控釋氮肥與水溶肥配施減少設(shè)施土壤N2O排放的機理

王學(xué)霞，曹 兵*，梁紅勝，王甲辰，陳延華，劉東生，岳健權(quán)

（1 北京市農(nóng)林科學(xué)院植物營養(yǎng)與資源研究所，北京 100097；2 北京市緩控釋肥料工程技術(shù)研究中心，北京 100097；3 內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，呼和浩特 010011；4 大連海事大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，遼寧 116026）

氧化亞氮(N2O)是大氣中最主要的溫室氣體之一，對全球變暖的總貢獻率可達到6%[1]。農(nóng)業(yè)系統(tǒng)每年向大氣中排放的N2O約占全球人為排放總量的60%，成為重要的N2O排放源[2]。隨著我國農(nóng)業(yè)供給側(cè)改革和蔬菜需求量增長，設(shè)施蔬菜種植面積逐年增加，到2016年設(shè)施菜田超過400萬hm2，成為我國農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)主要組成部分。設(shè)施菜田高水氮投入導(dǎo)致土壤酸化、硝態(tài)氮積累[3-4]及土壤生物組成改變[5-6]，對設(shè)施土壤生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響。設(shè)施菜地生態(tài)系統(tǒng)高溫、高濕環(huán)境有利于土壤礦化作用、硝化作用和反硝化作用等各種土壤氮素轉(zhuǎn)化反應(yīng)的發(fā)生[7-9]，為土壤N2O的產(chǎn)生創(chuàng)造了有利條件；同時高氮肥的施入會給微生物的活動提供反應(yīng)底物，從而加速N2O的產(chǎn)生與釋放[10]，導(dǎo)致我國設(shè)施蔬菜土壤N2O排放量占到農(nóng)業(yè)系統(tǒng)排放總量的10%～12%[11]，成為我國農(nóng)業(yè)溫室氣體排放重要排放源和增加源。因此，我國設(shè)施土壤N2O減排對減緩全球氣候變化具有重要意義。

氮素在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中起著重要作用，是作物產(chǎn)量提升的關(guān)鍵驅(qū)動力。農(nóng)田系統(tǒng)中50%的N2O排放量與土壤氮肥的施用有關(guān)[12]。氮肥施入后土壤中NH4+和NO3-濃度迅速增加，作為土壤硝化和反硝化作用的主要底物，其迅速增加必然導(dǎo)致硝化和反硝化過程加劇，進而使其產(chǎn)物N2O產(chǎn)生量增加。國內(nèi)外眾多研究均表明，控釋氮肥可以調(diào)控尿素溶出，降低硝化微生物amoA基因及反硝化nirS、nirK基因數(shù)量[13]，在減少大田和菜田氮素?fù)p失和促進作物生長方面作用效果顯著[5,14]。Bruce等[15]基于大數(shù)據(jù)的Meta分析結(jié)果表明，緩控氮肥在一定程度上降低土壤N2O排放；Gao等[16]通過大田和盆栽控制試驗發(fā)現(xiàn)，緩控釋氮肥處理，玉米-小麥輪作系統(tǒng)土壤的N2O排放降低了32.1%；朱永昶等[17]研究證實水稻和玉米田施加緩控釋氮肥后均顯著降低了土壤N2O排放通量；Tian等[18]研究發(fā)現(xiàn)控釋氮肥不僅增加產(chǎn)量，而且降低灌溉期N2O排放。而當(dāng)前關(guān)于控釋氮肥對設(shè)施菜田土壤N2O排放研究較少[8]，因此加強該方面的系統(tǒng)研究，為設(shè)施土壤N2O減排提供依據(jù)。

當(dāng)前設(shè)施蔬菜種植主要是采用有機肥和化肥作為底肥，生長期追加水溶肥的施肥模式，這種施肥方式導(dǎo)致土壤N2O排放峰主要出現(xiàn)在底肥施加后5～10天和追肥后的3～5天[19]，特別是在生長季前期，由于有機肥和尿素的底施使得該時期N2O排放峰值占全年排放總量的50%以上，因此，減少氮肥底施期N2O排放成為設(shè)施N2O減排的關(guān)鍵。目前，關(guān)于減少設(shè)施農(nóng)田土壤N2O排放的研究主要集中在氮肥減量、尿素與硝化抑制劑配施等方面[8,20-22]，而關(guān)于控釋氮肥替代普通尿素，后期追加水溶肥配施這種模式對設(shè)施農(nóng)田土壤N2O排放影響的研究還比較少。為此，本研究基于連續(xù)3年的設(shè)施菜田定位試驗，研究控釋氮肥(作為底肥)與水溶肥配施模式下土壤N2O排放動態(tài)、N2O排放強度、土壤理化性質(zhì)及土壤微生物的變化，探明控釋氮肥與水溶肥配施對設(shè)施菜地土壤N2O排放的影響及其影響因素，為設(shè)施農(nóng)田土壤N2O減排提供依據(jù)，同時也是我國設(shè)施農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展需要。

