有機肥替代部分化肥對蔬菜土壤溫室氣體排放的影響

摘要：試驗探索番茄種植過程中土壤中溫室氣體排放差異（ CO2、CH4、N2O），設(shè)置4 種不同施肥處理方法。結(jié)論：有機無機化施可以明顯促進菜地土壤中N2O 的排放；施用有機肥的CO2 排放通量，較施用化肥略有提高；有機結(jié)合無機施用，減少CH4 生成。

關(guān)鍵詞：有機無機配施、溫室氣體、番茄

有機肥的合理施用，不僅能為作物提供養(yǎng)分，而且對土壤供肥能力的提高，促進土壤的良性生態(tài)循環(huán)，具有十分重要的促進作用[1]。目前農(nóng)戶在蔬菜種植過程中，氮肥施用量較高，從而造成了土壤硝態(tài)氮的累計[2]，增加了溫室氣體的排放。但菜地土壤溫室氣體排放對有機肥的響應(yīng)研究較少。因此，在蔬菜地開展有機肥替代部分化肥的研究，不僅可以控制化肥投入，還能為蔬菜地種植節(jié)本增效、節(jié)能減排提供理論依據(jù)。

試驗以不施肥為對照，對蔬菜地土壤中單施有機肥、單施化肥、有機無機肥配施施肥模式下溫室氣體（CO2、CH4、N2O）排放量的差異進行研究，為合理施肥、減少溫室氣體排放提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗選地

哈密市伊州區(qū)回城鄉(xiāng)選擇肥力適中地塊。

1.2 試驗材料

供試材料：西紅柿供試肥料：重過磷酸鈣、大量元素水溶肥（18-18-18）、礦源黃腐酸鉀（黃腐酸脲鉀≥70%、N≥23%、K2O≥6%）、有機水溶肥。

1.3 試驗設(shè)計

試驗設(shè)4 個處理，對照處理（CK、不施肥）、單施有機肥（OrgOFnic fertilizer，OF）、單施化肥處理（InorgnOFic fertilizer，IF）、有機無機肥配施（OrgOFnic fertilizer OFnd InorgnOFicfertilizer，OIF）。行距1.2米，株距0.4米。各處理的農(nóng)事管理、病蟲防治等技術(shù)相同。

3月30日施基肥，5月4日插秧，7月5日收獲。

1.4 指標測定及取樣方法

利用靜態(tài)箱—氣相色譜法測定溫室土壤中CO2、CH4、N2O氣體排放通量[3]，歷時5個月的測定。采集關(guān)箱后0、10、20、30分鐘氣體樣品，密封寄送實驗室。

1.5 數(shù)據(jù)處理

通過Excel 2021對試驗數(shù)據(jù)處理分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對西紅柿土壤溫室氣體排放的影響

2.1.1 土壤中N2O排放特征：由圖1可知，各處理土壤N2O排放通量季節(jié)性變化規(guī)律基本一致，表現(xiàn)為前期降低，中期在較低水平，后期略有回升的排放格局。6月14～28日，每次施肥灌水后，OIF、IF處理土壤中N2O排放通量隨時間推移逐步下降，CK處理逐步上升；7月6日，施肥灌水后，OIF、OF土壤處理N2O排放通量隨時間推移呈現(xiàn)下降趨勢，IF 處理及CK 表現(xiàn)為先下降再上升；7月20日至8月10日，施肥灌水后，OF、OIF處理土壤中N2O排放通量呈現(xiàn)平緩上升趨勢，IF處理土壤N2O排放通量呈迅速上升趨勢，8月21日，施肥灌水后，OF、OIF、CK處理土壤N2O排放通量呈下降趨勢，IF處理土壤N2O排放通量則表現(xiàn)為先上升后下降。

