控释氮肥与水溶肥配施减少设施土壤N2O排放的机理

【目的】控制N2O排放是提高氮肥利用和环境效益的一个重要任务。在滴灌条件下,研究以控释氮肥替代尿素基施减少设施土壤N2O排放的机制,并探讨减少氮肥投入的可能性。【方法】在大棚内布设小区试验,供试番茄品种为‘盛世辉煌’,氮肥40%基施,60%分3次随水滴灌追施。试验以不施氮肥为对照(CK),设:常规化肥用量(基施尿素,总N量440 kg/hm^2,U);常规化肥用量减氮20%(基施尿素,总N量376 kg/hm^2,-20%U);控释氮肥常规用量(基施控释氮肥,总N量440 kg/hm^2,CRU);控释氮肥常规用量减氮20%(基施控释氮肥,总N量376 kg/hm^2,-20%CRU)4个处理。施底肥后15天内每天取气体样1次;追肥后每2天取气体样1次,连续取样3次;其余时间间隔5~7天取气体样1次。静态箱-色谱法测定土壤N2O排放通量;在定植后40、80和120天取土样测定土壤理化性质;用实时荧光定量PCR检测相关功能基因数量变化;收获后测产。【结果】控释氮肥与水溶肥配施导致基肥N2O排放峰值出现时间从第8~13天延迟到第28~32天,并且显著降低了其N2O排放峰值,所有处理追水溶肥后均在3~5天出现N2O排放峰值,而控释氮肥与水溶肥配施降低了此阶段N2O排放峰值。相同氮肥施用量条件下,控释氮肥与水溶肥配施显著降低了基肥期土壤N2O排放通量和累积排放量,降低了追肥期土壤N2O排放通量和累积排放量,显著降低了番茄生长季土壤NH4+-N和NO3−-N含量与微生物功能基因AOA amoA、AOB amoA和nirK数量,降低了nirS数量。与U处理相比,CRU处理增加番茄产量和经济效益,生长季土壤N2O累积排放量减少了24.8%,差异显著,同时显著降低了N2O排放强度;与-20%U处理相比,-20%CRU处理增加番茄产量和经济效益,N2O累积排放量减少了22.1%,亦显著降低了N2O排放强度(P<0.05)。【结论】在常规用氮量和减氮20%用量下,以缓释氮肥代替尿素基施,不仅可显著增加番茄的产量和效益,还显著推迟了番茄生长初期N2O释放高峰的出现,减少了整个生育期N2O的排放强度和累积排放量。其主要原因在于缓释氮肥有效控制了土壤中NH4^+-N和NO3^--N含量的变化,进而减少了与硝化和反硝化相关的微生物数量。在使用缓释肥做基肥时,适当减少氮肥投入不会降低番茄的产量。