趙國(guó)勝 李伏生 農(nóng)夢(mèng)玲

摘 要：為得到合理的水肥管理措施，研究等氮量下不同滴灌施肥比例對(duì)宿根蔗產(chǎn)量以及不同生育期蔗田土壤氧化亞氮（N2O）通量和無機(jī)氮含量的影響，并分析蔗田土壤N2O通量與無機(jī)氮含量之間的關(guān)系。該文以自然降雨W0為對(duì)照，設(shè)置2種滴灌灌水量水平W1（田間持水量的75%）和W2（田間持水量的85%），等量氮肥（N 300 kg·hm-2）下設(shè)4種滴灌施肥比例F10（100%基肥）、F55（50%基肥，50%滴灌追肥）、F37（30%基肥，70%滴灌追肥）、F19（10%基肥，90%滴灌追肥），測(cè)定不同處理宿根蔗產(chǎn)量、農(nóng)藝性狀（單莖重、株高、蔗莖直徑、公頃有效莖數(shù)）、3個(gè)生育期蔗田土壤N2O通量以及土壤硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮和銨態(tài)氮的含量。結(jié)果表明：（1）W1F55和W2F55處理甘蔗產(chǎn)量較高，分別為102.4 t·hm-2和97.8 t·hm-2;相同灌水量下F55處理土壤N2O排放通量較低。（2）蔗田土壤N2O通量與土壤銨態(tài)氮含量之間呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.497（P<0.05，n=24）;合理的滴灌施肥比例能有效提高甘蔗產(chǎn)量并減少土壤N2O的排放。因此認(rèn)為，等氮條件下滴灌施肥比例為5∶5的處理，不僅宿根蔗相對(duì)高產(chǎn)，而且能減少蔗田土壤N2O的排放。

關(guān)鍵詞： 氧化亞氮，? 甘蔗生產(chǎn)， 無機(jī)氮， 灌溉施肥， N2O排放

中圖分類號(hào)：Q948.113

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1000-3142（2022）03-0413-09

Effects of fertigation under equal nitrogen on ratoon

yield and nitrous oxide emissions in soil

ZHAO Guosheng， LI Fusheng， NONG Mengling*

（ College of Agriculture， Guangxi University， Nanning 530004， China ）

Abstract：In order to get reasonable water and fertilizer management measures， the effects of different fertigation proportions under the same nitrogen （N） rate on the yield of ratoon and nitrous oxide （N2O） flux and inorganic N content in soil at the different growth stages were studied， the relationships between soil N2O flux and inorganic N content were analyzed. Taking natural rainfall （W0） as the control， two drip irrigation levels， W1 （75% of field water capacity） and W2 （85% of field water capacity） and four fertigation proportions at the same N rate （N 300 kg·hm-2）， F10 （100% basal fertilizer）， F55 （50% basal fertilizer， 50% fertigation topdressing）， F37（30% basal fertilizer， 70% fertigation topdressing） and F19 （10% basal fertilizer， 90% fertigation topdressing） were designed. Agronomic traits （stalk weight， plant height， stalk diameter and effective stalks per hectare） and yield of sugarcane， the N2O flux and the contents of nitrate， nitrite and ammonium nitrogen in soils at the three growth stages were determined. The results were as follows： （1） The ratoon yields in W1F55 and W2F55 were higher， i.e. 102.4 t·hm-2 and 97.8 t·hm-2， respectively; Soil N2O emission flux in F55 was lower under the same irrigation amount. （2） There was a significant negative correlation between soil N2O flux and ammonium nitrogen content， with a correlation coefficient of -0.497 （P<0.05， n=24）; A reasonable fertilization proportion with drip irrigation can effectively increase sugarcane yield and reduce soil N2O emission. Therefore， the treatment with a fertigation proportion of 5∶5 under the same N rate can not only have a relatively high yield of ratoon， but also reduce the N2O emission from the sugarcane soil.

Key words： nitrous oxide， sugarcane yield， inorganic nitrogen， fertigation and fertilizer， N2O emission

氧化亞氮（N2O）是對(duì)全球氣候變化有重要影響的溫室氣體（Ghosh et al.， 2003），大氣中N2O濃度的增加使得氣候變暖等環(huán)境問題日益嚴(yán)峻 （Signor & Cerri， 2013）。IPCC（2007）指出，農(nóng)田土壤作為農(nóng)業(yè)N2O的最大排放源，占農(nóng)業(yè)N2O排放總量的80%左右。在進(jìn)行作物生產(chǎn)時(shí)，部分地區(qū)為了追求高產(chǎn)，盲目進(jìn)行高肥高水的管理方式，不僅造成水肥資源的浪費(fèi)而且會(huì)增加農(nóng)田N2O排放，從而對(duì)環(huán)境造成污染。因此，研究合理的水肥管理措施對(duì)降低農(nóng)田N2O排放和緩解全球變暖問題具有重要意義。氨進(jìn)入土壤后經(jīng)硝化反應(yīng)被氧化成亞硝酸鹽和硝酸鹽，硝酸鹽經(jīng)反硝化過程還原為氮?dú)猓∟O3-→NO2-→NO→N2O→N2）的過程中產(chǎn)生N2O，此外部分硝化微生物在低氧環(huán)境也能夠?qū)喯跛猁}還原為N2O。N2O是硝化與反硝化過程的中間產(chǎn)物和副產(chǎn)物（Xu et al.， 2016），無機(jī)氮作為硝化和反硝化作用的底物，其含量顯著影響該過程中N2O的排放。實(shí)際耕作中，施肥量、追肥比例、灌水量和灌水方式等都可能對(duì)農(nóng)田N2O排放產(chǎn)生影響。前人研究結(jié)果表明，N2O排放量隨氮肥用量的增加而增加（Snyder et al.， 2009）。調(diào)整基追肥比例可使施肥與作物需肥規(guī)律相符合，在獲得最大產(chǎn)量的同時(shí)農(nóng)田N2O的排放也在改變，如夏季玉米等氮量追肥，多次追肥的N2O排放量可能高于一次或兩次施肥（Gao et al.， 2014）。灌溉量和灌溉方式均對(duì)土壤有效氮形態(tài)、理化性狀以及微生物活性有一定影響，進(jìn)而對(duì)土壤N2O排放產(chǎn)生影響。有研究顯示，與溝灌相比，滴灌可減少大約50%的N2O排放量（Kallenbach et al.， 2010）。灌溉量主要通過改變土壤濕度，進(jìn)而影響土壤中N2O的生成和氣體向大氣擴(kuò)散的過程（呂曉東和王婷，2018）。