觀測期內(nèi)，OIF處理土壤N2O排放通量最高，其次是IF處理，CK土壤排放通量最低。說明，有機無機配施促進土壤N2O排放。

2.1.2 土壤中CO2排放特征：如圖2所示，各處理土壤CO2排放通量的變化規(guī)律基本一致，土壤CO2排放通量隨著施肥后時間的推移，逐漸降低。施肥處理后，施肥處理土壤CO2排放通量都明顯升高，不施肥處理土壤CO2排放通量在整個生育期變化趨勢基本相同，其間的波動可能是受土壤溫度及土壤水分含量的影響。

6月14～28日觀測土壤CO2 排放通量逐漸下降，表現(xiàn)為處理OIF＞處理IF＞處理OF＞CK；7月6日至8日，OIF處理及CK處理土壤CO2排放通量隨時間推移逐步降低，OF處理及IF處理則表現(xiàn)為先上升后下降，于施肥后第二天達到峰值；7月20日至8月10日，各處理CO2排放通量隨著施肥后時間的推移，逐漸降低。

總體來看，OIF處理土壤中CO2排放通量顯著高于其他處理。7月6日土壤中CO2排放通量最高，該時期，西紅柿已開始成熟，作物生物量大，外界氣溫度高，致使土壤及西紅柿呼吸作用增強，CO2排放量增加[4]。

2.1.3 土壤中CH4排放特征：由圖3可以看出，西紅柿地CH4排放通量較小，且排放無明顯規(guī)律。西紅柿生育期內(nèi)各處理對CH4的源、匯效應(yīng)交替出現(xiàn)，各處理CH4 排放通量變化范圍為-3.67～3.08mg?m-2?h-1。OIF處理下CH4排放通量隨時間推移逐步升高（除6月26日外），其它各處理則隨時間推移呈不同變化規(guī)律。

6月14日施用肥料后，OF處理的CH4排放通量表現(xiàn)為先升后降的變化趨勢，OIF、CK處理表現(xiàn)為先降后升的變化趨勢；6月26日追施肥料后，OF、OIF處理的CH4排放通量表現(xiàn)為先降后升的變化趨勢，IF處理的CH4排放通量表現(xiàn)為逐步上升的變化趨勢；7月6日追施肥料后，OF、OIF處理的CH4排放通量呈上升趨勢，IF處理呈下降趨勢；7月20日至8月21日，除CK處理外，其它處理在追施肥料后，CH4排放通量均有所回升。

從西紅柿全生育期來看，OIF處理的CH4排放通量低于其他處理，說明有機無機配施可以降低土壤CH4排放。

3 結(jié)論

本研究表明，施肥可以促進菜地土壤N2O的排放，有機無機配施能明顯促進菜地土壤N2O的排放，而單施化肥或單施有機肥的促進作用相對較小。土壤中CO2氣體主要來自植物根系呼吸，以及微生物對土壤有機碳的分解[5]。

本次試驗中，有機無機配施及單施有機肥處理，CO2排放通量明顯要高，同賈俊香等人研究結(jié)果類似，施用有機肥促進土壤排放CO2[6][7]，這可能是由于施用有機肥能顯著增加土壤微生物量及微生物活度，從而促進土壤呼吸強度。

番茄生育期內(nèi)，OF、OIF處理的CH4排放通量略低于CK處理，IF處理的CH4排放通量略高于CK處理。在西紅柿生長前期，各處理均為CH4的吸收匯，生長后期，以O(shè)F處理為CH4的主要排放源。由此可見，有機無機配施對菜地CH4減排效果更佳。

參考文獻

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[6] 賈俊香，熊正琴，馬智勇，等.生物炭與有機肥配施對菜地溫室氣體強度的影響[J].應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報，2020，26（01）：74-80.DOI：10.19675/j.cnki.1006-687x.2019.03007

[7] 劉杏認，張星，張晴雯，等.施用生物炭和秸稈還田對華北農(nóng)田CO_2、N_2O排放的影響[J].生態(tài)學(xué)報，2017，37（20）：6700-6711.