1 材料與方法

1.1 試驗設(shè)計

試驗地點為北京延慶綠富隆農(nóng)業(yè)園內(nèi)溫室(N 40°30′15″、E 116°05′45″)。種植作物為番茄‘盛世輝煌’，2018年3月14日移栽，生長期120天。種植模式為春茬種植番茄，秋冬茬種植油麥菜、生菜等葉菜。試驗土壤基礎(chǔ)理化性質(zhì)：pH=7.6、有機碳27.4 g/kg、全氮3.1 g/kg、NO3--N 53.3 mg/kg、NH4+-N 2.3 mg/kg、有效磷186 mg/kg、速效鉀342 mg/kg。試驗共設(shè)5個處理，分別為不施氮對照(CK)、化肥常規(guī)用量(U)、化肥常規(guī)用量減氮20%(-20%U)、控釋氮肥常規(guī)用量(CRU)、控釋氮肥常規(guī)用量減氮20%(-20%CRU)。每個處理4個重復(fù)(小區(qū))，共20個小區(qū)。每個小區(qū)面積為15 m2(3 m×5 m)，小區(qū)間隔0.5 m，隨機區(qū)組排列。除對照外，所有處理基施有機肥N 120 kg/hm2，P2O5100 kg/hm2和鉀肥K2O 300 kg/hm2?；食Ｒ?guī)用量為N 320 kg/hm2，減氮20%處理總化肥氮量為256 kg/hm2。總氮肥量的40%基施，60%追施?；侍幚砘┑蕿槟蛩?，控釋氮肥處理中的基施氮肥由尿素改為控釋尿素(北京市農(nóng)林科學(xué)院植物營養(yǎng)與資源研究所研制，釋放周期60天，含氮42.0%)，追施肥4個處理一致。在番茄定植后的42、72和87天分別進行第1次、第2次與第3次的水溶肥追肥，分別對應(yīng)追高氮水溶肥(N∶P2O5∶K2O=30∶10∶10)、高鉀水溶肥(N∶P2O5∶K2O=15∶5∶30)、高氮水溶肥，追肥隨滴灌進行。減肥處理中，按照常規(guī)用量，所有基肥和3次追施都減少20%，具體施肥量見表1。

1.2 土樣采集

在番茄定植后40、80、120天進行土壤取樣。取樣方法為每個小區(qū)按照‘S’字型取樣，用直徑3.0 cm土鉆取土壤，土壤取樣深度為0—20 cm，每個小區(qū)用土鉆取5鉆充分混勻后作為一個樣品，土壤樣品分為三部分，一部分用于分析土壤理化性狀，一部分于4℃冰箱保存用于檢測NH4+-N和NO3--N含量，一部分于-80℃冰箱保存用于微生物數(shù)量分析。

表1 各處理具體氮肥和用量(N kg/hm2)Table 1 Details of nitrogen application amount in each treatment

1.3 測定方法

利用pH計測定土壤pH(PHS-3C型，上海儀電科學(xué)儀器有限公司，水土比5∶1)；有機碳采用元素分析儀(Vario EI，Elementar，German)測定；全氮采用半微量凱氏定氮法測定；NH4+-N和NO3--N采用流動分析儀(Auto Analyzer 3，SEAL，German)檢測。

利用實時熒光定量PCR儀(7500 Real Time PCR System，Applied Biosystem，USA)對硝化反應(yīng)功能基因(amoA)和反硝化功能基因(nirS、nirK)的保守區(qū)進行擴增，目標(biāo)基因和引物見表2。

表2 標(biāo)靶基因和熒光定量PCR引物Table 2 Target genes and primers used in fluorescent quantitative PCR

