硝化抑制剂对温室番茄施氮损失的影响及微生物效应研究

发布时间：2020-09-24 15:52

　　 针对当前温室蔬菜生产中氮素利用率低、损失严重导致资源浪费和环境负效应等问题,本研究采用室内好气培养和~(15)N箱体模拟试验法相结合,运用~(15)N同位素示踪技术和16S rDNA高通量测序分析测试方法,探明了硝化抑制剂双氰胺(DCD)和3,4-二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)调控下肥料氮去向、损失特征及微生物学机制,构建了阻控温室菜园施氮损失的氮素管理及硝化抑制剂调控方案,为温室菜田温室气体减排,提高氮肥利用效率提供理论依据和一定的技术支持。主要研究结果如下:(1)在60%田间持水量条件下,施用DCD和DMPP的作用效果明显优于40%和80%田间持水量条件。该含水量条件下施用DCD和DMPP后能使土壤NH_4~+-N含量峰值出现的时间平均推迟2 d,并使土壤NO_3~--N含量显著降低19.05%~40.97%,且配施纯氮(N)量20%DCD或2%DMPP硝化抑制率分别达到79.21%和55.97%。施用10%、20%DCD或1%、2%DMPP能使土壤N_2O排放量显著降低50.7%~55.9%,使N素气态损失率降低35.86%~40.44%。(2)对土壤中氨氧化微生物种群丰度分析表明,施用DCD对氨氧化微生物种群丰度影响不明显,而施用DMPP增加氨氧化古菌(AOA)种群丰度的同时降低氨氧化细菌(AOB)种群丰度。(3)等氮条件下,配施纯N 15%的DCD提高了番茄果实、茎和叶的生物量,使植株生物量显著增加了51.09%,效果优于配施1%的DMPP。而氮肥配施15%DCD或1%DMPP使番茄果实~(15)N的吸收量分别增加了64.16%和3.52%,植株~(15)N利用率分别提高了75.67%和27.12%。(4)与传统施氮相比,减量施氮番茄产量有所降低,但减量施氮并配施15%DCD或1%DMPP后番茄产量与传统施氮差异不显著,说明减量施氮并配施硝化抑制剂能保证番茄产量不受影响。等氮条件下,氮肥配施硝化抑制剂能使番茄果实Vc含量提高54.34%~45.43%,可溶性固形物含量提高17.54%~25.52%,硝酸盐含量显著降低了16.89%~33.79%,番茄果实品质明显改善。(5)与传统施氮相比,减量施氮或减氮配施抑制剂后,使土壤中氮素残留量降低了32.99%~57.89%,NO_3~--N向下层土壤的淋失量减少了17.85%~34.87%,其中施用纯N量15%的DCD效果最明显。番茄生育期,与传统施氮相比,减量施氮或减氮配施抑制剂,使土壤N_2O排放量减少了18.37%~52.90%,氮素总气态损失降低了6.30%~22.77%,且施用纯N量15%的DCD效果最明显。(6)进一步对土壤中的微生物种群分析表明,施用硝化抑制剂仅使土壤中AOB的种群丰度降低了35.61%~60.54%,但对土壤微生物的群落丰度、多样性和种群结构影响不大。因此,施用硝化抑制剂是一种环境友好的氮素调控措施。综上,优化施氮配施DCD(施用氮肥480 kg N/hm~2,配施纯氮15%DCD)是一种有效减少温室番茄生产中施氮损失、提高氮肥利用率的调控措施,可以实现经济和环境双赢。
【学位单位】：河北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S641.2;S626
【部分图文】：

图 215N 箱体模拟试验自制箱体及示意图Fig. 2 Experimental box and its schematic of15N box simulation experiment.2.3 样品采集与测定.2.3.1 气体的采集与测定（1）N2O 气体采集与测定：采用密闭式静态箱法测定[136]。采气箱体如图 3 所示（，高 15.50 cm），每次水肥后于次日上午采集 N2O 气体，每隔 10 min 采样 1 次，连，每次 40 mL，同时记录箱内温度。利用 Agilent 7890A 型气相色谱仪进行分析（同般气体采样间隔在 2-3 d，若水肥间隔较长可以酌情增加采样次数。

图 215N 箱体模拟试验自制箱体及示意图Fig. 2 Experimental box and its schematic of15N box simulation experiment2.2.3 样品采集与测定2.2.3.1 气体的采集与测定（1）N2O 气体采集与测定：采用密闭式静态箱法测定[136]。采气箱体如图 3 所示（直径 14cm，高 15.50 cm），每次水肥后于次日上午采集 N2O 气体，每隔 10 min 采样 1 次，连续采集次，每次 40 mL，同时记录箱内温度。利用 Agilent 7890A 型气相色谱仪进行分析（同 2.1.4.2一般气体采样间隔在 2-3 d，若水肥间隔较长可以酌情增加采样次数。

图 4 NH3采集装置及示意图Fig. 4 Device of NH3collection and its schematic2.2.3.2 土壤样品的采集与测定试验前利用微型土钻垂直采集 0-20 cm，20-40 cm 和 40-60 cm 不同层次土样，用理化性质的测定。试验开始后，于每次施肥灌水前，在每个箱体内（每个重复）随机采集 0-60 cm 土壤剖面（间隔 20 cm)土壤样品，等层混合后分成 2 份，一份用于土壤NO3--N 含量测定（同 2.1.4.1）；另一份自然风干后，用凯氏定氮仪测定土壤全氮含位素比质谱仪测定15N 丰度。取样时要注意各点间和各层间要避免15N 污染，每次每后用相同性质的土壤填充，并做好标记以免下次误采。2.2.3.3 植物样品的采集与测定（1）番茄产量（kg/hm2）：试验期间，按试验处理详细记录每穗果实数量和鲜积产量（3 穗果）。（2）番茄吸收氮量和15N 丰度：收获后整株采集番茄植株，分成根、茎、叶和105°C 杀青 0.5 h，75°C 烘干至恒重，粉碎后测定各部分的全 N 量和15N 丰度。植株

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本文编号：2825931