不同调理剂对菜地温室气体与土壤理化性质的影响

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氧化亚氮(N2O)、二氧化碳(CO2)和甲烷(CH4)是三种重要的温室气体。近年来,温室气体排放引起的全球变暖引发众多学者的关注。菜地高氮肥用量和频繁灌溉等管理措施造成大量的温室气体排放。探究菜地土壤温室气体排放特征及其减排措施已成为我国农业可持续发展的现实需求。本研究以北方菜地为研究对象,大田种植油菜和油麦菜两茬蔬菜。设置对照(CK)、氮肥(N)、氮肥配施双氰胺(ND)、氮肥配施生物炭(NB)、氮肥配施木醋液(NM)和氮肥配施生物菌肥(NBi)六个处理。采用静态暗箱-气相色谱法对土壤N2O、CO2和CH4进行原位采集,明确了四种调理剂对菜地温室气体排放特征、土壤理化性质和蔬菜养分含量的影响。主要结果如下:(1)相比CK,施肥可显著提高菜地土壤N2O、CO2累积排放量和全球增温潜势(GWP)。ND可显著降低因氮肥施用造成的两茬蔬菜生长期间N2O累积排放量11.6%和58.5%。ND较N降低两茬蔬菜生长期间N2O排放系数10%和64.3%。油菜生长期间NB相比N的N2O累积排放量提高31.9%,油麦菜生长期间NB相比N的N2O累积排放量降低7.3%。NB较N可降低CH4累积排放量50%和38%,但会增加CO2累积排放量,两茬蔬菜生长期间分别提高49%和5.1%。两茬蔬菜生长期间N2O排放引起的GWP占主导作用。ND较N在油麦菜生长期间可降低氮肥施用引起的GWP和温室气体强度(GHGI)。NB较N对GWP和GHGI的影响不显著。NM和NBi较N提高N2O累积排放量,对CO2和CH4排放影响不显著。(2)ND较N显著提高土壤铵态氮含量,降低土壤硝态氮含量。NB较N可显著提高土壤全氮和碱解氮含量,提高土壤有机质含量,且随生物炭施加量的累加而增加。四种调理剂对两茬蔬菜土壤p H、钾含量和磷含量无显著影响。(3)两茬蔬菜中,ND较N可提高氮肥利用率,油菜和油麦菜分别提高4.9%和5.9%。施肥可显著提高两茬蔬菜产量58.18%和36.06%以及全氮和全钾含量。油麦菜ND和NB较N显著提高蔬菜全氮含量。四种调理剂间蔬菜产量无显著差异。综上,ND可显著降低氮肥施用造成的土壤N2O累积排放和排放系数,提高两茬蔬菜土壤CO2和CH4累积排放量,且在不同蔬菜中对GWP的影响不同。NB在不同蔬菜中对土壤N2O排放影响不同,两茬蔬菜中均可降低CH4累积排放量,但会增加CO2累积排放量。NM和NBi提高N2O排放,对CH4和CO2影响不显著。施肥可显著提高蔬菜产量和养分含量,但四种土壤调理剂间蔬菜产量和养分含量差异不显著。本研究通过原位采集和长期监测的方法探究北方菜地土壤温室气体的排放特征和四种调理剂对土壤理化性质和蔬菜养分含量的影响,可为北方菜地温室气体减排和优化水肥管理提供理论依据。
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