程曉楠，田曉楠，郭艷杰,2*，李瑞娟，張麗娟，吉艷芝*，李博文,2

（1 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院 / 河北省農(nóng)田生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 / 河北產(chǎn)業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心，河北保定 071001；2 華北作物改良與調(diào)控國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北保定 071001；3 河北正潤(rùn)環(huán)境科技有限公司，河北石家莊 050000；4 河北省任丘市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局土壤肥料工作站，河北任丘 062550）

隨著人們對(duì)蔬菜需求量的增加，我國(guó)設(shè)施蔬菜種植面積逐年擴(kuò)大，近20年增加了53.1%[1]。為了追求設(shè)施蔬菜產(chǎn)量，生產(chǎn)中更加依賴(lài)化肥的施用，尤其是氮肥的投入分別達(dá)到了露地蔬菜和糧食作物的1.6與3.2倍[2]。過(guò)量的氮肥投入造成氮素的氣態(tài)損失、淋洗損失和土壤累積，嚴(yán)重威脅著生態(tài)環(huán)境[3]。其中壽光蔬菜大棚的氮肥用量是當(dāng)?shù)匦←?、玉米?～14倍[4]，江蘇設(shè)施菜地氮肥投入量比測(cè)土配方施肥區(qū)高17.32%[5]，全國(guó)設(shè)施蔬菜調(diào)研的氮肥施用量是推薦量的1.9倍[6]。蔬菜是淺根系作物，很難吸收淋溶到土壤下層的氮素，致使淋洗至根區(qū)以外的氮素污染淺層地下水[7]。華北平原地區(qū)硝酸鹽的平均含量為86.8 mg/L[8]，超過(guò)世界衛(wèi)生組織(World Health Organization, WHO)飲用水標(biāo)準(zhǔn)(50 mg/L)的1.74倍。同時(shí)土壤氮素以NH3和N2O形式的損失量約占投入量的10%[9]，N2O的排放量占我國(guó)農(nóng)業(yè)N2O排放總量的21%[10-11]。因此，合理有效的施用氮肥，是當(dāng)前集約化蔬菜產(chǎn)區(qū)亟待解決的問(wèn)題。

有研究表明，減少氮肥投入是降低氮素?fù)p失的有效途徑，在傳統(tǒng)施氮量1000 kg/hm2的基礎(chǔ)上減氮50%，能有效降低設(shè)施番茄土壤硝態(tài)氮?dú)埩暨_(dá)56.61%，表觀氮素?fù)p失降低45.72%，土壤氮素平衡盈余率降低34.26%[12]；在270 kg/hm2施氮量基礎(chǔ)上減氮40%，能使番茄產(chǎn)量顯著提高183.6%，氮素利用率顯著增加10.5個(gè)百分點(diǎn)[13]。也有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，硝化抑制劑能夠延緩銨態(tài)氮向硝態(tài)氮的轉(zhuǎn)化速度和強(qiáng)度，減少NO3--N的淋溶和反硝化損失[14]，從而提高作物對(duì)氮素的吸收和利用率[15-16]。減量施氮配施硝化抑制劑能使黃瓜增產(chǎn)23.3%[17]、西瓜可溶性糖含量提高0.77%～1.25%[18]；N2O的排放減少42.1%～64.1%，但NH3揮發(fā)損失顯著增加34.3%～40.4%[19]；芹菜地上部分氮素利用率提高到16.85%，土壤硝態(tài)氮含量降低12.28%～56.73%[20]。近年來(lái)，微生物菌劑因綠色環(huán)保和環(huán)境友好等特點(diǎn)，已成為我國(guó)的研究熱點(diǎn)[21]。有研究發(fā)現(xiàn)微生物菌劑在改善土壤環(huán)境、促進(jìn)作物生長(zhǎng)和提高氮素利用等方面作用顯著[22-23]。施用微生物菌劑的土壤硝態(tài)氮含量和N2O平均排放通量分別降低22%～29%和58.3%～73.1%[24]，氨揮發(fā)量降低13.81%～42.21%[25]，番茄產(chǎn)量、可溶性固形物、可溶性蛋白和可溶性糖分別顯著增加24.66%、31.05%、27.82和62.73%[26]。同時(shí)減氮配施微生物菌劑還能夠塑造良好的根系生長(zhǎng)環(huán)境，能夠使小麥的氮素累積量提高11.3%，提高了氮素利用率[27]?？梢?jiàn)，硝化抑制劑與微生物菌劑在菜田環(huán)境和蔬菜產(chǎn)量等方面發(fā)揮著良好的作用。

