氮肥与双氰胺配施对温室番茄生产及活性氮排放的影响

尹兴，张丽娟，李博文，刘文菊，郭艳杰，李玉涛



氮肥与双氰胺配施对温室番茄生产及活性氮排放的影响

尹兴1，张丽娟1，李博文1，刘文菊1，郭艳杰1，李玉涛2

（1河北农业大学资源与环境科学学院/河北省农田生态环境重点实验室/河北农业大学邸洪杰土壤与环境实验室，河北保定 071000；2秸秆控股有限公司，北京 100026）

【目的】研究田间条件下氮肥与硝化抑制剂双氰胺（dicyandiamide，DCD）配施对温室番茄产量、品质及活性氮损失的影响，明确DCD在棚室蔬菜生产体系中的作用及其硝化抑制效果，为氮肥减施增效提供依据。【方法】试验在河北省永清县番茄主产区北岔口村进行，供试作物为番茄。试验设5个处理，分别为不施氮对照（N0）、传统施氮（Con）、传统施氮+双氰胺（Con+DCD）、减量施氮（Opt）和减量施氮+双氰胺（Opt+DCD），定期对温室番茄追肥期间土壤无机氮、N2O排放量和NH3挥发损失量等指标进行测定。利用流动分析仪测定土壤无机氮含量，气相色谱仪测定N2O排放量，-标准稀酸滴定法测定NH3挥发量。应用SAS软件对不同处理的产量、品质和各个指标进行方差分析。【结果】氮肥与DCD配施可以提高番茄产量，Con+DCD较Con、Opt+DCD较Opt处理分别提高了20.2%和2.4%，其中Con+DCD产量显著高于Con；同时，Con+DCD和Opt+DCD的氮肥农学效率（NAE）和氮肥偏生产力（PFP）均显著高于Con和Opt，其中Con+DCD较Con、Opt+DCD较Opt处理的NAE分别提高了176.7%和22.3%；此外，配施DCD显著降低了棚室番茄果实的硝酸盐含量，Con+DCD较Con、Opt+DCD较Opt处理分别降低了28.6%和19.3%，其他品质指标处理间差异不显著。氮肥与DCD配施显著降低了NO3--N在0—100 cm土层的累积，Con+DCD和Opt+DCD的NO3--N累积量分别为607.1和441.8 kg·hm-2，较Con（708.4 kg·hm-2）和Opt（524.2 kg·hm-2）降低了14.3%和15.7%。各处理N2O排放通量和NH3挥发速率的峰值分别出现在施肥后第3天和第2天，总体来看，DCD能有效降低N2O排放和NH3挥发损失，Con+DCD较Con、Opt+DCD较Opt处理的N2O累积排放量和NH3挥发累积量分别降低了51.2%、75.4%和17.2%、21.9%。【结论】在本试验条件下，氮肥与DCD配施提高了温室番茄的产量、氮肥农学效率和氮肥偏生产力，减少了土壤NO3--N在0—100 cm土层的累积，降低了N2O排放量和NH3挥发损失量，且以减氮50%并配施DCD（Opt+DCD）的效果最好。因此，在温室番茄生产中，适当减氮并配施DCD是一种科学有效的施肥管理方式。

