等氮滴灌對宿根蔗產(chǎn)量及土壤氧化亞氮排放的影響

趙國勝 李伏生 農(nóng)夢玲

摘 要：為得到合理的水肥管理措施，研究等氮量下不同滴灌施肥比例對宿根蔗產(chǎn)量以及不同生育期蔗田土壤氧化亞氮（N2O）通量和無機氮含量的影響，并分析蔗田土壤N2O通量與無機氮含量之間的關(guān)系。該文以自然降雨W0為對照，設(shè)置2種滴灌灌水量水平W1（田間持水量的75%）和W2（田間持水量的85%），等量氮肥（N 300 kg·hm-2）下設(shè)4種滴灌施肥比例F10（100%基肥）、F55（50%基肥，50%滴灌追肥）、F37（30%基肥，70%滴灌追肥）、F19（10%基肥，90%滴灌追肥），測定不同處理宿根蔗產(chǎn)量、農(nóng)藝性狀（單莖重、株高、蔗莖直徑、公頃有效莖數(shù)）、3個生育期蔗田土壤N2O通量以及土壤硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮和銨態(tài)氮的含量。結(jié)果表明：（1）W1F55和W2F55處理甘蔗產(chǎn)量較高，分別為102.4 t·hm-2和97.8 t·hm-2;相同灌水量下F55處理土壤N2O排放通量較低。（2）蔗田土壤N2O通量與土壤銨態(tài)氮含量之間呈顯著負相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.497（P<0.05，n=24）;合理的滴灌施肥比例能有效提高甘蔗產(chǎn)量并減少土壤N2O的排放。因此認為，等氮條件下滴灌施肥比例為5∶5的處理，不僅宿根蔗相對高產(chǎn)，而且能減少蔗田土壤N2O的排放。

關(guān)鍵詞： 氧化亞氮，? 甘蔗生產(chǎn)， 無機氮， 灌溉施肥， N2O排放

中圖分類號：Q948.113

文獻標識碼：A

文章編號：1000-3142（2022）03-0413-09

Effects of fertigation under equal nitrogen on ratoon

yield and nitrous oxide emissions in soil

ZHAO Guosheng， LI Fusheng， NONG Mengling*

（ College of Agriculture， Guangxi University， Nanning 530004， China ）

Abstract：In order to get reasonable water and fertilizer management measures， the effects of different fertigation proportions under the same nitrogen （N） rate on the yield of ratoon and nitrous oxide （N2O） flux and inorganic N content in soil at the different growth stages were studied， the relationships between soil N2O flux and inorganic N content were analyzed. Taking natural rainfall （W0） as the control， two drip irrigation levels， W1 （75% of field water capacity） and W2 （85% of field water capacity） and four fertigation proportions at the same N rate （N 300 kg·hm-2）， F10 （100% basal fertilizer）， F55 （50% basal fertilizer， 50% fertigation topdressing）， F37（30% basal fertilizer， 70% fertigation topdressing） and F19 （10% basal fertilizer， 90% fertigation topdressing） were designed. Agronomic traits （stalk weight， plant height， stalk diameter and effective stalks per hectare） and yield of sugarcane， the N2O flux and the contents of nitrate， nitrite and ammonium nitrogen in soils at the three growth stages were determined. The results were as follows： （1） The ratoon yields in W1F55 and W2F55 were higher， i.e. 102.4 t·hm-2 and 97.8 t·hm-2， respectively; Soil N2O emission flux in F55 was lower under the same irrigation amount. （2） There was a significant negative correlation between soil N2O flux and ammonium nitrogen content， with a correlation coefficient of -0.497 （P<0.05， n=24）; A reasonable fertilization proportion with drip irrigation can effectively increase sugarcane yield and reduce soil N2O emission. Therefore， the treatment with a fertigation proportion of 5∶5 under the same N rate can not only have a relatively high yield of ratoon， but also reduce the N2O emission from the sugarcane soil.