采用靜態(tài)箱法收集氣體樣品。靜態(tài)箱采用不透明的PVC板制作，其規(guī)格為長50 cm、寬50 cm、高54 cm。測定前24 h將水槽底座插入土壤中5 cm，取樣時將靜態(tài)箱置于水槽底座中形成密閉空間，分別在0、5、15、30 min后用密封氣瓶收集箱內(nèi)氣體。具體取樣時間為：施底肥后15天內(nèi)，每天取樣1次；追肥后每2天取樣1次，連續(xù)取樣3次；其余時間間隔5～7天取樣1次。取樣時間均為上午9:00—11:00。采用GC-ECD法測定樣品中的N2O濃度。氣相色譜儀為HP7890N，由Agilent公司提供，測定溫度為330℃，色譜柱為PorpakQ，柱溫70℃，載氣為高純N2，每檢測10個樣品使用標(biāo)準(zhǔn)氣體標(biāo)定氣相色譜儀，測定的相對誤差控制在2 %以內(nèi)。

N2O排放通量計算公式：

式中，F(xiàn)表示N2O排放通量[μm/(m2·h)]；ρ表示標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下N2O-N的密度；V為采樣箱體積(m3)；A為采樣水槽底座內(nèi)土壤表面積(m2)；ΔC/Δt表示氣體的排放速率，即對每個小區(qū)每次采集的4個樣品的氣體濃度與時間進行的線性回歸，回歸方程的系數(shù)就是ΔC/Δt；T為采樣箱內(nèi)溫度(℃)。

N2O累積排放量計算公式：

式中，CF為N2O氣體的累積排放量(N kg/hm2)；Fi為第i次測定N2O氣體的排放通量；24為每天排放通量換算系數(shù)；(ti+1-ti)為連續(xù)2次測定間隔天數(shù)；n為觀測總次數(shù)；f為單位換算系數(shù)10-5。

式中，N2O排放強度EI是單位產(chǎn)量的N2O排放量(N kg /t)；I為N2O排放總量(N kg/hm2)；Y為番茄產(chǎn)量(t/hm2)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用SPSS 22.0軟件進行單因素方差分析(one-way analysis of variance)，差異顯著性水平為0.05水平，數(shù)據(jù)均為平均數(shù) ± 標(biāo)準(zhǔn)誤。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對番茄產(chǎn)量和經(jīng)濟效益的影響

圖1可見，與U處理相比，CRU處理番茄產(chǎn)量增加了20.2%；與-20%U處理相比，-20%CRU處理番茄產(chǎn)量增加了15.0%，均未達到顯著水平(P＞0.05)，控釋氮肥顯示出增產(chǎn)趨勢。

設(shè)施番茄經(jīng)濟效益5個處理呈現(xiàn)為CRU＞-20%CRU＞U＞-20%U＞CK(表3)。其中，與U處理相比，CRU處理經(jīng)濟效益提高了15.5%；與-20%U處理相比，-20%CRU處理經(jīng)濟效益提高了16.6%，因此，與底肥施用尿素處理相比，控釋氮肥水溶肥配施處理提高了設(shè)施番茄經(jīng)濟效益。-20%U處理與U處理相比，經(jīng)濟效益降低了8.2%，與CRU相比，經(jīng)濟效益降低了20.5%，由此，減氮20%在一定程度上降低了番茄經(jīng)濟效益。

圖1 不同處理番茄產(chǎn)量Fig.1 Tomato yield under different treatments

表3 不同處理番茄經(jīng)濟效益(yuan/hm2)Table 3 Economic benefits of tomato production under different treatments

2.2 土壤N2O排放動態(tài)變化

基肥期，U和-20%U處理N2O排放峰出現(xiàn)在8～13天，而CRU和-20%CRU處理的N2O排放峰出現(xiàn)在28～32天(圖2)。追肥后，U、-20%U、CRU、-20%CRU處理N2O排放峰均出現(xiàn)在3～5天(圖2)。

生長初期(定植后0～4 0天，追肥前)，U和-20%U處理N2O平均排放通量分別顯著高于CRU和-20%CRU處理(P＜0.05)(圖3)；與U處理相比，-20%U處理土壤N2O平均排放通量降低了16.8%，CRU處理降低了44.0%(P＜0.05)；與-20%U處理相比，-20%CRU處理N2O平均排放通量降低了29.5%(P＜0.05)。生長中期(定植后40～80天)，與U處理相比，-20%U和CRU處理土壤N2O平均排放通量分別降低了10.6%和17.6%，差異不顯著；與-20%U相比，-20%CRU處理N2O平均排放通量降低了14.2%，差異也未達到顯著。生長末期(80～120天)，與U處理相比，-20%U和CRU處理土壤平均N2O排放通量降低了9.3%和13.0%，差異不顯著；與-20%U處理相比，-20%CRU處理N2O平均排放通量降低了13.0%，差異也未達到顯著。

