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近年来我国蔬菜种植面积逐年增加,且具有复种指数高、水肥投入高以及农事操作频繁等特点,长期集约化种植造成了菜地土壤退化、温室气体大量排放以及氮素利用率(NUE)低下等问题。氮肥施用能够增加土壤无机氮的含量,影响作物的产量以及土壤理化性质。同时,长期的氮肥投入是土壤氧化亚氮(N2O)排放以及农业土壤碎态氮淋溶的重要因素;生物炭由于可以影响农田土壤氮素的转化和土壤质量,实现固碳减排,在近些年来被广泛应用于各类农业生态系统减排增产试验。因此,有必要综合研究生物炭对集约化蔬菜生产菜地减排增产和土壤修复效果,实现集约化蔬菜生产的可持续发展。试验研究分为以下三个部分:(1)在南京郊区集约化菜地生态系统进行连续两年半共九季蔬菜的田间原位监测,设置包括三个氮肥水平(0,1241和1654 kgNhm-2 a-1)和三个生物炭水平(0,20和40 thm-2)共九个处理,通过田间试验研究施用不同水平生物炭(Bc)与氮肥(N)对菜地土壤理化性质以及菜地土壤剖面无机氮的空间分布的影响；(2)采用静态暗箱-气相色谱法,对菜地N20排放以及蔬菜产量进行田间周年原位监测,研究菜地N2O排放和氮素利用率对生物炭与氮肥施用的动态响应；(3)针对集约化蔬菜生产过程中土壤退化问题,通过为期44天的强还原土壤灭菌法(RSD法)田间试验,研究施用生物炭对退化菜地土壤理化性质、土壤无机氮动态和修复过程中的综合温室效应的影响。主要结果如下:1.九季蔬菜连续观测期内,施用氮肥显著增加了土壤全氮(TN)1.9-25.0%、土壤电导率(EC)17.2-241.1%、土壤容重0.75-9.3%和土壤有机质含量7.1-23.4%,并且显著减少了 0.10-1.19个单位的土壤pH值;生物炭的施用显著增加了菜地土壤全氮0.6-16.6%和土壤有机质含量4.2-48.3%,并且显著降低了土壤电导率和土壤容重。生物炭的施用在不施用氮肥的菜地土壤中显著增加了 0.11-0.23个单位的土壤pH,而在施用氮肥的处理中,生物炭的施用显著降低了 0.02-0.23个单位的土壤pH。除此之外,氮肥施用显著增加了菜地土壤剖面各土层的无机氮含量,而生物炭施用增加了菜地土壤表层土(0-20 cm)的无机氮含量,但是显著降低了其他土层的无机氮含量。2.九季蔬菜连续观测期内,氮肥的施用分别显著增加了菜地N20排放量50.8-158.8%和N2O排放系数8.6-124.6%。与此相反,生物炭的施用显著降低了菜地N20排放量4.2-38.9%、N20排放系数15.9-66.6%。各蔬菜季菜地N20排放对生物炭和氮肥的施用存在动态响应,即氮肥显著增加了各蔬菜季菜地N2O排放量,而生物炭对第1季到第4季的N2O排放量无显著影响,但显著降低了第5季到第9季各蔬菜季菜地N2O排放量。3.九季蔬菜连续观测期内,氮肥的施用分别显著增加了蔬菜产量4.3-39.3%和单位产量N20排放量13.8-130.6%;菜地氮肥利用率较低,变化范围为0.4-12.6%;大量的氮肥投入导致在第7季到第9季的蔬菜产量显著降低,并且降低了蔬菜生产的氮肥偏生产力(PFPN),而不同施氮水平对菜地氮素利用率无显著影响。此外,生物炭的施用显著增加了蔬菜产量7.7-43.8%,因此显著降低了单位产量N2O排放量13.8-53.1%,并且氮肥偏生产力及氮素利用率随着生物炭施用量的增加而显著上升。菜地氮肥偏生产力和氮素利用率对生物炭和氮肥的施用存在动态响应。与N1水平相比,N2施氮水平在第5季、第6季和第8季蔬菜种植的过程中显著降低了 PFPN,在其余蔬菜季对PFPN无显著影响,而生物炭的施用显著增加了各蔬菜季的PFPN;此外,与N1水平相比,N2施氮水平在第2季、第6季、第7季、第9季蔬菜种植的过程中显著降低了 NUE,对其余蔬菜季NUE无显著影响。而生物炭的施用显著增加了第2季到第5季以及第8季和第9季蔬菜的NUE,而对其余蔬菜季的NUE无显著影响。4.与CK相比,应用RSD法能够显著降低退化莱地土壤中硝态氮含量51.4-67.3%和土壤电导率9.3-14.1%,并且显著提高7.9-11.7%菜地土壤pH和7.9-13.9%菜地土壤阳离子交换量(CEC);与CF相比,施用生物炭能够更显著的降低退化菜地RSD法土壤硝态氮含量和电导率,并且增加土壤pH和阳离子交换量。应用RSD法修复菜地土壤显著增加了莱地综合温室效应64.1-130.1%,而施用生物炭能够降低退化菜地RSD法土壤修复过程中综合温室效应20.7-28.7%。因此,本研究表明,在集约化蔬菜生产过程中,氮肥的大量施用造成菜地土壤退化、菜地N2O大量排放和氮素利用率低下等问题。生物炭的施用能够改善土壤理化性质,并且可以通过蔬菜生产的减排增产从而增加蔬菜生产氮素利用率。各蔬菜季菜地N20排放和氮素利用率对生物炭与氮肥的施用存在动态响应。应用RSD法能够显著改善退化菜地土壤的土壤质量,而施用生物炭能更有效改良退化菜地RSD法土壤,是一种合理的修复退化土壤的措施。