我国太湖地区蔬菜种植面积较广,氮肥使用量较大,氮肥利用率偏低,氮素损失严重,带来了一系列空气、土壤、水体等附加污染问题,不利于现代农业的可持续发展。如何在保持蔬菜产量、不影响蔬菜品质的前提下,减少蔬菜地NH3挥发以及N2O排放,进而提高环境效益、经济效益、农业效益等综合效益,是本研究的科学问题。本研究将从氮肥种类出发,选用新型氮肥,结合当地种植情况,对露地蔬菜新型氮肥的农学、环境、经济效益进行综合评估,为露地蔬菜的可持续绿色生产提供技术支持。 本试验包括两个部分:(1)不同类型氮肥等氮替代处理、不同氮肥减氮20%处理的上海青种植试验;(2)不同类型氮肥等氮替代处理、不同氮肥减氮20%处理的毛白菜种植试验。 于2018年10月至2020年7月在中国科学院常熟农业生态实验站开展试验,共种植了6季叶菜类蔬菜,其中包括2个毛白菜种植季,4个上海青种植季。根据当地施肥习惯,每季蔬菜常规施氮量为200kg N·hm-2。试验共设置8个试验处理:(1)传统尿素施肥处理(N200)、(2)硝基复合肥处理(N200A)、(3)脲酶抑制剂(NBPT)尿素处理(N200B)、(4)有机肥部分替代(尿素∶有机肥=7∶3)处理(N200C)、(5)减氮20%尿素处理(N160)、(6)减施20%+金正大控释肥(N160D)(7)减施20%+美农控释肥(N160E)、(8)不施肥处理(CK)。为了评价不同实验处理的活性气态氮排放,测定了包括NH3挥发、N2O排放、土壤含水率、土壤温度、蔬菜产量等指标。 主要研究结果如下: (1)N200、N200A、N200B、N200C、N160、N160D和N160E处理上海青平均产量分别为27.20t·hm-2、34.03t·hm-2、31.46t·hm-2、30.84t·hm-2、25.89t·hm-2、34.81t·hm-2和31.29t·hm-2,其中N200A增产率为25.13%,N200B与N200C处理的增产率分别为15.68%和13.41%,N160处理与N200处理相比,产量下降了4.82%,N160D和N160E处理上海青产量均有增产效果,其中N160D增产率为27.98%,N160E增产率为15.04%;N200、N200A、N200B、N200C、N160、N160D和N160E处理毛白菜平均产量分别为38.84t·hm-2、47.29t·hm-2、40.05t·hm-2、43.74t·hm-2、32.73t·hm-2、47.62t·hm-2和44.89t·hm-2,N200A、N200B和N200C处理毛白菜产量均达到增产效果,其中N200A增产率为68.22%,N200B与N200C处理的增产率分别为9.79%和39.59%。这与同种处理下在上海青种植上的试验结果趋势较为一致,N200A的增产效益达到最高。N160处理与N200处理相比,减产49.33%,N160D和N160E处理上海青产量均有增产效果,其中N160D增产率为70.91%,N160E增产率为40.83%。这与同种处理下在上海青种植上的试验结果趋势较为一致,N160D的增产效益达到最高。 (2)N200、N200A、N200B、N200C、N160、N160D和N160E处理平均NH3挥发系数分别为11.22%、0.84%、2.28%、5.12%、6.54%、2.43%和0.72%。N200处理NH3排放系数最高,N200A处理NH3排放系数最小(上海青);13.7%、2.5%、5.4%、6.1%、11.0%、3.2%和1.4%。N200处理NH3排放系数最高,N160E处理NH3排放系数最小(毛白菜)。N200、N200A、N200B、N200C、N160、N160D和N160E处理的露地上海青N2O排放处理的平均累积排放量分别为:1.20kg·hm-2、0.49kg·hm-2、0.63kg·hm-2、0.88kg·hm-2、0.73kg·hm-2、0.58kg·hm-2和0.61kg·hm-2,其中N200A的减排效果最佳,减排系数达到59.26%,N160D处理次之,为51.86%。N200、N200A、N200B、N200C的N2O处理的露地毛白菜平均累积排放量分别为:0.44kg·hm-2、0.09kg·hm-2、0.19kg·hm-2、0.30kg·hm-2,其中N200A的减排效果也达到最佳,减排率达73.51%。N160、N160D、N160E处理的N2O的平均累积排放量分别为:0.32kg·hm-2、0.22kg·hm-2、0.09kg·hm-2,其中N160E的减排效果最佳,达到77.83%,N160D的减排率为56.30%,与在上海青上的同种处理结果较为一致。 (3)脲酶抑制剂处理减排效果适中且成本适中,但脲酶抑制剂处理肥料由于成分不稳定目前市面上尚未有商家批量生产,获取成品肥料较为困难,难以大规模推广。有机肥替代处理效果欠佳但成本最低,品牌繁多同时有机物影响因素较多,在后期田间管理上难以控制其营养元素的量;硝基复合肥处理增产率较高,减排效果较为出色,是一种不错的选择。但是考虑到进一步达到减施减排的目标,如果在缓控释肥上进行更深层次的优化研究,控制其使用成本,缓控释肥将具更大优势。 (4)选用合适的缓控释肥进行减氮替代处理,可以获得较好的减施增效效果。其中美农缓控释肥较之金正大缓控释肥由于磷含量的增加而提高了自身的减排效果,因此在日后的农业运用中可以改变肥料中氮磷钾的比例来获得更好的减排增效效果。在实际生产中,农民更倾向于肥效持久且可以减少施肥次数的肥料,美农缓控释肥是一种不错的选择。