氮肥；双氰胺；活性氮；温室番茄

0 引言

【研究意义】中国是世界蔬菜生产第一大国，2014年种植面积达2 140.5×104hm2，较2007年增加了20.8%[1]。近年来，由于设施蔬菜具有反季节、短周期、高效益等优点，已成为中国蔬菜生产发展的主要趋势，平均以每年10%以上的速度增长，预计2020年将超过700×104hm2，占中国蔬菜种植面积的25%强[1-2]。经济利益的驱动及“大肥大水”的传统观念，设施菜田的施氮量远高于当地推荐施氮量，由此带来的环境问题也日益严重[3-4]。大量研究表明，设施菜田的氮肥利用率远低于水田和旱作农业，仅14.5%—22.5%[5]，损失的氮肥主要以硝酸盐形式流失或淋溶到土壤深层，或经氨挥发、硝化-反硝化作用，以氨（NH3）、氮氧化物（NOX）等气体形式进入大气，大量活性氮的排放最终导致土壤、水体氮素富营养化，土壤酸化，陆地、海洋生态系统生物多样性降低等一系列严重问题[6-8]。因此，明确设施菜田合理施氮量并寻求降低蔬菜生产中活性氮损失的有效措施，是当前设施蔬菜生产亟待解决的问题。【前人研究进展】硝化抑制剂双氰胺（DCD）含氮量高、易溶于水且降解产物无污染，施入土壤后，通过降低酶活性而抑制土壤硝化作用，进而减少土壤氮素残留量、降低温室气体排放及提高氮肥利用率[9-11]。国内外研究表明，氮肥与DCD配施可以显著降低土壤N2O排放，且具有一定的增产作用。试验发现，DCD可以降低麦季32.6%—49%、玉米季20.1—31.8%的土壤N2O排放，增产幅度分别达到9.0%—26.9%和9.1%—34.5%[12-16]。相比于大田作物，设施菜田的研究相对较少。张婧等[17]研究得出，DCD可以降低设施蔬菜N2O周年排放的37.2%；张琳等[18]研究发现，DCD能减少温室黄瓜生长季42.1%—64.1%的土壤N2O排放，增产率达5.0%—17.8%。目前，DCD的施用对土壤氨挥发的影响还存在争议。皮荷杰等[19]通过室内培养试验得出，配施DCD的土壤比对照土壤中氨挥发总量增加了5倍以上，张琳等[18]的研究也表明，配施DCD使土壤氨挥发增加了34.3%—40.4%；但CLAY等[20]认为配施DCD并不能使氨挥发量增加，聂文静等[21]在棚室黄瓜上的研究同样得出，配施DCD后土壤氨挥发量降低了43.7%—66.5%。本课题组近年来针对设施蔬菜体系中DCD的施用效果进行了深入研究，基本得出了减氮控水且配施15%DCD效果最佳的结论[18]。【本研究切入点】综合国内外研究，目前关于氮肥与DCD配施对设施蔬菜的田间研究结果尚较少，且对于配施DCD后土壤氨挥发的结果还不清楚。关于减施氮肥及配施DCD后，设施蔬菜的产量、品质、氮肥农学效率及活性氮损失的系统研究还需进一步加强。【拟解决的关键问题】本研究以日光温室果菜类——番茄为供试对象，基于常规、减氮两种施肥模式，研究配施DCD对温室番茄生产及活性氮损失的影响，为中国北方设施蔬菜的氮肥高效管理提供科学指导。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2013年9月至2014年3月在河北省永清县番茄主产区北岔口村（东经116°25′，北纬39°13′）进行。试验所在地为暖温带大陆性季风气候，年平均气温11.5℃，年均日照时间为2 740 h，年均降水量509 mm。土壤基本理化性质见表1。

表1 供试棚室土壤基本理化性质

1.2 试验设计与管理

本研究供试作物为番茄，共设置5个处理，分别为：（1）不施氮对照（N0）；（2）传统施氮（Con），施氮量为600 kgN·hm-2；（3）传统施氮+双氰胺（Con+DCD），施氮量同处理Con，DCD添加量为所施氮肥含氮量的15%；（4）减量施氮（Opt），施氮量为300 kg N·hm-2；（5）减量施氮+双氰胺（Opt+DCD），施氮量同处理Opt，DCD添加量为所施氮肥含氮量的15%。磷钾施用量相同，P2O5施用量为225 kg·hm-2，K2O施用量为600 kg·hm-2。本试验于2013年9月30日定植，2014年3月5日收获。番茄定植前施用基肥并翻耕，其中有机肥为鸡粪，氮肥施用量为施肥总量的30%，磷钾肥一次性施入；追肥分4次进行，氮肥施用量依次为施肥总量的25%、25%、10%、10%。试验地总面积为586.9 m2，番茄栽培模式采用常规的畦栽方式，3畦为1个小区，小区间距1.2 m，株行距0.3 m×0.8 m，种植密度为4.5×104株/hm2左右。在番茄整个生长季灌水（畦灌）及其他田间管理措施按照当地常规习惯管理模式进行。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 土壤基本理化性质的测定 土壤容重采用环刀法；机械组成采用吸管法；有机质采用重铬酸钾容量法；无机氮用1.0 mol·L-1KCl浸提，流动分析仪测定；速效磷用1.0 mol·L-1NaHCO3浸提，钼锑抗比色法测定；速效钾用1.0 mol·L-1NH4OAc浸提，火焰光度法测定[22]。