硝化抑制劑與菌劑對(duì)作物提質(zhì)增產(chǎn)和環(huán)境友好均表現(xiàn)出良好效果，但硝化抑制劑和菌劑對(duì)土壤中氮素的去向有何影響？譙江蘭[28]在設(shè)施番茄上的研究證實(shí)了硝化抑制劑和菌劑在提高氮素利用率方面確實(shí)起到了協(xié)同的效果；張春楠等[29]在設(shè)施甜瓜上發(fā)現(xiàn)硝化抑制劑和菌劑配施能活化土壤養(yǎng)分，提高植物對(duì)養(yǎng)分的吸收；郭嬌[30]在設(shè)施黃瓜的研究發(fā)現(xiàn)，硝化抑制劑與菌劑在減少土壤氮素累積和降低N2O排放量與NH3揮發(fā)量方面有良好的效果。因此，本研究以設(shè)施茄子為研究對(duì)象，探究硝化抑制劑和微生物菌劑單施與配施對(duì)土壤-茄子體系中氮素的吸收利用、氣態(tài)損失及土壤殘留的影響，為設(shè)施蔬菜的優(yōu)質(zhì)、高效種植提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2019年9月24日—2020年5月10日在河北省保定市定興縣龍華村華農(nóng)蔬菜合作社(E115°58'97″，N39°16'86″)的溫室大棚進(jìn)行。定興縣位于冀中平原腹地，京津保中心地帶，地理位置優(yōu)越并且地勢(shì)較為平坦開(kāi)闊，土層深厚，適宜蔬菜生長(zhǎng)，可為京津保地區(qū)提供穩(wěn)定的蔬菜需求。試驗(yàn)地土壤基本理化性質(zhì)見(jiàn)表1。

1.2 供試材料

供試作物為茄子，品種為‘107’圓茄。供試商品有機(jī)肥(含N 2.38%、P2O51.01%、K2O 1.39%)，化肥有尿素(N 46%)、過(guò)磷酸鈣(P2O516%)和硫酸鉀(K2O 52%)。供試抑制劑為DMPP (3,4-二甲基吡唑磷酸鹽)。供試菌劑枯草芽孢桿菌菌劑(粉劑，有效活菌數(shù)≥7.6×109cfu/g)、膠質(zhì)類(lèi)芽孢桿菌菌劑(粉劑，有效活菌數(shù)≥7×108cfu/g)。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)6個(gè)處理：不施氮肥對(duì)照(CK)、常規(guī)施氮量 (720 kg/hm2，F(xiàn)N)、減施30%氮肥(N 504 kg/hm2，RN)，以及減氮30%配施硝化抑制劑DMPP(RND)、菌劑(RNB)和同時(shí)配施DMPP及菌劑(RNDB)。施氮量包括基肥中商品有機(jī)肥和追肥中尿素的純氮量，每次施肥中減氮及減氮配施DMPP和菌劑處理的施氮量均在常規(guī)處理FN的基礎(chǔ)上減氮30%進(jìn)行施用。硝化抑制劑DMPP用量為純氮量的2%，菌劑為枯草芽孢桿菌和膠質(zhì)類(lèi)芽孢桿菌菌劑，用量分別為20×1012、40×1012cfu/hm2。每個(gè)處理3次重復(fù)，共18個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積29.63 m2(3.75 m×7.90 m)。茄子種植密度為 2.84×104plant/hm2。

于2019年9月24日施基肥，2019年9月25日定植，2020年5月10日收獲。整個(gè)生育期共追肥7次，分別為2019年12月3日、2020年1月8日、2020年2月4日、2020年3月4日、2020年3月20日、2020年4月5日、2020年4月20日。其中，每個(gè)處理的磷鉀肥用量保持一致，分別為295和680 kg/hm2。各處理肥料、菌劑等具體用量見(jiàn)表2。施肥后灌水，肥料與DMPP施入方式為溝施，溝深10 cm，菌劑稀釋后再進(jìn)行灌根，其余田間管理都按當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)操作進(jìn)行。

表2 試驗(yàn)處理養(yǎng)分與硝化抑制劑和菌劑具體施用劑量Table 2Dosage of nutrient, DMPP andstrains in each experimental treatment