Key words： nitrous oxide， sugarcane yield， inorganic nitrogen， fertigation and fertilizer， N2O emission

氧化亞氮（N2O）是對全球氣候變化有重要影響的溫室氣體（Ghosh et al.， 2003），大氣中N2O濃度的增加使得氣候變暖等環(huán)境問題日益嚴峻 （Signor & Cerri， 2013）。IPCC（2007）指出，農(nóng)田土壤作為農(nóng)業(yè)N2O的最大排放源，占農(nóng)業(yè)N2O排放總量的80%左右。在進行作物生產(chǎn)時，部分地區(qū)為了追求高產(chǎn)，盲目進行高肥高水的管理方式，不僅造成水肥資源的浪費而且會增加農(nóng)田N2O排放，從而對環(huán)境造成污染。因此，研究合理的水肥管理措施對降低農(nóng)田N2O排放和緩解全球變暖問題具有重要意義。氨進入土壤后經(jīng)硝化反應(yīng)被氧化成亞硝酸鹽和硝酸鹽，硝酸鹽經(jīng)反硝化過程還原為氮氣（NO3-→NO2-→NO→N2O→N2）的過程中產(chǎn)生N2O，此外部分硝化微生物在低氧環(huán)境也能夠?qū)喯跛猁}還原為N2O。N2O是硝化與反硝化過程的中間產(chǎn)物和副產(chǎn)物（Xu et al.， 2016），無機氮作為硝化和反硝化作用的底物，其含量顯著影響該過程中N2O的排放。實際耕作中，施肥量、追肥比例、灌水量和灌水方式等都可能對農(nóng)田N2O排放產(chǎn)生影響。前人研究結(jié)果表明，N2O排放量隨氮肥用量的增加而增加（Snyder et al.， 2009）。調(diào)整基追肥比例可使施肥與作物需肥規(guī)律相符合，在獲得最大產(chǎn)量的同時農(nóng)田N2O的排放也在改變，如夏季玉米等氮量追肥，多次追肥的N2O排放量可能高于一次或兩次施肥（Gao et al.， 2014）。灌溉量和灌溉方式均對土壤有效氮形態(tài)、理化性狀以及微生物活性有一定影響，進而對土壤N2O排放產(chǎn)生影響。有研究顯示，與溝灌相比，滴灌可減少大約50%的N2O排放量（Kallenbach et al.， 2010）。灌溉量主要通過改變土壤濕度，進而影響土壤中N2O的生成和氣體向大氣擴散的過程（呂曉東和王婷，2018）。

滴灌施肥作為新型的低壓節(jié)水灌溉技術(shù)，節(jié)水、節(jié)肥和節(jié)省勞動力的優(yōu)點使得滴灌大量投入甘蔗生產(chǎn)。由于廣西是全國最大的甘蔗產(chǎn)地，甘蔗常年種植面積占80萬hm2，占全國的60%以上，因此蔗田N2O排放問題對廣西來說尤為關(guān)鍵。雖然前人在施肥量、肥料種類以及施肥深度等方面對農(nóng)田氧化亞氮排放的影響有較多研究，但有關(guān)等氮滴灌施肥條件下蔗田N2O排放特征以及N2O排放通量與土壤無機氮含量的關(guān)系尚未有定論。因此，本文通過滴灌施肥試驗，研究等氮量下不同滴灌施肥比例對宿根蔗農(nóng)藝性狀（單莖重、株高、蔗莖直徑、公頃有效莖數(shù)）、產(chǎn)量和含糖量以及不同生育期蔗田土壤N2O排放通量和無機氮含量的影響，并探討蔗田土壤N2O排放通量和無機氮含量的關(guān)系，為蔗田土壤N2O減排和甘蔗生產(chǎn)提供合理的水氮管理依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料和試驗地概況