1.3.2 产量的测定 自番茄第一次收获至采摘结束期间，对各试验小区番茄进行全部采收，称重后以小区为单位记录番茄产量。

1.3.3 品质的测定 硝酸盐含量采用浓H2SO4-水杨酸比色法测定；Vc含量采用钼蓝比色法测定；可溶性蛋白质含量采用考马斯亮蓝G-250染色法测定；可溶性糖含量采用浓硫酸-蒽酮比色法测定；可滴定酸采用碱测定法测定[22]。

1.3.4 N2O的测定 采用密闭式静态箱法测定，每次灌水施肥后第一天开始，连续一周进行采样（若施肥间隔时间较长，酌情加密采样），采样时间为每天上午9：00—11：00，每隔15 min采样1次，在0、15、30 min时共采集3次气体样品并同步测定箱内温度。N2O气体样品利用Agilent 7890A型气相色谱仪进行分析。N2O检测器为电子捕获检测器（ECD），载气为氮气，流量为2 mL·min-1，分离柱内填充料为80—100目PorpakQ，分离柱温度为55℃，检测器温度设定为330℃。

1.3.5 NH3的测定 采用密闭室法测定，与N2O气体同步监测。试验时将20 mL的硼酸溶液加入到50 mL的蒸发皿中，吸收24 h后用标准硫酸滴定硼酸中所吸收的氨。

1.4 计算方法与数据分析

氮肥农学效率（NAE，kg·kg-1）= （施氮区产量-不施氮区产量）/施氮量；

氮肥偏生产力（PFP，kg·kg-1）=施氮区产量/施氮量；

土壤硝态氮累积量（kg·hm-2）=土层厚度（cm）×土壤容重（g·cm-3）×土壤硝态氮含量（mg·kg-1）/10；

N2O的排放通量计算公式为：

F = p×V/A×dc/dt ×273/( 273 + T) ×60

式中，F为N2O排放通量（μg·m-2·h-1）；p为标准状态下N2O的密度，其值是1.25 kg·m-3；V表示密闭箱内温室气体所能容纳的有效体积（m3）；A为箱内土面面积（m2）；dc/dt表示单位时间内密闭箱内N2O体积分数的变化量（10-9/min ），T为测定时密闭箱内平均温度（℃）。

氨挥发速率计算公式为：

NH3--N (kg·hm-2·d-1)=M·A-1·D-1·10-2

式中，M为密闭法单个装置每次测得的氨量（NH3--N，mg）；A为捕获装置的横截面积（m2）；D为每次连续捕获的时间（d）。

净排放系数=（施氮区排放量-不施氮区排放量）/施氮量

试验数据采用Excel 2007进行处理，用SPSS18.0、SAS 8.0软件进行显著性及相关性分析。

2 结果

2.1 氮肥与DCD配施对温室番茄产量、品质及氮肥效率的影响

从表2可以看出，与N0相比，各施氮处理产量均显著提高，传统施氮（Con）、传统施氮+双氰胺（Con+DCD）、减量施氮（Opt）和减量施氮+双氰胺（Opt+DCD）的增产率分别达到12.9%、35.8%、11.9%和14.6%；配施DCD后，Con+DCD较Con、Opt+DCD较Opt处理的产量分别增加了20.2%和2.4%，其中Con+DCD显著高于Con处理；与Con相比，Opt+DCD的施氮量虽减少了50%，但产量增加了1.5%。

氮肥偏生产力（PFP）随着施氮量的降低而增高，且配施DCD的效果更好；Con+DCD和Opt+DCD的PFP分别为190和321 kg·kg-1，显著高于Con和Opt的158和313 kg·kg-1；与Con相比，Opt+DCD的PFP增加了102.9%，处于最高水平。Con+DCD和Opt+DCD的氮肥农学效率（NAE）显著高于Con和Opt，Opt+ DCD的NAE较Con增加了125.5%，达到显著水平。