1.4 樣品采集與測(cè)定

1.4.1 產(chǎn)量測(cè)定 茄子收獲到采摘結(jié)束期間，按小區(qū)記錄每次采摘的茄子累計(jì)產(chǎn)量同時(shí)測(cè)定單果重。

1.4.2 植株樣品采集與品質(zhì)測(cè)定 在茄子‘四門(mén)斗’期(第3次分枝)，每個(gè)小區(qū)采集充分膨大且外觀大小一致的商品果實(shí)樣品3個(gè)，測(cè)定品質(zhì)指標(biāo)。維生素C含量用鉬藍(lán)比色法測(cè)定，可溶性糖含量用濃硫酸-蒽酮比色法測(cè)定，可溶性蛋白質(zhì)含量用考馬斯亮藍(lán)G250染色法測(cè)定，果實(shí)橫縱徑用游標(biāo)卡尺測(cè)量。

1.4.3 植株氮吸收量 收獲后采集各小區(qū)長(zhǎng)勢(shì)均勻的3株完整植株，分為果實(shí)、莖稈、葉片和根系4個(gè)部分在105℃下殺青30 min，65℃烘干至恒重。然后記錄干生物量，粉碎后采用濃H2SO4-H2O2消化—?jiǎng)P氏定氮法測(cè)定N含量。

1.4.4 氣體樣品的采集與測(cè)定 N2O利用密閉式靜態(tài)箱采集，氣相色譜法測(cè)定。箱體高15.50 cm，底座直徑15.00 cm。于每次追肥后第1、2、3、5、7、9 天采氣。采樣時(shí)間為每天上午9：00—11：00，每隔15 min采樣1次，共采集3次氣體，每次采集氣體后注入20 mL真空瓶?jī)?nèi)，利用Agilent 7890A型氣相色譜儀分析測(cè)定。

NH3采用海綿通氣法采集測(cè)定[31]，海綿吸收的氨用1.0 mol/L KCl浸提，采用連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定。裝置內(nèi)徑15.00 cm，高14.50 cm。每次施肥灌水后連測(cè) 10 天[32]。

1.4.5 土壤剖面樣品采集與測(cè)定 種植前采用“S”形取樣方式，用土鉆采集5個(gè)樣點(diǎn)土壤，采集深度為0—120 cm，每30 cm為一個(gè)樣品，用于測(cè)定土壤基本理化指標(biāo)。收獲后，每個(gè)小區(qū)選3個(gè)點(diǎn)，用土鉆取0—120 cm土壤剖面樣品，每30 cm為一個(gè)樣品，鮮樣采用1.0 mol/L KCl溶液浸提，連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定硝態(tài)氮含量。

土壤容重采用環(huán)刀法測(cè)定；pH按水土比2.5∶1，酸度計(jì)測(cè)定。有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀外加熱法測(cè)定；有效磷、速效鉀分別采用0.5 mol/L NaHCO3和1 mol/L CH3COONH4溶液浸提，紫外分光光度計(jì)測(cè)定有效磷，火焰分光光度計(jì)測(cè)定速效鉀。

1.5 數(shù)據(jù)計(jì)算

式中：ρ為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下N2O氣體密度(其值為1.25 kg/hm3)；H為靜態(tài)箱高度(m)；Δc/Δt為N2O濃度變化率；T為測(cè)定時(shí)箱體內(nèi)的平均溫度(℃)

式中：M為單個(gè)裝置平均每次測(cè)得的氨量(NH3--N，mg)；r表示裝置半徑(m)；D為每次連續(xù)捕獲時(shí)間(d)。

N2O凈損失率(%)= (施氮處理N2O累積排放量-不施氮處理N2O累積排放量) /施氮量×100

NH3凈損失率(%)= (施氮處理NH3累積揮發(fā)量-不施氮處理NH3累積揮發(fā)量)/施氮量×100

各器官吸氮量(kg/hm2)= 各器官生物量×各器官氮含量/106

硝態(tài)氮累積量(kg/hm2)= 土層厚度(cm)×土壤容重(g/cm3)×硝態(tài)氮含量(mg/kg)/10

氮肥偏生產(chǎn)力(kg/kg)= 單位面積產(chǎn)量(kg)/單位面積施氮量(kg)

