolysis rate, nitrification rate and CO2emission in the 30-year citrus orchard were significantly greater than those in the 10-year citrus orchard. Compared with the 10-year citrus orchard soil, total CO2emission increased by 16.74%, but total denitrification loss was no significantly different in the 30-year citrus orchard soil. Glyphosateand butachlor significantly boosted urea hydrolysis in woodland soil, but had no effect on nitrification in the 30-year citrus orchard soil. Butachlor had significant negative effect on woodland CO2emission, but showed no effect on citrus orchard soil. Compared with the zero herbicide treatment, butachlor significantly (< 0.05) boosted N2O emission, respectively by 56.27% and 85.41% in the 10-year and 30-year citrus orchard soils. Glyphosate had no effect on soil total CO2and N2O emission in soils under the three treatments of citrus planting year. Herbicides glyphosate and butachlor had no significant effect on nitrogen transformation in citrus orchard soils, but butachlor significantly boosted N2O emission in citrus orchard soils.

Butachlor; Glyphosate; Nitrogen fertilizer; Citrus orchard soil; Nitrogen transformation; Greenhouse gas

, E-mail: hongding@China.com

10.13930/j.cnki.cjea.170662

S154.1

A

1671-3990(2018)03-0338-09

丁洪, 主要从事氮素生物地球化学循环研究。E-mail: hongding@China.com 郑祥洲, 主要从事氮素生物地球化学循环研究。E-mail: z85103@163.com

2017-07-20

2017-10-07

* This study was supported by the Natural Science Foundation of Fujian Province (2015J01111, 2015J01159), the National Natural Science Foundation of China (31270556), the Special Fund for Public Welfare Research Institute of Fujian Province (2016R1021-4) and the Innovation Team Project of Fujian Academy of Agriculture Sciences (STIT2017-1-9).

* 福建省自然科学基金项目(2015J01111, 2015J01159)、国家自然科学基金项目(31270556)、福建省公益类科研院所专项(2016R1021-4) 和福建省农业科学院创新团队项目(STIT2017-1-9)资助

Jul. 20, 2017; accepted Oct. 7, 2017

郑祥洲, 王亚萨, 张玉树, 张晶, 丁洪. 除草剂对不同种植年限柑橘园土壤氮转化过程及温室气体排放的影响[J]. 中国生态农业学报, 2018, 26(3): 338-346

ZHENG X Z, WANG Y S, ZHANG Y S, ZHANG J, DING H. Effects of herbicides on urea nitrogen transformation and greenhouse gas emission of soil in citrus orchards with different planting years[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2018, 26(3): 338-346