有机肥与无机肥配施对菜地土壤N2O排放及其来源的影响

2018-08-15邓海军吴晓平谭志雄

江西农业 2018年1期

邓海军吴晓平谭志雄

农业生产所用氮肥是陆地产生N2O的主要原因所在，其中蔬菜种植所用氮肥量较大，通过加大对菜地土壤N2O排放来源及变化的研究，合理控制有机肥和无机肥比例，可以有效减少农业生产所产生的N2O排放量。

1 有机肥与无机肥配施概述

在种植蔬菜时，使用有机肥和无机肥，后者产生的N2O会高出前者的6．6倍，并且菜地N2O排放量会随着有机肥比例的增大而升高。同时，在两者配施7 d内，N2O排放量比例及SP最高分别为79%和7%，且比率呈上升趋势。分别对菜地施加有机肥和无机肥，则两者的硝化情况和SP率分别为53%、71%和16%和24%。这就表明使用有机肥可以降低菜地土壤N2O的排放量。

2 试验设计

此次试验菜地土壤pH为8．02，有机质质量分数、全氮质量分数、NH4+-N质量分数、NO3--N质量分数分别为14.8、0.39、1.83、13.29 g/kg。采用五点法采集菜地土壤样本，风干7 d后进行细筛，土粒最大粒径为2 mm，混合搅拌后作备用。试验设置5个组别，处理方法分别为纯有机肥、有机肥∶无机肥=80%∶20%、有机肥∶无机肥=50%∶50%、纯无机肥及不施肥。施肥量为600 kg/hm2，含水率为60%，并反复测试3次。

将样本土壤肥料混合均匀后，保持所处环境温度不变进行试验，在前3 d以及之后每隔1 d，共对5个试验组别的土壤及气体进行9次收集和检测。试验过程中，土壤样本需放置在瓶中进行真空密封处理，向其中注入氮气和氧气比例为27∶6的空气，保持试验温度不变，2 h后用2个经过真空处理的、容量为20 mL的瓶子，从培养瓶中采集40 mL气体。而土壤中氮元素的含量检测需在-20 ℃条件下进行[1]。

此次试验所需测定的项目，主要包括N2O排放速率和累积排放量，土壤中NH4+-N和NO3--N含量，N2O同位素特征值、N2O来源贡献率等。得到各项数据后，分别用Microsoft Excel 2010、SAS 8.2和Sigmaplot 12.8软件，完成数据的处理、统计和画图。再使用LSD法对处理间的差异显著性进行比较，得出最终结论。

3 结果与分析

首先，5个试验组别的N2O排放速率变化情况大致相同，在前一两天内达到最大值，之后呈下降趋势。施加有机肥和无机肥时，前者N2O排放在初期较为明显，而后者N2O排放更加持久。纯有机肥、80%有机肥和50%有机肥处理的3组试验土壤，其N2O排放速率分别对应在第3 d、第7 d和第18 d下降至93%、84%和72%。从N2O的累计排放量来看，随着无机肥所占比例的增大而升高，5个试验组别土壤中N2O的累计排放量分别为 6．43、21．16、41．79、42．63 mg/kg 和4．42 mg/kg。50%无机肥处理和纯无机肥处理N2O的累计排放量显著高于纯有机肥处理和无肥料处理。

其次，5个试验组别NH4+含量整体降低，但是其含量与无机肥含量成正比关系。与不施肥试验组相比，纯有机肥组别NH4+含量变化基本一致，20%无机肥和50%无机肥组别NH4+含量分别在第9 d和第18 d接近CK值，而纯有机肥组别NH4+含量始终高于CK值。同时，有无机肥组别NO3-的含量从第2天后开始持续增大，而纯有机肥组别NO3-的含量始终减小，试验过程中NO3-含量最高及最低的组别，分别为50%无机肥和纯有机肥。采用相关性比较法，分析NH4+含量和NO3-含量与N2O排放速率的关系，可知N2O排放速率受NH4+含量影响较大，会随其增大而加快[2]。

另外，5个试验组别的SP大小变化趋势相同，都是先增大后减小。前一周SP较小，每个组别SP的最小值都出现在前2 d。在生成的N2O中，由硝化作用产生的含量所占比例为17．0%～20．9%。7 d后SP变大，并且在9～15 d均出现了最大值，由硝化作用产生的含量所占比例为67．7%～100．0%。与不施肥组别相比发现，硝化作用会因无机肥而减弱，因有机肥而增强。根据SP加权平均值可知，5个试验组硝化作用贡献率依次为71．35%、60．99%、54．42%、47．02%和53．52%。表明硝化作用对N2O排放的贡献会受到施肥种类及比例的影响。