填闲作物种植和秸秆还田对设施菜田土壤溶解性有机氮淋洗损失的影响

针对设施菜田有机肥施用量大、灌溉频繁及多年连作导致根系发育差所带来的氮素淋洗损失等问题，采用微型渗漏计和土壤溶液提取装置等装置进行田间原位监测，利用长期定位试验定量研究菜田土壤周年溶解性有机氮（DON）淋洗特点，追踪剖面土壤DON及溶解性有机碳DOC的比例及去向，揭示DON与硝酸盐淋洗的"异步"性，分析菜田土壤DON淋洗对可溶性氮素淋洗损失的贡献；采用15N和13C示踪技术和田间原位培养装置，比较研究有机肥施用、秸秆还田和种植填闲作物等不同有机碳投入措施对菜田耕层土壤有机碳、氮库、DON及微生物CN等的影响，分析灌溉模式及土壤质地变化对耕层土壤DON的产生及淋洗损失特点分析，评估上述措施对土壤剖面DON及DOC的数量分布、淋洗特点和去向分析，为理解有机肥等有机碳投入措施对设施菜田土壤氮素循环和损失的影响，蔬菜合理、高效利用氮素养分提供依据，为理解DON在高N投入体系下的生态意义提供理论参考

摘要：针对集约化设施菜田盲目水肥投入可能造成的资源浪费和环境污染问题，项目通过设置多年日光温室田间试验和田间原位矿化培养试验、采用微型渗漏计、张力计及土壤溶液采集器，动态监测了土壤剖面和淋洗液中可溶性/溶解性有机氮的变化，研究了设施菜田中有机肥、秸秆施用、夏季填闲作物等对土壤可溶性有机氮淋洗的影响，主要结果如下：（1）综合多点试验中设施菜田土壤溶解性有机氮（DON）淋洗对氮素淋洗损失的贡献发现，土壤可溶性有机氮（SON）占可溶性全氮（STN）的比例范围是29%~43%，平均值为36%，淋洗液中溶解性有机氮（DON）占溶解性全氮（DTN）的比例范围是11%-32%，平均值为20%，表明SON/DON是设施菜田土壤氮素循环的重要部分。（2）有机氮素淋洗损失是设施菜田氮素损失的重要组成部分。采用渗漏计监测传统管理模式下日光温室周年DON淋洗损失量为188-240 kg N/hm2；DON的淋洗和DIN淋洗存在明显的异步性，其淋洗峰值约出现在施肥后1个月，相比DIN其峰值出现约滞后2周；（3）有机肥和氮素投入显著增加了土壤中SON的累积和DON淋洗损失；DTN淋洗量与DON淋洗量呈极显著正相关；（4）秸秆施用可以显著降低土壤无机氮含量，对土壤SON含量和DON淋洗损失无显著影响，但显著增加了SON/STN比例；（5）与壤土相比，砂土中DON的淋洗数量更大，且DON占DTN的比例更高；（6）种植填闲作物可以显著降低土壤氮素淋洗量，但是种植填闲作物并还田增加了DON/DTN的比例；通过对夏季填闲作物进行15N标记并设置地上部秸秆还田与不还田处理，在秋冬茬黄瓜收获后发现夏季填闲作物地上部秸秆还田处理所带入的15N中有67% 淋出60cm土层，相反秸秆不还田处理所带入的15N中有 46%淋出60 cm土层，说明玉米地上部氮素较根系更易分解并淋出60cm土层。项目期间发表中文核心期刊论文3篇，提交SCI论文2篇，目前正在总结撰写的SCI文章2篇；培养博士生1名；硕士生3名，在读博士1名。