圖2 不同處理N2O排放通量動態(tài)變化Fig.2 Dynamics changes of N2O emission fluxes under different treatments

圖3 不同處理番茄各生長期土壤N2O排放通量與累積排放量Fig.3 N2O emission fluxes and N2O accumulation emissions at different growth period of tomato under different treatments

不同處理N2O累積排放量變化趨勢與其排放通量變化趨勢一致。番茄生長初期(0～40天)，與U處理相比，-2 0%U處理N2O排放積累量降低了17.3%，CRU處理降低了31.8%(P＜0.05)；與-20%U相比，-20%CRU處理N2O累積排放量降低了29.0%(P＜0.05)(圖3)。生長中期(40～80天)，與U處理相比，-20%U和CRU處理土壤N2O累積排放量分別降低了9.8%和18.1%；與-20%U相比，-20%CRU處理N2O累積排放量降低了15.8%。生長末期(80～120天)，與U處理相比，-20%U和CRU處理N2O累積排放量降低了8.1%和9.6%；與-20%U相比，-20%CRU處理N2O累積排放量降低了16.1%。因此，控釋氮肥與水溶肥配施及減氮20%降低了N2O排放通量和N2O累積排放量。

整個番茄生長季，N2O累積排放量、N2O排放強度表現(xiàn)出相同趨勢，均呈現(xiàn)為CK＜-20%CRU＜CRU＜-20%U＜U(表4)。與U相比，-20%U處理降低了N2O累積排放量、N2O排放強度，差異不顯著，CRU處理顯著降低了N2O累積排放量和排放強度(P＜0.05)。與-20%U相比，-20%CRU處理顯著降低了N2O累積排放量和排放強度(P＜0.05)。因此，控釋氮肥與水溶肥配施及減氮20%均降低了N2O累積排放量和N2O排放強度。

2.3 土壤理化性質(zhì)與微生物功能基因變化

不同處理土壤pH變化不明顯(表5)。與CK處理相比，U、-20%U、CRU、-20%CRU處理顯著增加了土壤有機碳、全氮、NH4+-N和NO3--N含量(P＜0.05)。與U相比，-20%U、CRU處理顯著降低了NH4+-N和NO3--N含量(P＜0.05)。

表4 不同處理下土壤N2O累積排放量和排放強度Table 4 N2O emission accumulation and emission intensity of N2O under different treatments

微生物功能基因AOAamoA、AOBamoA、nirS和nirK數(shù)量變化趨勢一致，呈現(xiàn)為CK＜-20%CRU＜CRU＜-20%U＜U(圖4)。與U處理相比，-20%U、CRU處理分別顯著降低了AOAamoA和AOBamoA基因數(shù)量19.2%、31.3%和21.5%、45.2%(P＜0.05)。與-20%U相比，-20%CRU處理顯著降低了AOAamoA和AOBamoA基因數(shù)量30.0%和47.0%(P＜0.05)。與U處理相比，-20%U、CRU處理nirS和nirK基因數(shù)量分別降低了12.2%、19.4%和35.0%、48.1%(P＜0.05)；與-20%U相比，-20%CRU處理nirS和nirK基因數(shù)量降低17.5%和31.3%(P＜0.05)。因此，基施控釋氮肥以及減施氮肥20%可降低土壤中NH4+-N和NO3--N含量以及功能基因AOAamoA、AOBamoA、nirS和nirK數(shù)量。

2.4 影響土壤N2O排放的因素

通過對環(huán)境因子與土壤N2O排放通量相關(guān)分析，得出土壤養(yǎng)分有機碳、全氮、NH4+-N、NO3--N含量與土壤N2O排放通量之間關(guān)系密切(R2值為0.511～0.751)，均呈現(xiàn)顯著正相關(guān)關(guān)系(P＜0.01)(圖5)。參與硝化與反硝化作用的關(guān)鍵基因A OAa m o A、AOBamoA、nirS和nirK數(shù)量與土壤N2O排放通量之間關(guān)系密切(R2值為0.786～0.867)，均呈顯著正相關(guān)關(guān)系(P＜0.001)(圖5)。因此，控釋氮肥與水溶肥配施通過改變設(shè)施土壤有機碳、全氮、NH4+-N、NO3--N以及參與硝化與反硝化作用的關(guān)鍵基因而影響土壤N2O排放。