氮肥表觀利用率(%)= (施氮處理植株總吸氮量-不施氮處理植株總吸氮量)/施氮量×100

氮肥農(nóng)學(xué)效率(kg/kg)= (施氮處理作物產(chǎn)量-不施氮處理作物產(chǎn)量)/施氮量

1.6 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和作圖采用Microsoft Excel 2016，統(tǒng)計(jì)分析采用SPSS 22.0進(jìn)行單因素方差分析，選用LSD (P＜0.05為顯著)進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 茄子產(chǎn)量和品質(zhì)

從表3可以看出，常規(guī)施氮FN和減氮RN處理的產(chǎn)量差異不顯著，分別為92.07和88.63 t/hm2。減施氮量下，RND、RNB和RNDB處理的產(chǎn)量分別較RN處理顯著增加12.7%、18.9%和26.7%；硝化抑制劑與菌劑聯(lián)合施用的RNDB處理比RND處理顯著增產(chǎn)11.0%，但與單施菌劑的RNB處理差異不顯著，且RND和RNB處理也未表現(xiàn)出產(chǎn)量差異。單果重不同處理間的變化與產(chǎn)量的變化趨勢(shì)一致，RND、RNB和RNDB處理茄子單果重分別較RN處理顯著增加8.2%、10.1%和16.8%，但RND、RNB和RNDB 3個(gè)處理差異不顯著。

表3顯示，除果形指數(shù)差異沒(méi)有顯著性外，茄子其他品質(zhì)指標(biāo)均表現(xiàn)為添加硝化抑制劑或菌劑處理高于未添加的處理。維生素C含量在RND、RNB、RNDB處理間無(wú)顯著差異，但較RN處理分別顯著提高23.2%、30.5%和34.4%；可溶性蛋白質(zhì)含量分別比RN處理顯著增加12.5%、13.6%和20.5%，RND、RNB、RNDB處理間差異不顯著；RNDB處理的可溶性糖含量最高，為0.95%，較RND和RNB處理分別顯著提高17.3%和18.8%。

表3 不同處理對(duì)設(shè)施茄子產(chǎn)量和品質(zhì)的影響Table 3 Yield and quality of eggplant under different treatments in a greenhouse

2.2 茄子對(duì)氮素的吸收利用

由表4可以看出，減氮30%處理(RN)的茄子根、莖、葉、果實(shí)吸氮量與常規(guī)施氮量處理(FN)相比，均有所降低，根的降低幅度達(dá)到顯著水平。而RND、RNB和RNDB處理各部位及總吸氮量與FN相比均無(wú)顯著差異。RNDB處理各部位和總吸氮量均高于RN處理，總吸氮量顯著高于RN處理16.1%。

表4 不同處理茄子吸氮量及氮素利用率Table 4 Nitrogen uptake and use efficiency of eggplant under different treatments

氮肥的表觀利用率(NUE)反映當(dāng)季作物對(duì)氮肥的回收情況，氮肥農(nóng)學(xué)效率(NAE)反映單位氮肥用量的增產(chǎn)量。RNDB處理氮素表觀利用率最高為20.87%，分別較RND和RNB處理提高2.44%和2.80個(gè)百分點(diǎn)。RN處理的NUE和NAE與FN處理相當(dāng)，即減少常規(guī)施氮量的30%并未提高氮肥的回收率和增產(chǎn)率。而RND和RNB處理的NUE雖然相較于FN處理的提升幅度未達(dá)到顯著水平，但其農(nóng)學(xué)效率顯著高于FN和RN處理，RNDB處理的NUE和NAE均顯著高于FN和RN處理，表明同時(shí)配施DMPP和菌劑提升氮肥效率的效果好于單獨(dú)配施DMPP或者菌劑。氮肥偏生產(chǎn)力(NPFP)為單位氮肥用量的產(chǎn)量，RNDB處理的NPFP與RNB處理相當(dāng)，但顯著高于RND處理，RND和RNB處理顯著高于RN處理，RN處理顯著高于FN處理。因此，減氮30%同時(shí)配施DMPP和菌劑不僅提高了對(duì)化肥的回收量，而且更有效地用于果實(shí)的生產(chǎn)。