表2 配施DCD对温室番茄产量、品质及氮肥效率的影响

N0：不施氮对照；Con：传统施氮；Con+DCD：传统施氮+双氰胺；Opt：减量施氮；Opt+DCD：减量施氮+双氰胺；NAE：氮肥农学效率；PFP：氮肥偏生产力

N0: Control treatment; Con: Conventional N fertilization rate; Con+DCD: Conventional N fertilization plus nitrification inhibitor; Opt: Optimal N fertilization rate; Opt+DCD: Optimal N fertilization plus nitrification inhibitor; NAE: Agronomy efficiency of nitrogen fertilizer; PFP: nitrogen partial factor product

各处理品质指标中，N0的Vc和硝酸盐含量极低，仅82.6和30.0 mg·kg-1，显著低于其他各施氮处理，可溶性糖、可滴定酸和可溶性蛋白质在各处理间差异不显著；配施DCD可显著降低果实中的硝酸盐含量，Con+DCD较Con，Opt+DCD较Opt分别降低了28.6%和19.3%。综合来看，减施氮肥并配施DCD（Opt+ DCD）的产量、PFP和NAE均处于较高水平，且品质没有降低（＞0.05）。

2.2 氮肥与DCD配施对土壤剖面NO3--N残留的影响

不同施氮模式0—100 cm土层NO3--N含量差异较大（图1），传统施氮（Con）、传统施氮+双氰胺（Con+DCD）、减量施氮（Opt）和减量施氮+双氰胺（Opt+DCD）在0—100 cm土层的NO3--N累积量分别为708.4、607.1、524.2和441.8 kg·hm-2，均显著高于N0的360.9 kg·hm-2；Con+DCD较Con、Opt+DCD较Opt分别降低了14.3%和15.7%；与Con相比，减氮50%并配施DCD（Opt+DCD）的NO3--N累积量降低了37.6%。各土层NO3--N含量在不同施氮模式的累积量也存在较大差异，0—60 cm土层中，N0的NO3--N含量呈逐渐降低趋势，而其他各处理NO3--N累积量均逐渐升高，且在40—60 cm处达到峰值；与Con、Con+DCD相比，推荐施肥Opt、Opt+DCD在各土层的累积量较平均，且NO3--N累积量在最高的40—60 cm处分别较Con、Con+DCD降低了40.9%和59.5%；60—100 cm土层中，Opt+DCD的NO3--N累积量最低（171.6kg·hm-2），较Con降低了16.6%。总体来看，NO3--N在0—100 cm土层有较高的残留，减氮并配施DCD可以显著降低NO3--N的累积量及各土层的分布，降低了NO3--N向下层的淋失风险。

2.3 氮肥与DCD配施对土壤N2O排放的影响

2.3.1 对土壤N2O排放通量的影响 施氮显著增加了N2O的排放速率，在施氮后一周内N2O排放速率维持在一个较高水平，7 d后显著降低，各施氮处理的N2O排放峰值均出现在施氮后的第3天（图2）。试验期间，N0的N2O排放通量变化范围为2.1—74.2 μg·m-2·h-1，平均25.3 μg·m-2·h-1；施氮处理Con、Con+DCD、Opt和Opt+DCD的N2O排放范围分别为104.3—2 645.2、46.0—1 584.8、13.8—765.6和4.9—263.0 μg·m-2·h-1，平均值分别为670.4、327.2、179.2和44.1 μg·m-2·h-1。Con+DCD较Con、Opt+DCD较Opt的N2O排放峰值分别降低了40.1%和65.6%；与Con相比，Opt+DCD的N2O排放峰值降低了90.1%。可见，减氮并配施DCD可以显著降低N2O的排放速率。