供試甘蔗為“桂糖42號”第一年宿根蔗。

不同滴灌灌水量和施肥比例試驗在廣西大學(xué)移動干旱棚中進行。該移動棚可以通過電控傳感器控制移動棚移動，達到遮蔽或露天的效果。降雨時根據(jù)試驗方案選擇避雨或接受雨水（對照處理），天氣晴朗時移動棚移開使作物更好接受陽光。供試土壤為赤紅壤，試驗前0～20 cm耕層土壤的主要理化性質(zhì)如下：容重1.42 g·cm-3，田間持水量24.9%，pH 6.62，全氮1.3 g·kg-1，有機質(zhì)17.39 g·kg-1，堿解氮94.52 mg·kg-1，速效磷99.78 mg·kg-1，速效鉀85.6 mg·kg-1。試驗期間日降雨量和日均溫見圖1，甘蔗分蘗期、伸長期和成熟期降雨量分別為183.8、662.0、64.6 mm，試驗期間總降雨量為910.4 mm。

1.2 試驗方法和管理

以自然降雨處理W0為對照，設(shè)立2種滴灌灌水量水平，即W1和W2，分別使土壤含水量保持在田間持水量的75%和85%。在各處理施用漚熟牛糞（22 500 kg·hm-2）、 磷肥（P2O5 180 kg·hm-2）和鉀肥（K2O 240 kg·hm-2）作基肥基礎(chǔ)上，等量氮肥（N 300 kg·hm-2）下，設(shè)4種滴灌施肥比例，即F10（100%基肥）、F55（50%基肥，50%滴灌追肥）、F37（30%基肥，70%滴灌追肥）、F19（10%基肥，90%滴灌追肥）?；什糠?，施肥方式為土壤施肥;追肥部分，施肥方式為滴灌施肥，追施氮肥分別在幼苗期施10%、分蘗期20%、伸長期60%（分2次施入，每次30%），成熟前期10%，隨滴灌施入。本試驗為不完全隨機區(qū)組，共8個處理，處理代號分別為W0F10、W1F10、W1F55、W1F37、W2F10、W2F55、W2F37和W2F19，其中W0F10為對照處理。每個處理設(shè)立3個小區(qū)，共24個小區(qū)，小區(qū)面積為8.64 m2（3.6 m × 2.4 m）。小區(qū)之間用水泥磚墻（厚25 cm，深80 cm）隔開，做到各處理間水分相互不滲漏。

滴灌施肥時，將事先溶于水中的肥料通過比例施肥器加入到滴灌帶，隨水分進入土壤。滴灌帶均勻擺放在甘蔗兩側(cè)，以保證水分和肥料均勻分布在甘蔗植株兩側(cè)。各生育期利用便攜式土壤水分測量儀TRIME-PICO-IPHTDRAZS-100（德國IMKO）觀測土壤含水量，用水表控制灌水量，不同灌水水平各生育期灌水時間和灌水量見表1。

試驗用牛糞（有機質(zhì)14.3%、N 0.76%、P2O5 0.85%、K2O 0.59%），氮肥為尿素（N質(zhì)量分數(shù)為46%，陜西陜化煤化工集團有限公司產(chǎn)品），磷肥為鈣鎂磷肥（P2O5質(zhì)量分數(shù)為18%，云南昆陽磷肥廠有限公司產(chǎn)品），鉀肥為硫酸鉀（K2O質(zhì)量分數(shù)為 52%，廣東米高化工有限公司產(chǎn)品）。

試驗于2019年3月16日補苗，3月31日施基肥，4月10日追施苗期肥，4月24日追施分蘗期肥，6月22日追施伸長前期肥，8月25日追施伸長中期肥，11月11日追施成熟前期肥，12月1日試驗小區(qū)收獲所有甘蔗，測定實際甘蔗產(chǎn)量。

1.3 樣品采集和測定

1.3.1植物樣品采集和測定 甘蔗定苗后，每個小區(qū)隨機選取10株甘蔗用紅色塑料繩標記（不影響甘蔗正常生長）。在甘蔗成熟后將每個小區(qū)預(yù)先標記的10株甘蔗樣品采收，測定甘蔗的單莖重、株高、蔗莖直徑以及蔗糖含量。

甘蔗成熟后對小區(qū)全部甘蔗進行砍收，測定小區(qū)實際蔗莖產(chǎn)量為甘蔗產(chǎn)量。單莖重是將甘蔗莖切長50 cm左右小段，用電子秤稱量的質(zhì)量。株高：用卷尺測量甘蔗基部至蔗莖頂端的高度。蔗莖直徑：用游標卡尺測量甘蔗植株上部、中部和基部，取平均值。蔗糖分：取甘蔗蔗莖上中下三個部位的蔗汁，置于糖度計（WZB 35，上海儀電物理光學(xué)儀器有限公司）上進行糖錘度的測定。