2.3 土壤氮素的氣態(tài)損失

2.3.1 土壤N2O排放通量動(dòng)態(tài)變化 從圖1可看出，所有施氮處理的土壤N2O排放通量均在施肥后第 1～2 天達(dá)到峰值，峰值在 1253～2508 μg/(m2·h)，與CK處理差異顯著，隨后逐漸降低并在第9天后與CK基本一致；與FN處理相比，減氮30%的RN、RND、RNB和RNDB處理土壤N2O排放通量峰值顯著降低27.9%～50.0%，說(shuō)明降低氮肥投入能有效降低N2O排放通量。相同施氮量下，RND、RNB、RNDB處理的土壤N2O排放通量峰值分別比RN處理顯著降低了30.6%、24.4%和23.0%，說(shuō)明單施DMPP、菌劑或二者合用均能有效降低土壤N2O排放通量峰值。FN處理平均N2O排放通量為2998 μg/(m2·h)，RN、RND、RNB、RNDB 比 FN 分別顯著降低37.2%、55.9%、43.0%和58.1%。RND和RNDB處理平均N2O排放通量則比RN處理顯著降低33.3%～34.6%。由此可見(jiàn)，DMPP能有效減少土壤N2O排放，菌劑對(duì)土壤N2O排放有一定抑制作用，且DMPP與菌劑配施表現(xiàn)出一定的協(xié)同作用。

圖1 設(shè)施茄子追肥期間土壤N2O排放通量動(dòng)態(tài)變化Fig.1 Dynamics of soil N2O emission flux under different fertilization treatments

2.3.2 土壤NH3揮發(fā)速率動(dòng)態(tài)變化 由土壤氨揮發(fā)速率動(dòng)態(tài)變化(圖2)可知，不施氮CK處理在整個(gè)追肥期間的NH3揮發(fā)速率峰值僅為0.03 kg/(hm2·d)，施氮處理均在施肥后2～3天達(dá)到峰值，在0.24～0.38 kg/(hm2·d)，隨后逐漸降低，并在9～10天后趨于穩(wěn)定；與FN處理相比，RN、RND、RNB、RNDB 4個(gè)減氮處理的土壤NH3揮發(fā)速率峰值顯著減小了29.0%～36.8%；與RN處理相比，RND處理表現(xiàn)出上升趨勢(shì)，RNB和RNDB處理則呈下降趨勢(shì)，但差異均未達(dá)到顯著水平。在整個(gè)監(jiān)測(cè)期間，F(xiàn)N處理平均土壤NH3揮發(fā)速率為0.09 kg/(hm2·d)，減氮30%的RN、RND、RNB、RNDB處理比FN處理分別顯著降低31.0%、23.3%、32.0%和26.8%；與RN處理相比，RND處理顯著增加了平均NH3揮發(fā)速率，雖然RNDB處理的平均NH3揮發(fā)速率有所增加，但未達(dá)到顯著差異水平，而RNB處理的平均NH3揮發(fā)速率表現(xiàn)出小幅度的下降趨勢(shì)，差異不顯著。說(shuō)明DMPP在一定程度上增加了土壤NH3揮發(fā)，但菌劑對(duì)土壤NH3揮發(fā)無(wú)明顯影響。

圖2 設(shè)施茄子追肥期間土壤NH3揮發(fā)動(dòng)態(tài)變化Fig.2 Dynamic changes of soil NH3 volatilization rate under different fertilization treatments

2.3.3 土壤N2O排放和NH3揮發(fā)的氣態(tài)損失量 從表5可以看出，與FN處理相比，RN、RND、RNB和RNDB處理土壤N2O累積排放量顯著降低了26.1%～49.9%；相同施氮量下，RND和RNDB處理的N2O累積排放量較RN處理分別顯著降低32.1%、32.3%，RNDB的N2O累積排放量比RNB顯著降低28.8%。同樣，在N2O凈損失率中RNDB處理比RN處理顯著降低了37.6%。RN、RND、RNB和RNDB處理土壤NH3累積揮發(fā)量比FN處理顯著降低15.3%～34.8%；相同施氮量下，與RN處理相比，RND和RNDB處理土壤NH3累積揮發(fā)量分別增加了23.2%和9.1%，RN與RNDB處理差異不顯著。相比FN處理，其余各處理的N2O排放和NH3揮發(fā)的氣態(tài)損失量顯著降低26.33%～85.48% (FN處理的氣態(tài)凈損失總量顯著高于其他施氮處理35.35%～49.69%)，減氮30%處理間差異不顯著。但RNDB處理比RND處理N2O排放量，NH3累積揮發(fā)量和二者的氣體損失量分別降低0.3%、11.5%和9.1%。

