秸秆还田对集约化管理下的保护性蔬菜土壤中肥料引起的氮氧化物排放的潜在双重影响

《Journal of Soil Science and Plant Nutrition》：Potential Dual Effect of Straw Incorporation on Fertilizer-induced Nitrous Oxide Emissions in Intensively Managed Protected Vegetable Soils

秸秆还田对保护地土壤N?O排放的影响及NO??预测机制研究

　　

摘要

秸秆还田是一种广泛采用的措施，旨在提高土壤肥力并减少温室气体排放。本研究旨在量化6年秸秆还田对不同尿素氮（urea-N）施用量下保护性蔬菜土壤中N?O排放的影响，并探讨土壤中NO??浓度是否能够预测N?O的通量。实验在实验室中进行，尿素氮的施用量为0、20、40、80和120毫克/千克土壤。通过自动化培养系统动态监测土壤中的N?O、二氧化碳（CO?）和氧气（O?）浓度，同时定期测量铵离子（NH??）、亚硝酸盐（NO??）和硝酸盐（NO??）的浓度。尿素氮的添加显著增加了土壤中的N?O通量，其累积排放量随尿素氮施用量的增加而呈指数级增长。秸秆还田显著降低了NH??浓度，但增加了NO??的积累并延长了其滞留时间。在低尿素氮施用量（≤40毫克/千克）时，秸秆还田显著减少了N?O的累积排放量以及肥料引起的N?O排放因子（EF）；而在高尿素氮施用量（>80毫克/千克）时，这种效果则相反，表明秸秆还田对肥料引起的N?O排放具有明显的剂量依赖性双重影响。累积CO?排放量与尿素氮施用量呈线性增长，秸秆还田在所有氮水平下均提高了平均CO?通量并加速了O?的消耗。无论是否采用秸秆还田，土壤中的NO??浓度都是预测N?O通量变化的主要指标。将秸秆还田与减少尿素氮施用量相结合，可以在集约管理的保护性温室蔬菜系统中降低N?O排放；然而，高氮投入可能会抵消这一效果，因此需要制定基于施用量的优化秸秆-肥料策略。