3 討論

3.1 控釋氮肥與水溶肥配施條件下N2O排放特征及影響因素

土壤N2O的產(chǎn)生和釋放不但受土壤氮素含量、濕度、溫度、pH等土壤環(huán)境條件影響，還受參與硝化和反硝化過程的微生物群落結(jié)構(gòu)和活性制約[4,14,23-24]。土壤中氮素含量是決定土壤N2O氣體排放的關(guān)鍵因素[26]。農(nóng)田系統(tǒng)中N2O的排放通量隨著氮肥施入量增加而逐漸增加，其排放通量與施氮量呈顯著線性正相關(guān)或者指數(shù)相關(guān)[11,26-28]，由此可見，合理的減量施氮能有效降低農(nóng)田因施氮肥而引起的土壤N2O的直接排放。這與本研究的結(jié)果一致，減氮20%(-20%U處理)降低了土壤N2O排放通量，尤其是基肥期的排放通量。這是由于氮肥施入后土壤中NH4+和NO3-濃度迅速增加，作為土壤硝化和反硝化作用的主要底物，其迅速增加必然導(dǎo)致硝化和反硝化過程加劇進而使其產(chǎn)物N2O產(chǎn)生量增加[29-30]。本研究的結(jié)果也證實，氮肥施加后導(dǎo)致土壤中NH4+和NO3-含量增加，而U處理土壤中NH4+和NO3-含量最高，導(dǎo)致其土壤N2O排放通量最高。因此，適宜施氮量可降低農(nóng)田N2O排放通量和強度[31]，合理減少化肥施氮量是設(shè)施蔬菜地N2O減排的有效途徑之一[32]。在保障產(chǎn)量的條件下，確定合適的施氮量成為減少設(shè)施農(nóng)田土壤N2O排放的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和有效途徑之一。

表5 不同處理下土壤理化性質(zhì)Table 5 Soil physical and chemical properties under different treatments

圖4 不同處理土壤硝化與反硝化基因數(shù)量Fig.4 The number of soil nitrification and denitrification genes under different treatments

氮肥種類也是影響農(nóng)田土壤N2O排放的關(guān)鍵因素[3]。巴闖等[33]和Zhang等[34-35]的大田研究顯示施加普通尿素后，土壤N2O排放峰值迅速出現(xiàn)，排放量達到N 5.98～8.10 kg/hm2，主要原因是尿素施入土壤后，在脲酶作用下迅速水解成NH4+-N，NH4+-N在土壤中快速轉(zhuǎn)化為NO3--N，進而導(dǎo)致微生物amoA基因豐度[10]及narG、nirS、nirK基因豐度[21,30]短時間快速增加，提升了土壤硝化與反硝化作用。本研究結(jié)果同樣證實施用普通尿素的U與-20%U處理，番茄定植8～12天(基肥期)后和追肥后3～5天土壤N2O出現(xiàn)排放峰值，并且基肥期排放峰值高于追肥后的排放峰值。導(dǎo)致上述現(xiàn)象的原因歸結(jié)為以下2個方面：1)番茄定植前土壤中施入大量有機肥和化肥氮，不但增加了反應(yīng)底物(NH4+-N和NO3--N含量)，同時也為土壤微生物(硝化AOAamoA、AOBamoA基因與反硝化nirS、nirK基因)的生長提供了大量碳、氮等營養(yǎng)物質(zhì)；生長初期番茄處于緩苗期，對氮素的吸收利用率低，土壤中較多氮素被微生物利用，這些因素導(dǎo)致基肥期高N2O排放峰值。2)番茄生長中后期(追肥期)，灌溉致使大棚內(nèi)形成高溫高濕環(huán)境，極大地促進了硝化和反硝化作用發(fā)生，導(dǎo)致此階段有大量的N2O排放，且排放峰值出現(xiàn)時間比基肥期短。