图1 土壤0—100 cm剖面硝态氮残留量

图2 不同施氮模式土壤氧化亚氮排放动态变化

2.3.2 对土壤N2O累积排放量和净排放系数的影响 分析番茄追肥期间土壤N2O累积排放量（图3），结果表明，N0的N2O累积排放量为0.18 kg·hm-2，显著低于常规施肥Con（4.83 kg·hm-2）和Con+DCD（2.36 kg·hm-2），与减氮处理Opt（1.29 kg·hm-2）和Opt+DCD（0.32 kg·hm-2）差异不显著； Con+DCD较Con、Opt+DCD较Opt的N2O累积排放量分别降低了51.2%和75.4%；与Con相比，Opt+DCD 的N2O累积排放量下降了93.4%。表3为不同处理N2O净排放系数，Con的N2O净排放系数为0.78%，显著高于其他各处理；Opt+DCD的N2O净排放系数最低，仅为0.05%。可见，推荐施氮管理同时配施DCD能够显著降低土壤的N2O累积排放量。

图3 温室番茄生育期内土壤氧化亚氮的累积排放量

表3 配施DCD对N2O净排放系数的影响

2.4 氮肥与DCD配施对土壤氨挥发的影响

2.4.1 对土壤氨挥发速率的影响 对番茄追肥期间NH3挥发速率的动态变化监测表明（图4），各施氮处理的NH3挥发速率在施肥灌水后均呈现出先升高后降低的趋势，7 d后趋于稳定。在整个监测期间，各处理NH3挥发速率均较低，N0的NH3挥发速率变化范围为0.02—0.09 kg·hm-2·d-1，施氮处理Con、Con+DCD、Opt和Opt+DCD的NH3挥发速率变化范围分别为0.04—0.38、0.04—0.36、0.04—0.13和0.02—0.08 kg·hm-2·d-1。Con+DCD较Con、Opt+DCD较Opt的NH3挥发峰值分别降低了5.3%和38.5%；与Con相比， Opt+DCD的NH3挥发峰值降低了78.9%。可见，减氮并配施DCD可以显著降低土壤NH3挥发速率。

图4 不同施氮模式土壤氨挥发速率

2.4.2 对土壤氨挥发损失量的影响 图5为番茄追肥期间土NH3挥发累积排放量，结果表明，N0的NH3挥发累积排放量为1.46 kg·hm-2，显著低于常规施肥Con（3.08 kg·hm-2）和Con+DCD（2.55 kg·hm-2），与减氮处理Opt（1.96 kg·hm-2）和Opt+DCD （1.53 kg·hm-2）差异不显著；Con+DCD较Con、Opt+DCD较Opt的NH3挥发累积排放量分别降低了17.2%和21.9%；与Con相比，Opt+DCD 的NH3挥发累积排放量下降了50.3%。可见，推荐施氮管理同时配施DCD能够显著的降低土壤中NH3挥发损失量。

图5 温室番茄生育期内土壤氨挥发的累积排放量

3 讨论

相关研究表明，设施蔬菜生产中氮肥的过量施用导致氮素大部分以NO3--N形式在土壤中累积，极易随着水分进入土壤深层甚至淋出根区，对地下水造成潜在危害，威胁人类健康[23-25]。本研究中传统施氮处理Con的氮素投入量为600 kg N·hm-2，NO3--N在0—100 cm土层累积量高达708.4 kg·hm-2，NO3--N富集现象严重；而减氮50%后，Opt的NO3--N累积量为524.2 kg·hm-2，较Con降低了26.0%。硝化抑制剂DCD可减缓土壤中NH4+-N向NO3--N的转换过程，从而减少NO3--N在土壤当中的累积，降低NO3--N淋失风险[21,26]。郭艳杰等[27]在设施番茄的研究中表明，DCD可降低0—30 cm土层35.2%—64.9%的NO3--N累积。本研究得出，Con+DCD和Opt+DCD在0—100 cm土层的NO3--N累积量分别为607.1和441.8 kg·hm-2，较Con和Opt降低了14.3%和15.7%；与Con相比，Opt+DCD的NO3--N累积量降低了37.6%。

DCD的施用对蔬菜产量的提高及降低作物体内硝酸盐含量有一定效果[28-30]。本研究结果表明，Con+DCD和Opt+DCD产量分别为114和96.2 t·hm-2，较Con和Opt增加了20.2%和2.4%；同时，配施DCD降低了番茄果实的硝酸盐含量，Con+DCD和Opt+DCD番茄果实的硝酸盐含量分别较Con和Opt降低了28.6%和19.3%。但本研究中DCD对番茄果实硝酸盐的降低效果较低，与郭艳杰等研究得出降低51.9%—62.8%的结果存在一定差距[27]，这可能与本研究中施氮处理番茄果实体内的硝酸盐含量（210—294 mg·kg-1）均较高有关。