甘蔗糖分計算公式：蔗糖分（%）=糖錘度 × 1.025-7.703（楊雪艷等，2018）。

1.3.2 土壤N2O采集與測定 試驗于5月1日和5月2日（分蘗期）、9月4日和9月5日（伸長期）、11月26日和11月27日（成熟期），在各生育期采土前一天以及當(dāng)天利用靜態(tài)箱法采集蔗田土壤N2O氣體2次，生育期共采集6次N2O氣體。

靜態(tài)箱用不銹鋼制成，包括底座和箱蓋兩部分，底座和箱蓋之間用橡膠墊圈密封。底座為正方形，高度30 cm，邊長37 cm，帶有凹槽，在甘蔗播種前一周埋入地下30 cm，壓實底座周圍土壤，保證其密封狀態(tài)，播種時底座中間不播蔗種。箱蓋為頂部密封的正方形柱體，高度25 cm，邊長35 cm，每個靜態(tài)箱裝有取樣端口、溫度探頭和小風(fēng)扇。采樣時間為上午9：00開始，采樣時將箱蓋放至凹槽處灌滿水的底座上，分別于0、10、20、30 min用注射器取樣后注入預(yù)先抽真空的采樣瓶中保存，帶回實驗室后進行測定。

N2O采用Agilent 7890A氣相色譜儀（美國安捷倫科技公司）中ECD檢測器測定，檢測溫度為350 ℃，柱溫60 ℃，氫氣流速為40 mL min-1，載氣為99.99%高純氬/甲烷氣（95%氬氣+5%甲烷）。用50 mL醫(yī)用注射器（成都市新津事豐醫(yī)療器械有限公司）抽取待測氣樣20 mL，手動打入至ECD檢測器中，每組氣體樣品進樣時間為4.45 min。

N2O通量是指單位時間內(nèi)通過單位面積的N2O質(zhì)量，可根據(jù)箱內(nèi)氣體濃度的變化和培養(yǎng)時間計算得出。

F=P×M（273+T）×R × H × dcdt（1）

式中：F是土壤N2O排放通量（μg·m-2 h-1）;P為標準大氣壓（1.013 × 105 Pa）;M是N2O氣體的摩爾質(zhì)量分數(shù)（44.0 g·mol-1）;H是箱體高度（25 cm）;T是采氣時箱體內(nèi)的平均溫度（℃）;R為氣體常數(shù)（8.314 J·mol-1 kg-1）;dc/dt為土壤N2O排放速率（μL·m-2 h-1）（龍鵬宇等，2020）

1.3.3 土壤樣品采集和測定 試驗于5月2日（分蘗期）、9月5日（伸長期）、11月27日（成熟期），在各試驗小區(qū)用不銹鋼土鉆（直徑6 cm）按照S形多點采樣法采集蔗田0～20 cm耕層土壤，土壤帶回實驗室過18目（2 mm）篩網(wǎng)剔除雜草、碎石和根系后放入密封袋，保存于4 ℃冰箱。

土壤經(jīng)0.01 mol·L-1 CaCl2浸提后，通過連續(xù)流動化學(xué)分析儀AA3（德國Bran + Luebbe公司）測定浸提液中銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮含量（楊靖民等，2014）。

1.4 統(tǒng)計分析

試驗數(shù)據(jù)通過Excel 2019和SPSS 23.0軟件進行分析，用Duncan法對處理進行多重比較，差異顯著性水平P<0.05。用Spearman（斯皮爾曼）相關(guān)性系數(shù)表示土壤N2O排放通量與無機氮含量之間的相關(guān)性。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對宿根蔗產(chǎn)量和含糖量的影響