表5 不同處理土壤N2O累積排放量與NH3累積揮發(fā)量(kg/hm2)及凈損失率(%)Table 5 Cumulative N2O emission and NH3 volatilization(kg/hm2) and the net loss rate (%) in different treatments

2.4 土壤剖面NO3--N的累積量

從不同處理茄子收獲后0—120 cm土壤剖面NO3--N累積量(圖3)可以看出，CK處理最低，為750 kg/hm2；FN處理最高，為2440 kg/hm2。與FN處理相比，RN、RND、RNB和RNDB處理的NO3--N累積量分別顯著降低17.5%、34.1%、17.6%和35.2%，降低幅度以RNDB處理最大，RNDB處理的NO3--N累積量顯著低于RNB處理，與RND處理差異不顯著，RNDB處理比RN、RNB和RND處理0—60 cm土層NO3--N累積量分別降低17.6%、17.7%和2.2%；60—120 cm土層RNDB的NO3--N積累量為744.0 kg/hm2。

圖3 不同處理設(shè)施茄子收獲后0—120 cm土壤剖面NO3--N累積量Fig.3 Soil NO3--N accumulation in the 0-120 cm soil profile in different treatments after eggplant harvest in a greenhouse

各處理硝態(tài)氮均在0—30 cm表土層的累積量較多，F(xiàn)N和RN處理的硝態(tài)氮累積量分別為662和565 kg/hm2，二者無(wú)顯著差異。與RN處理相比，0—30 cm土層RND與RNB處理NO3--N累積量無(wú)顯著差異，而RNDB處理顯著降低了20.7%。在30—60 cm的土層中，除CK外，各處理的硝態(tài)氮累積量在175～484 kg/hm2，且差異不顯著。0—60 cm土層RNDB NO3--N累積量為873.1 kg/hm2。在60—90 cm土層中，RNDB處理比RNB處理顯著降低了35.1%，與RND處理差異不顯著。在90—120 cm土層中，F(xiàn)N處理的NO3--N累積量為626 kg/hm2，顯著高于其他處理。

3 討論

3.1 硝化抑制劑與菌劑配施對(duì)茄子氮素吸收利用的影響

氮素是植物體生長(zhǎng)的必需元素，其對(duì)作物產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率高達(dá)40%～50%[33]，并且也是影響品質(zhì)的重要因素[34]。本研究表明，與CK處理相比，各施氮肥處理均能顯著提高茄子產(chǎn)量、單果重及可溶性蛋白含量等指標(biāo)；硝化抑制劑與菌劑配施的RNDB處理表現(xiàn)出良好的協(xié)同效果，比單一添加硝化抑制劑或菌劑處理的增產(chǎn)與提質(zhì)效果顯著。石艷星[35]和郭廣正等[36]研究發(fā)現(xiàn)，減氮配施菌劑或硝化抑制劑對(duì)蔬菜的產(chǎn)量及果實(shí)品質(zhì)均有顯著的促進(jìn)作用。

作物吸氮量是反映植株生長(zhǎng)能力的重要指標(biāo)之一，而植株良好的生長(zhǎng)勢(shì)是確保蔬菜優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)的前提。本試驗(yàn)中硝化抑制劑與菌劑配施的RNDB處理吸氮量為259.66 kg/hm2，比RN處理顯著提高16.1%；氮肥表觀利用率最高為20.87%，分別比RND和RNB處理提高2.44%和2.80個(gè)百分點(diǎn)，高于硝化抑制劑與菌劑單施的效果，這與郭嬌等[37]在蔬菜上的研究結(jié)果一致。其原因一是由于硝化抑制劑能夠抑制銨態(tài)氮向硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化[38]，使NH4+-N在土壤中大量聚集并且留存時(shí)間較長(zhǎng)[39]，促進(jìn)植株對(duì)氮素的吸收，進(jìn)而促進(jìn)作物增產(chǎn)；二是由于微生物菌劑在土壤中可以活化速效養(yǎng)分或土壤微生物菌群，從而促進(jìn)植物的吸收，有利于植物生長(zhǎng)[40]。硝化抑制劑與菌劑配施后，土壤NH4+-N較單施硝化抑制劑或菌劑的處理有所增加，從而增加了植株的吸氮量。