氮肥易以氨形式挥发损失，或通过硝化过程和反硝化过程生成氧化亚氮[31-32]。本研究中，所有施氮处理的氨挥发和氧化亚氮排放量均高于不施氮（N0），说明氮肥可明显促进土壤氨挥发和氧化亚氮排放；DCD可以降低土壤的NH3挥发累积量，Con+DCD和Opt+DCD的NH3挥发累积排放量为2.55和1.53kg·hm-2，分别较Con（3.08kg·hm-2）和Opt（1.96kg·hm-2）降低了17.2%和21.9%，与聂文静[21]在棚室黄瓜上的结论一致，但低于其得出降低43.7%—66.5%的结果，其原因为DCD添加量（10%）及水氮管理均不同导致；但张琳等[18]认为，DCD的施用使土壤较长时间保持较高的铵态氮浓度，从而提高了氨挥发的威胁，使土壤氨挥发增加了34.3%—40.4%，与本试验结果相左，其原因在于作物体系和土壤理化性质的不同。

但是，要完全评价棚室菜田向大气的NH3排放，作物冠层是不可忽视的。PING等[33]利用同位素示踪法对施肥后小麦田NH3排放进行的研究表明，两次施肥后小麦冠层对NH3排放均有一定的吸收情况。FENILLI等[34]同样研究得出，咖啡植物可以吸收约40%的NH3排放。因此，在棚室菜田相对密闭的环境中，植物冠层对于排放出来的NH3会有一定的吸收，从而降低向棚室外的排放。

设施菜田的N2O排放具有峰值短促且峰值较高的现象，N2O排放高峰一般出现在施氮后的1—3 d[17-18,35]。本试验期间，施氮处理土壤N2O排放高峰均出现在施肥灌水后的第3天，且最高峰值达2 645 μg·m-2·h-1。郝小雨[36]等的研究发现，N2O排放高峰出现在施肥灌水后第1天，与本研究结果有所差异，其原因为秋冬季棚内温度较低，土壤N2O排放量降低且高峰期推迟[37]。DCD抑制了铵的硝化作用，导致N2O的排放强度降低。本研究中，Con+DCD和Opt+DCD的N2O排放峰值分别较Con和Opt降低了40.1%和65.6%，N2O累积排放量降低了51.2%和75.4%。

综上可知，本研究配施DCD的Con+DCD、Opt+DCD处理在产量、品质和氮肥农学效率均显著高于Con和Opt，且降低了土壤NO3--N累积、N2O排放和NH3挥发损失。其中，Opt+DCD处理在保证番茄产量、品质的同时，减少了活性氮的损失，对降低环境污染起到了一定作用，可以说是解决北方设施蔬菜生产的合理氮肥管理和DCD调控手段。

4 结论

4.1 DCD增加了温室番茄的产量，两种施氮模式（Con、Opt）下配施DCD的增产率分别为20.2%和2.4%；同时，DCD显著提高了氮肥农学效率（NAE），Con+DCD较Con、Opt+DCD较Opt的NAE分别提高了176.7%和22.3%。

4.2 DCD显著降低了番茄果实的硝酸盐含量，Con+DCD较Con、Opt+DCD较Opt番茄果实的硝酸盐含量分别降低了28.6%和19.3%。

4.3 减氮并配施DCD显著降低了土壤N2O排放速率和累积排放量，Con+DCD较Con、Opt+DCD较Opt的N2O排放峰值分别降低了40.1%和65.6%，N2O累积排放量降低了51.2%和75.4%；与Con相比，Opt+DCD的N2O排放峰值和累积排放量分别降低了90.1%和93.4%。

4.4 DCD显著降低了土壤NH3挥发损失，Con+DCD较Con、Opt+DCD较Opt的NH3挥发峰值分别降低了5.3%和38.5%，NH3挥发累积排放量降低了17.2%和21.9%；与Con相比，Opt+DCD的NH3挥发峰值和NH3挥发累积排放量分别降低了78.9%和50.3%。