由表2可知，在相同灌水量下，F(xiàn)55處理宿根蔗產(chǎn)量最高， W1下F55處理產(chǎn)量較F10和F37增長了2.71%和5.03%;W2下F55處理產(chǎn)量較F10、F37和F19分別增長了3.93%、1.35%和10.88%。相同施肥比例下，宿根蔗產(chǎn)量均表現(xiàn)為W1>W2，說明滴灌灌水條件下土壤含水量保持在田間持水量的75%有助于甘蔗增產(chǎn)。滴灌灌水所有處理宿根蔗產(chǎn)量均高于自然降雨處理。各處理蔗糖分均在12%～15%之間，W0F10處理蔗糖分含量最高，但其他處理蔗糖分之間差異不顯著。

2.2 不同處理對宿根甘蔗農(nóng)藝性狀的影響

由表3可知，在單莖重指標方面，在相同灌水水平下，F(xiàn)55處理均為最高。在W1水平下，F(xiàn)55處理單莖重較F10和F37增加了2.55%和4.69%;在W2水平下，F(xiàn)55處理單莖重較F10、F37和F19分別增加了3.78%、1.05%和10.98%。相同施肥比例下，單莖重表現(xiàn)為W1>W2，說明滴灌灌水條件下土壤含水量保持在田間持水量的75%有助于提高單莖重。

在株高指標方面，在W1灌水水平下，F(xiàn)55處理株高最高，較F10和F37處理增高了13.33%和3.33%。在蔗莖直徑指標方面，在W1灌水水平下，F(xiàn)55處理蔗莖直徑最大，較F10和F37處理增高了7.48%和5.02%;在W2下，F(xiàn)55處理蔗莖直徑處于較高水平。有效莖數(shù)方面，F(xiàn)55處理表現(xiàn)規(guī)律與蔗莖直徑上一致。

所有滴灌灌水處理單莖重、莖高和蔗莖直徑均大于自然降雨處理，說明滴灌有助于提高甘蔗單莖重、株高和蔗莖直徑。

2.3 不同處理對蔗田土壤氧化亞氮排放通量的影響

由圖2可知，甘蔗分蘗期在相同灌水量下，F(xiàn)55處理土壤N2O排放通量均為最低，在W1灌水量下，F(xiàn)55處理較F10處理土壤N2O排放通量降低了373.7%;在W2灌水量下，F(xiàn)55處理較F10、F37和F10處理土壤N2O排放通量分別降低了78.4%、80.4%和200.6%。在W1灌水量下，除F55處理，其他處理土壤N2O排放通量均隨生育期逐漸減小，以F10處理減少幅度最大。F10處理下，W0、W1、W2處理土壤N2O排放通量均隨生育期逐漸減小，相比W0處理，W1與W2滴灌處理土壤N2O排放通量均是在分蘗期至伸長期的過程中快速下降。

2.4 不同處理對土壤無機氮含量的影響

2.4.1 硝態(tài)氮 表4為不同滴灌灌水量水平和滴灌施肥比例下各生育期土壤硝態(tài)氮含量的變化情況。分蘗期，在W1灌水量下，F(xiàn)37處理土壤硝態(tài)氮含量最高，較F10和F55處理土壤硝態(tài)氮含量升高了2.31%和48.42%;在W2灌水量下，F(xiàn)10處理土壤硝態(tài)氮含量最高，較F55、F37和F19處理土壤硝態(tài)氮含量分別升高了6.36%、37.26%和25.6%。在伸長期，土壤硝態(tài)氮含量規(guī)律與分蘗期一致。

在整個生育期，W1灌水量下，F(xiàn)37處理土壤硝態(tài)氮含量一直處于最高水平，說明W1灌水量下F37處理可以提高土壤硝態(tài)氮含量。在F10處理下，各生育期滴灌灌水處理的土壤硝態(tài)氮含量均大于自然降雨處理，說明滴灌處理可以增加土壤硝態(tài)氮含量。在整個生育期，除W2F55和W2F19處理，其他處理土壤硝態(tài)氮含量呈逐漸下降的趨勢。

