冷凉干旱区设施土壤氮素的转化及供氮机理

设施栽培中过量施用氮肥造成了土壤硝态氮大量累积，从而导致土壤养分不平衡、盐渍化加剧、蔬菜病虫害增加、品质和产量下降、地下水污染等一系列作物生产障碍因子和环境问题，严重阻碍设施农业的可持续发展。氮肥过量施用主要是因为对设施栽培条件下土壤的氮素转化和供氮机理不明确。本项目拟通过田间定位试验和室内培养试验，采用15N示踪技术，研究设施栽培条件下土壤氮和肥料氮的转化过程及其相互关系，探索设施栽培条件下土壤氮和肥料氮的有效化和无效化途径，明确设施土壤的供氮机理，建立设施土壤氮素供应能力的评价指标，为制定合理的氮肥施用方法和技术、调控设施土壤中硝态氮含量和提高设施土壤质量提供理论依据，进而为设施农业的可持续发展提供可靠的理论支撑。

经过3年时间，完成了田间定位试验、培养实验和15N示踪试验和主要的测定指标，目前的研究结果基本达到了预期的目标。但是，由于自身的经验不足，田间定位试验管理比较精细需投入较多的精力和时间，以及室内分析的样品量和测定指标较多而室内测试的人员有限，因此部分指标的测试工作还未完成，同时导致了成果出版工作严重滞后，这些工作将在后续的2-3年之内完成。.目前的研究结果主要发现，（1）设施栽培中，蔬菜的产量随施氮量的增加呈抛物线变化，生长前期的生长指标（株高、叶片数、叶面积、茎粗、叶片SPAD值等）的变化趋势决定了总产量的高低。（2）过量施氮增加肥料氮在设施土壤中的残留，残留形态主要是硝态氮和可溶性有机氮含量；种植蔬菜可在一定程度上有效吸收利用土壤中残留的硝态氮和可溶性有机氮，说明硝态氮和可溶性有机氮是设施蔬菜吸收的主要氮素形态。因此，设施栽培中氮肥用量的确定必须考滤土壤中前茬肥料氮残留量的多少。（3）施用化学氮肥会减少设施土壤中的微生物量氮含量；施用生物有机肥时设施土壤中的硝态氮含量和微生物量氮含量增加，而可溶性有机氮含量减少。另外，微生物量氮含量与土壤中残留的硝态氮和可溶性有机氮含量呈反相关。说明设施土壤中的硝态氮、可溶性有机氮和微生物量氮之间是相互作用和相互转化的，均与土壤的供氮能力有密切关系。（4）氮肥在土壤中的转化受土壤水分的影响较大，较高的土壤水分含量会抑制硝化作用，延长了铵态氮在土壤中的存留时间，而延缓了硝态氮的生成。可溶性有机氮随施氮量的增加而增加，随土壤水分含量的增加而减少。（5）设施土壤中硝态氮和可溶性有机氮的淋溶是氮素损失的主要途径之一。另外，氮肥施入土壤后会立即转化成铵态氮，铵态氮转化成氨气而挥发，这是氮素损失的另一主要途径。.