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（责任编辑 李云霞）

Effects of Nitrogen Fertilizer and Dicyandiamide Application on Tomato Growth and Reactive Nitrogen Emissions in Greenhouse

YIN Xing1, ZHANG LiJuan1, LI BoWen1, LIU WenJu1, GUO YanJie1, LI YuTao2

(1College of Resources and Environmental Sciences, Agricultural University of Hebei/Key Laboratory for Farmland Eco-Environment of Hebei Province/Di Hongjie Soil and Environmental Laboratory of Agricultural University of Hebei, Baoding 071000, Hebei;2Straw Holding Co., Ltd., Beijing 100026)

【Objective】Effects of nitrogen (N) fertilizer and inhibitor (dicyandiamide, DCD) application on tomato yields, quality and reactive nitrogen loss were studied under field condition, clearing the function and nitrification inhibitory effect of DCD in greenhouse vegetable production systems, to provide scientific basis for reducing nitrogen fertilization and increasing efficiency, and prevention and control of pollution. 【Method】A field experiment was conducted in the Yongqing County of Hebei Province and the test crop was tomato. The experiment consisted of 5 N fertilization treatments with three replicates: control treatment (N0), conventional N fertilization rate (Con), conventional N fertilization plus nitrification inhibitor (Con+DCD), optimal N fertilization rate (Opt), and optimal N fertilization plusnitrification inhibitor (Opt+DCD). By field-situ tracking method, soil inorganic nitrogen, N2O emissions, ammonia volatilization loss and other indicators were measured during the top dressing of greenhouse tomato; N2O samples were measured using a gas chromatograph, and soil inorganic nitrogen samples were analyzed by using a continuous flow analytical system; ammonia volatilization samples were measured by boric acid absorption-standard acid; SAS software were applied on the yield, quality and various indicators of different treatments for variance analysis.【Result】Nitrogen fertilizer combined with DCD could increase tomato yield, namely, the Con+DCD and Opt+DCD increased the yields by 20.2% and 2.4% compared with the Con and Opt, respectively. Tomato yield of Con+DCD was significantly higher than that of the Con treatment. Simultaneously, the NAE and PFP for the Con+DCD and Opt+DCD were significantly higher than the Con and Opt. Compared with the Con and Opt, the NAE for the Con+DCD and Opt+DCD was increased by 176.7% and 22.3%, respectively. In addition, the NO3--N content in tomato was significantly decreased after combination of nitrogen fertilizer and DCD, thus, compared with Con and Opt, Con+DCD and Opt+DCD decreased the NO3--N content by 28.6% and 19.3%, respectively. There was no significant difference among other quality indicators. The NO3--N accumulation at 0-100 cm soil depth under Con+DCD and Opt+DCD treatments were 607.1 kg·hm-2and 441.8 kg·hm-2, which were 14.3% and 15.7% lower than NO3--N accumulation under Con (708.4 kg·hm-2) and Opt (524.2 kg·hm-2), respectively. N2O emission flues and ammonia volatilization rate reached peak values on second and third day after fertilization. Overall, N2O emissions and NH3volatilization loss were reduced under the DCD treatment. Compared with the Con and Opt, N2O accumulative emission and accumulative N loss by NH3volatilization for the Con+DCD and Opt+DCD decreased by 51.2%, 75.4% and 17.2%, 21.9%, respectively. 【Conclusion】Under the experimental conditions, combination of nitrogen fertilizer and DCD increased tomato yields, NAE and PFP, and decreased the NO3--N accumulation at 0-100 cm depth, emission flue of N2O and ammonia volatilization loss. Opt+DCD showed the best effect among the treatments. Therefore, reducing Nitrogen and combined application of DCD is a scientific and effective fertilizer management in greenhouse tomato production.

nitrogen fertilizer; dicyandiamide; reactive nitrogen; greenhouse tomato

10.3864/j.issn.0578-1752.2018.09.010

2017-06-29；

2017-09-29

国家科技支撑计划（2015BAD23B01）、蔬菜体系安全用药与质量控制（1004013）

尹兴，E-mail：

张丽娟，Tel：0312-7528210；E-mail：lj_zh2001@163.com