2.4.2 亞硝態(tài)氮 表5為不同滴灌灌水量水平和滴灌施肥比例下各生育期土壤亞硝態(tài)氮含量的變化情況。在分蘗期，相同灌水水平下F55處理土壤亞硝態(tài)氮含量均處于較高水平。在伸長期，土壤亞硝態(tài)氮含量表現(xiàn)與分蘗期一致，在W1灌水量下，F(xiàn)55處理土壤亞硝態(tài)氮含量較F10和F37處理升高了38.46%和5.89%;W2灌水量下，F(xiàn)55處理土壤亞硝態(tài)氮含量較F10、 F37和F19處理分別升高了60%、

71.43%和65.51%。除伸長期的F37處理，在整個生育期相同施肥處理下，土壤亞硝態(tài)氮含量均表現(xiàn)為W2>W1，說明灌水量的增加可以提高土壤亞硝態(tài)氮含量。

2.4.3 銨態(tài)氮 表6為不同滴灌灌水量水平和滴灌施肥比例下各生育期土壤銨態(tài)氮含量的變化情況。分蘗期，在W1灌水量下，土壤銨態(tài)氮含量有F10>F55>F37的規(guī)律，F(xiàn)10處理較F55和F37處理土壤銨態(tài)氮含量分別升高了62.67%和85.36%。伸長期，在W1灌水量下土壤銨態(tài)氮含量表現(xiàn)為F37>F55>F10;在W2下各處理土壤銨態(tài)氮含量差異不顯著。在成熟期，相同灌水量下土壤銨態(tài)氮含量都有F10>F55>F37的規(guī)律，在W1下F37處理土壤銨態(tài)氮含量較F10和F55處理分別升高了14.44%和2.31%，在W2下F19處理土壤銨態(tài)氮含量最高，較F10、F55和F37處理升高了7.55%、5.11%和3.12%。在伸長期和成熟期，相同施肥處理下土壤銨態(tài)氮含量表現(xiàn)為W2>W1，說明灌水量的增加可以提高土壤銨態(tài)氮含量。F10處理下，各個生育期滴灌灌水處理土壤銨態(tài)氮含量均大于自然降雨處理，說明滴灌處理可以增加土壤銨態(tài)氮含量。

2.5 不同處理下蔗田土壤氧化亞氮排放通量與無機氮含量的相關(guān)性

將不同處理甘蔗3次生育期采集土樣當(dāng)天的

蔗田土壤N2O排放通量和對應(yīng)生育期土壤硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量進行相關(guān)性分析（表7）。由表7可知，蔗田N2O排放通量與土壤NH4+含量之間呈顯著負相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.497，而與土壤NO3-和NO2-含量之間相關(guān)不顯著。

3 討論與結(jié)論

甘蔗產(chǎn)量高低主要由單位面積的有效莖數(shù)和單莖重決定，而蔗莖直徑、株高又是單莖重的決定因素，蔗莖直徑、株高和公頃有效莖數(shù)是甘蔗產(chǎn)量的基礎(chǔ)，對甘蔗產(chǎn)量起決定性作用（陸章流，2006）。合理施用氮肥是實現(xiàn)作物高產(chǎn)的重要措施之一。施用氮肥可以提高作物產(chǎn)量，氮肥的施用比例對作物生產(chǎn)有著重要影響（龍鵬宇等，2020）。本研究結(jié)果表明，在等氮量為300 kg·hm-2的條件下，分次施用氮肥較一次性基施能提高甘蔗產(chǎn)量，氮肥基追比相同時，較氮肥一次性基施平均增產(chǎn)甘蔗3.32%，提高氮肥利用效率。由此可見，合理的氮肥施用比例是甘蔗高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的關(guān)鍵。陳桂芬等（2010）研究表明，滴灌能促進甘蔗莖伸長、增粗，從而提高產(chǎn)量。本研究發(fā)現(xiàn)，滴灌處理甘蔗產(chǎn)量均大于自然降雨處理。自然降雨存在降雨時空分布不均的情況，雖然試驗期間總降雨量為910.4 mm，但分蘗期降雨僅183.8 mm，使甘蔗分蘗數(shù)減少，從而導(dǎo)致有效莖數(shù)減少和產(chǎn)量下降，滴灌處理則根據(jù)甘蔗需水規(guī)律灌溉。