3.2 硝化抑制劑與菌劑配施對(duì)土壤N2O累積排放量和NH3揮發(fā)累積量的影響

農(nóng)田土壤氮素的氣態(tài)損失途徑主要為NH3揮發(fā)、硝化-反硝化產(chǎn)生的N2O的排放，且隨著施氮量的增加，氣態(tài)氮素的損失量也隨之增加[9]。本試驗(yàn)條件下，與減氮RN處理相比，單施硝化抑制劑的RND處理N2O損失量顯著降低32.1%，NH3揮發(fā)量顯著增加23.2%，由于硝化抑制劑抑制土壤中硝化微生物的氨氧化過(guò)程，減少土壤NH4+-N向NO2--N的轉(zhuǎn)化，使土壤中銨態(tài)氮濃度能夠維持較長(zhǎng)的時(shí)間[41]，減少NO2--N的累積，從而降低土壤中N2O產(chǎn)生和排放[42-43]，增加了NH3揮發(fā)[44]。本研究中傳統(tǒng)施氮處理的氣態(tài)凈損失總量為23.89 kg/hm2，顯著高于其他施氮處理，達(dá)35.35%～49.69%；而單施硝化抑制劑、單施菌劑、硝化抑制劑與菌劑配施處理的氣態(tài)凈損失總量分別為17.65、15.96和16.05 kg/hm2，且3個(gè)處理間差異不顯著。單施硝化抑制劑的N2O排放量、NH3揮發(fā)累積量和二者的氣體損失量與硝化抑制劑/菌劑配施的數(shù)值相近，但RNDB處理比RND處理分別降低0.3%、11.5%和9.1%；而且與減氮RN處理相比，單施菌劑處理的N2O排放量和NH3累積量雖有所降低，但差異不顯著，由此說(shuō)明了菌劑對(duì)于氮素氣態(tài)轉(zhuǎn)化的影響不明顯，而菌劑、硝化抑制劑配施的處理中硝化抑制劑的效果表現(xiàn)更為突出。

3.3 硝化抑制劑與菌劑配施對(duì)土壤硝態(tài)氮累積的影響

由于設(shè)施蔬菜栽培的環(huán)境封閉和生產(chǎn)高度集約化[45]，換茬頻率與周年利用率較高，土壤中過(guò)量的氮肥未能及時(shí)被作物吸收利用而產(chǎn)生大量殘留，加之大水漫灌和灌水頻率高，導(dǎo)致其向蔬菜根圈底層土壤遷移和累積[46-47]。本研究中，0—60 cm土體作為茄子根區(qū)范圍，NO3--N累積量表現(xiàn)為FN＞RNB＞RN＞RND＞RNDB＞CK，硝化抑制劑與菌劑配施的RNDB處理比RNB和RND處理分別降低17.7%和2.2%；60—120 cm土體的NO3--N累積量表現(xiàn)為FN＞RN＞RNB＞RND＞RNDB＞CK，RNDB處理比 RND和RNB處理分別降低1.0%和25.2%。硝化抑制劑和菌劑配施能降低土壤硝態(tài)氮累積，主要是由于硝化抑制劑和微生物菌劑的作用機(jī)理不同。硝化抑制劑降低土壤NO3--N累積量主要是抑制了土壤的硝化作用所致[28,40]。而枯草芽孢桿菌(本試驗(yàn)所用菌劑)一方面能產(chǎn)生許多抗生素和植物激素活性的化合物，調(diào)節(jié)大氣固氮菌固定大氣中的氮素[48]；另一方面由于溶磷解鉀菌(枯草芽孢桿菌與膠質(zhì)類(lèi)芽孢桿菌)的施用，能夠產(chǎn)生疊加效應(yīng)，提高土壤速效氮的含量，提高氮素利用率[49]。

4 結(jié)論

在供試條件下，將茄子施氮量由720 kg/hm2減至504 kg/hm2，對(duì)茄子的產(chǎn)量和品質(zhì)、氮素吸收總量和氮肥吸收利用效率、農(nóng)學(xué)效率均無(wú)不利影響。但相比RN處理，配施硝化抑制劑降低了N2O排放量提高了NH3揮發(fā)量，而配施菌劑沒(méi)有影響N2O排放量，只降低了NH3揮發(fā)量，因而同時(shí)配施DMPP和菌劑有效減少了N2O排放量，且對(duì)NH3揮發(fā)量影響較小，提高了茄子氮素吸收總量，因而顯著降低了0—60 cm土層土壤氮素殘留。因此，減氮配施硝化抑制劑與菌劑是實(shí)現(xiàn)茄子優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)、環(huán)境友好的有效措施。