緩控釋氮肥可以調(diào)控尿素溶出，降低土壤中硝化微生物(AOA與AOB)amoA基因及反硝化微生物nirS、nirK基因數(shù)[13]，減少大田和菜田氮素?fù)p失和促進作物生長[4-5,13-33]。本研究結(jié)果同樣證實等氮量條件下，控釋氮肥(CRU與-20%CRU處理)降低了硝化微生物AOA與AOBamoA基因及反硝化微生物nirS、nirK基因數(shù)，降低了設(shè)施土壤N2O排放，這與Bruce等[15]基于大數(shù)據(jù)的Meta分析結(jié)果、Gao等[16]控制試驗以及Tian等[18]對菜田土壤N2O排放通量的研究結(jié)果一致。本研究結(jié)果顯示基肥期間CRU與-20%CRU處理N2O排放峰值出現(xiàn)在28～32天(圖1)，其峰值遠低于U與-20%U處理峰值，并且與追加水溶肥后N2O排放峰值相差不多。這是由于控釋氮肥調(diào)控尿素溶出速率，使其緩慢釋放，保持相對較低NH4+-N和NO3--N含量及AOAamoA、AOBamoA、nirS、nirK基因數(shù)量，這些因素直接或者間接降低土壤N2O排放通量。因此，在作物種植過程中合理施用控釋氮肥可有效降低農(nóng)田系統(tǒng)土壤N2O排放通量。

圖5 土壤N2O排放通量與土壤理化和生物性質(zhì)的關(guān)系Fig.5 Relationship between soil N2O emission flux with soil chemical and biological properties

3.2 控釋氮肥與水溶肥配施條件下N2O累積排放量及減排效率

本研究中，設(shè)施番茄季在不改變施肥量的條件下，用控釋氮肥替代尿素，N2O累積排放量從N 5.23 kg/hm2減少到N 4.19 kg/hm2，減少了24.8%，而在減氮20% 的條件下，控釋氮肥替代尿素N2O累積排放量從N 4.52 kg/hm2減少到N 3.70 kg/hm2，減少了22.1%。這與朱永昶等[17]、Gao等[16]、尹興等[36]的研究結(jié)果一致，控釋氮肥具有明顯的減排效果。究其原因可能是由于控釋氮肥通過調(diào)控尿素溶出速率，促進作物對NH4+-N吸收，增加作物產(chǎn)量和肥料利用率，減少了土壤硝化與反硝化反應(yīng)的底物量(NH4+-N和NO3--N)，降低微生物活動進而降低N2O的排放量。

在等量氮肥投入的情況下，控釋氮肥與水溶肥配施一定程度上增加了番茄產(chǎn)量和番茄種植的經(jīng)濟效益。本研究中，CRU處理的番茄產(chǎn)量和經(jīng)濟效益分別提升了20.2%與15.5%，-20%CRU處理的番茄產(chǎn)量和經(jīng)濟效益分別提升了15.0%與16.6%，這與曹兵等[37]的研究結(jié)論一致，說明控釋氮肥與水溶肥配施模式有助于實現(xiàn)設(shè)施番茄高產(chǎn)和促進農(nóng)民增收。

N2O排放強度EI常被認(rèn)為是平衡溫室效應(yīng)和經(jīng)濟效益的綜合指標(biāo)。本研究中，等氮水平下U與-20%U處理的EI較大，經(jīng)濟效益較低，而CRU與-20%CRU處理的EI較小，經(jīng)濟效益較高，表明控釋氮肥與水溶肥配施降低了設(shè)施番茄種植過程中N2O氣體排放強度，獲得較高的經(jīng)濟效益。控釋氮肥與水溶肥配施，不僅能夠顯著降低設(shè)施N2O氣體排放量及其排放強度，而且獲得較高的經(jīng)濟效益。因此，控釋氮肥與水溶肥配施在穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)和減少N2O溫室氣體方面有著明顯的積極作用，在平衡設(shè)施生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境效應(yīng)與經(jīng)濟效益上具有更好的效果。

4 結(jié)論

1)基施緩釋肥可使N2O排放高峰出現(xiàn)時間從8～13天延遲到28～32天，并且顯著降低了排放峰值?；┚忈尫孰m然沒有改變追肥后N2O排放高峰出現(xiàn)的時間，但降低了追肥后的N2O排放峰值。

2)相同施氮量下，緩釋肥可降低設(shè)施土壤NH4+-N和NO3--N含量，減少與硝化和反硝化過程相關(guān)的微生物功能基因AOAamoA、AOBamoA、nirS和nirK的數(shù)量，因此，顯著降低了基肥期N2O排放通量，降低了追肥期N2O排放通量。常規(guī)施氮量下，番茄生長季土壤N2O累積排放量減少了為24.8%，減少20%氮素投入下，減少了22.1%。

3)相同氮肥施用量條件下，控釋氮肥與水溶肥配施提高了番茄產(chǎn)量與經(jīng)濟效益，降低了N2O排放強度，而減氮20%一定程度上降低了番茄產(chǎn)量和經(jīng)濟效益。