在本研究中，土壤N2O排放通量在甘蔗分蘗期有較高排放峰，這主要是因為基肥施入后，分蘗期植株對氮素利用較少，土壤中大量無機氮累積導(dǎo)致N2O大量排放，并且基肥中施有牛糞，田間施用有機肥后顯著增加了土壤異養(yǎng)微生物的呼吸，同時有機肥中有效性碳為反硝化微生物提供了電子供體，進而促進了反硝化作用的發(fā)生，導(dǎo)致N2O排放增加（曹文超等，2019）。前人研究表明通常N2O產(chǎn)生隨著土壤溫度升高而增加（郎漫等，2012），而本研究發(fā)現(xiàn)在甘蔗成熟前期，N2O排放通量明顯減少，可能是由于氣溫降低影響了土壤微生物代謝強度從而改變硝化反硝化過程。硝酸鹽異化還原成銨（DNRA）作用是指NO3-在厭氧條件下被微生物異化還原為NH4+的過程（Baggs，2008）。DNRA過程除產(chǎn)生NH4+外，還經(jīng)常伴有NO2-的短暫積累和N2O排放。本研究得到，在等氮肥條件下，蔗田土壤N2O排放通量與土壤銨態(tài)氮含量之間呈顯著負相關(guān)，可能是由于試驗中施有大量牛糞，土壤有機質(zhì)含量豐富，易發(fā)生DNRA（Morley & Baggs，2010），導(dǎo)致硝酸還原酶活性上升，銨態(tài)氮含量增加，N2O排放通量卻下降，故N2O排放通量與土壤銨態(tài)氮含量之間為負相關(guān)關(guān)系。

土壤水分及溫度影響微生物活性和通氣狀況，進而影響土壤N2O的排放過程（于亞軍等，2008）。一般來說，土壤溫度15～35 ℃是硝化作用微生物活動的適宜溫度范圍（巨曉棠和張福鎖，2003），而本研究作物生育期大多時間土壤溫度處于這一區(qū)間，且采用滴灌灌水的方式增加了土壤孔隙度和通氣性（楊久廷等，2008），利于土壤硝化作用的進行，同時氮素的淋溶損失減少，導(dǎo)致土壤硝態(tài)氮大量累積。本研究發(fā)現(xiàn)，土壤硝態(tài)氮含量在成熟期有一定程度的下降，亞硝態(tài)氮含量與伸長期相差不大，而銨態(tài)氮含量有所上升，究其原因，可能是由于成熟前期甘蔗對氮素的吸收利用下降，追肥后導(dǎo)致銨態(tài)氮的累積，同時酸性土壤中易發(fā)生硝態(tài)氮異化還原成銨的反應(yīng)，使硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮向銨態(tài)氮轉(zhuǎn)化（楊杉等，2016）。

合理的滴灌施肥比例能有效提高甘蔗產(chǎn)量并減少土壤N2O的排放。本研究在等氮條件下，施氮基追比相同處理宿根甘蔗在灌水水平為75%和85%下宿根蔗產(chǎn)量分別為102.4·t hm-2和97.8 t·hm-2，不僅相對高產(chǎn)，而且在土壤N2O排放通量較高的分蘗期減小土壤N2O的排放通量。

蔗田土壤N2O排放通量和對應(yīng)生育期土壤硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮、銨態(tài)氮含量相關(guān)性分析結(jié)果表明，蔗田土壤銨態(tài)氮含量顯著影響N2O排放通量。

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（責(zé)任編輯 蔣巧媛）

收稿日期：2021-07-20

基金項目：國家自然科學(xué)基金（31760603）;廣西科技計劃-基地和人才專項（AD17195060）[Supported by National Natural Science Foundation of China （31760603）; Guangxi Science and Technology Plan-Base and Talent Special Project（AD17195060）]。

第一作者： 趙國勝（1995-），碩士，主要從事水肥資源利用與環(huán)境方面的研究，（E-mail）1966446028 @qq.com。

通信作者：農(nóng)夢玲，博士，高級實驗師，主要從事水肥資源利用方面的研究，（E-mail）mengling189@126.com。