设施大棚黄瓜–紫甘蓝轮作体系产量和土壤氮平衡对氮素调控剂的响应

  【目的】  研究脲酶抑制剂和硝化抑制剂对设施大棚蔬菜产量、土壤氮分布及土壤–蔬菜系统氮平衡的影响,为调控优化设施蔬菜生产中的氮素养分管理技术、减少氮素损失提供科学依据。  【方法】  供试蔬菜大棚位于河北省涿州市,种植年限8年,种植模式为黄瓜 (Cucumis sativus L.)–紫甘蓝 (Brassica oleracea L.) 轮作。试验设不施氮肥处理 (N₀) 和施氮肥处理;在相同施氮量下,再设施氮不施抑制剂 (N)、配施脲酶抑制剂 (N+UI)、配施硝化抑制剂 (N+NI) 和配施脲酶抑制剂+硝化抑制剂 (N+UI+NI) 4个处理。所有处理在黄瓜定植之前基施有机肥41500 kg/hm2,除N₀外,其他处理同时底施化肥N 56.3 kg/hm2。在试验开始一个月后每隔10～15天进行一次追肥,全生育期总计共施入化肥N 304 kg/hm2。紫甘蓝茬不再施用有机肥,只在定植前底施化肥N 135 kg/hm2 (N₀处理除外)。测定指标包括黄瓜、紫甘蓝产量和不同生育时期土壤硝态氮含量和收获季植株含氮量,分析作物吸氮量、氮素利用效率、土壤无机氮累积量和土壤-蔬菜系统的氮素平衡状况。  【结果】  与N处理相比,N₀处理黄瓜产量没有显著降低,但紫甘蓝产量显著下降了12.7 %;3个配施抑制剂处理 (N+UI、N+NI和N+UI+NI) 的黄瓜产量较N处理无显著增加,但吸氮量显著提高了7.6%～11.9%,氮素表观利用率、氮肥农学效率和氮素收获指数分别显著提高34.5%～53.3%,13.5～22.5倍和1.5～3.6个百分点,其中N+UI+NI处理的农学效率和收获指数最高;3个配施抑制剂处理的紫甘蓝产量显著高于N处理,其中N+UI+NI又显著高于N+UI和N+NI,3个抑制剂处理紫甘蓝吸氮量和氮肥农学效率分别显著提高18.0%～21.4%和34.8%～68.3%。3个抑制剂处理的两茬累积氮素表观利用率和农学效率均显著高于N处理,分别显著提高了76.9%~94.2%和52.8%~98.3%,其中N+NI的累积表观氮素利用率最高,N+UI+NI农学效率最高。综合产量和氮素利用效率考虑,N+UI+NI的效果最优。配施抑制剂后,黄瓜、紫甘蓝各生育时期耕层土壤硝态氮含量显著提高,至紫甘蓝收获期,0—100 cm剖面的硝态氮累积量显著增加215.1%～275.2%,氮素盈余量显著下降15.1%～17.8%,但其氮素盈余率仍维持在35.5%～37.1%。  【结论】  由于连续的高氮投入,导致种植多年的蔬菜大棚土壤氮素供应水平较高,当季施用氮肥以及配施氮抑制剂的增产效应不明显。但在适宜的氮素肥力水平下,氮肥配施脲酶/硝化抑制剂可显著提高蔬菜产量和氮素利用效率,增加经济效益,同时显著降低土壤氮素盈余率,并将氮素有效保存在100 cm以内的土层中。然而,菜田土壤累积的大量氮素在大水漫灌时可能发生淋溶损失,因此在多年连作的土壤肥力水平较高的设施蔬菜生产中,氮肥的优化施用与调控技术仍值得进一步研究。