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蔬菜作为我国第二大农作物与国民生活息息相关。由于蔬菜种植周期短,种植过程中施肥次数与施肥量普遍高于农田。过多的氮养分投入导致菜地养分发生累积并增加了菜地氮养分随水体进入地表水和地下水的风险。采取有效的氮养分流失阻控技术,降低菜地的氮养分投入与氮养分损失,对缓解区域农田面源污染具有重要意义。
本研究以在露地菜地所使用的生物炭技术和设施菜地所使用的微孔膜灌溉技术为研究对象,分别对两种技术对菜地的氮养分流失阻控效率及作物产量的影响进行分析,借助DNDC模型模拟不同技术处理下菜地的氮损失情况,并分析对作物产量及氮损失影响的主要参数。结果如下:
1、山东金乡的露地菜地使用生物炭+推荐施肥(B-N)处理,相较于农户常规种植(CK)氮养分投入降低了11.9%,作物产量降低3%以内,且菜地的NO3--N淋溶损失量降低达25%以上,生物炭技术在露地菜地具有良好的节肥稳产和削减氮淋溶损失效率。
2、天津武清的设施菜地在均使用传统施肥的菜地,微孔膜灌溉(W)处理比畦灌(Q)处理作物产量增加了7.57%,节水46.13%,NO3--N淋失量减少10.35%;在均使用推荐施肥的菜地,微孔膜灌溉(W)处理比畦灌(Q)处理作物产量增加了31.14%,节水39.82%,NO3--N淋失量减少36.46%。在施肥方式一致的情况下,微孔膜灌溉(W)相较于畦灌(Q)具有很好的节水增产效果并且能效降低菜地的NO3--N淋溶损失。
3、DNDC模型对露地菜地和设施菜地的作物产量及土壤表层无机氮含量模拟具有较高的模拟精度,其中产量的模拟误差均在10%以内。露地菜地氮损失整体显示出NH3>NO3-淋失>N2O>NO>N2的特征,其中NH3挥发损失占总损失量的97.3%;设施菜地氮损失整体显示出NO3-淋失>N2O>NO>N2的特征,其中NO3-淋失量占总体氮损失的61%~75.6%,N2O排放损失占总体氮损失的22.9%~36.6%。
4、借助DNDC模型的敏感性分析探讨影响菜地作物产量及氮损失的主要参数:在露地菜地中,施肥量、土壤本底SOC、降雨、土壤pH等是影响作物产量的重要因素;施肥量、土壤pH、温度、土壤本底SOC及土壤初始NO3--N等是影响N2O排放的重要因素;施肥量、土壤本底SOC、土壤pH及耕地深度等是影响NH3挥发损失的重要因素;施肥量、温度、降雨量等是影响NO3--N淋溶的重要因素。在设施菜地中,施肥量、本底SOC及温度是影响作物产量的重要因素;施肥量、土壤pH、土壤本底SOC、土壤初始NO3--N等是影响N2O排放的重要因素;施肥量、土壤初始NO3--N、温度、耕地深度等是影响NO3--N淋溶的重要因素。
本研究以在露地菜地所使用的生物炭技术和设施菜地所使用的微孔膜灌溉技术为研究对象,分别对两种技术对菜地的氮养分流失阻控效率及作物产量的影响进行分析,借助DNDC模型模拟不同技术处理下菜地的氮损失情况,并分析对作物产量及氮损失影响的主要参数。结果如下:
1、山东金乡的露地菜地使用生物炭+推荐施肥(B-N)处理,相较于农户常规种植(CK)氮养分投入降低了11.9%,作物产量降低3%以内,且菜地的NO3--N淋溶损失量降低达25%以上,生物炭技术在露地菜地具有良好的节肥稳产和削减氮淋溶损失效率。
2、天津武清的设施菜地在均使用传统施肥的菜地,微孔膜灌溉(W)处理比畦灌(Q)处理作物产量增加了7.57%,节水46.13%,NO3--N淋失量减少10.35%;在均使用推荐施肥的菜地,微孔膜灌溉(W)处理比畦灌(Q)处理作物产量增加了31.14%,节水39.82%,NO3--N淋失量减少36.46%。在施肥方式一致的情况下,微孔膜灌溉(W)相较于畦灌(Q)具有很好的节水增产效果并且能效降低菜地的NO3--N淋溶损失。
3、DNDC模型对露地菜地和设施菜地的作物产量及土壤表层无机氮含量模拟具有较高的模拟精度,其中产量的模拟误差均在10%以内。露地菜地氮损失整体显示出NH3>NO3-淋失>N2O>NO>N2的特征,其中NH3挥发损失占总损失量的97.3%;设施菜地氮损失整体显示出NO3-淋失>N2O>NO>N2的特征,其中NO3-淋失量占总体氮损失的61%~75.6%,N2O排放损失占总体氮损失的22.9%~36.6%。
4、借助DNDC模型的敏感性分析探讨影响菜地作物产量及氮损失的主要参数:在露地菜地中,施肥量、土壤本底SOC、降雨、土壤pH等是影响作物产量的重要因素;施肥量、土壤pH、温度、土壤本底SOC及土壤初始NO3--N等是影响N2O排放的重要因素;施肥量、土壤本底SOC、土壤pH及耕地深度等是影响NH3挥发损失的重要因素;施肥量、温度、降雨量等是影响NO3--N淋溶的重要因素。在设施菜地中,施肥量、本底SOC及温度是影响作物产量的重要因素;施肥量、土壤pH、土壤本底SOC、土壤初始NO3--N等是影响N2O排放的重要因素;施肥量、土壤初始NO3--N、温度、耕地深度等是影响NO3--N淋溶的重要因素。