滴灌施肥作為新型的低壓節(jié)水灌溉技術(shù)，節(jié)水、節(jié)肥和節(jié)省勞動(dòng)力的優(yōu)點(diǎn)使得滴灌大量投入甘蔗生產(chǎn)。由于廣西是全國(guó)最大的甘蔗產(chǎn)地，甘蔗常年種植面積占80萬hm2，占全國(guó)的60%以上，因此蔗田N2O排放問題對(duì)廣西來說尤為關(guān)鍵。雖然前人在施肥量、肥料種類以及施肥深度等方面對(duì)農(nóng)田氧化亞氮排放的影響有較多研究，但有關(guān)等氮滴灌施肥條件下蔗田N2O排放特征以及N2O排放通量與土壤無機(jī)氮含量的關(guān)系尚未有定論。因此，本文通過滴灌施肥試驗(yàn)，研究等氮量下不同滴灌施肥比例對(duì)宿根蔗農(nóng)藝性狀（單莖重、株高、蔗莖直徑、公頃有效莖數(shù)）、產(chǎn)量和含糖量以及不同生育期蔗田土壤N2O排放通量和無機(jī)氮含量的影響，并探討蔗田土壤N2O排放通量和無機(jī)氮含量的關(guān)系，為蔗田土壤N2O減排和甘蔗生產(chǎn)提供合理的水氮管理依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料和試驗(yàn)地概況

供試甘蔗為“桂糖42號(hào)”第一年宿根蔗。

不同滴灌灌水量和施肥比例試驗(yàn)在廣西大學(xué)移動(dòng)干旱棚中進(jìn)行。該移動(dòng)棚可以通過電控傳感器控制移動(dòng)棚移動(dòng)，達(dá)到遮蔽或露天的效果。降雨時(shí)根據(jù)試驗(yàn)方案選擇避雨或接受雨水（對(duì)照處理），天氣晴朗時(shí)移動(dòng)棚移開使作物更好接受陽(yáng)光。供試土壤為赤紅壤，試驗(yàn)前0～20 cm耕層土壤的主要理化性質(zhì)如下：容重1.42 g·cm-3，田間持水量24.9%，pH 6.62，全氮1.3 g·kg-1，有機(jī)質(zhì)17.39 g·kg-1，堿解氮94.52 mg·kg-1，速效磷99.78 mg·kg-1，速效鉀85.6 mg·kg-1。試驗(yàn)期間日降雨量和日均溫見圖1，甘蔗分蘗期、伸長(zhǎng)期和成熟期降雨量分別為183.8、662.0、64.6 mm，試驗(yàn)期間總降雨量為910.4 mm。

1.2 試驗(yàn)方法和管理

以自然降雨處理W0為對(duì)照，設(shè)立2種滴灌灌水量水平，即W1和W2，分別使土壤含水量保持在田間持水量的75%和85%。在各處理施用漚熟牛糞（22 500 kg·hm-2）、 磷肥（P2O5 180 kg·hm-2）和鉀肥（K2O 240 kg·hm-2）作基肥基礎(chǔ)上，等量氮肥（N 300 kg·hm-2）下，設(shè)4種滴灌施肥比例，即F10（100%基肥）、F55（50%基肥，50%滴灌追肥）、F37（30%基肥，70%滴灌追肥）、F19（10%基肥，90%滴灌追肥）。基肥部分，施肥方式為土壤施肥;追肥部分，施肥方式為滴灌施肥，追施氮肥分別在幼苗期施10%、分蘗期20%、伸長(zhǎng)期60%（分2次施入，每次30%），成熟前期10%，隨滴灌施入。本試驗(yàn)為不完全隨機(jī)區(qū)組，共8個(gè)處理，處理代號(hào)分別為W0F10、W1F10、W1F55、W1F37、W2F10、W2F55、W2F37和W2F19，其中W0F10為對(duì)照處理。每個(gè)處理設(shè)立3個(gè)小區(qū)，共24個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積為8.64 m2（3.6 m × 2.4 m）。小區(qū)之間用水泥磚墻（厚25 cm，深80 cm）隔開，做到各處理間水分相互不滲漏。

滴灌施肥時(shí)，將事先溶于水中的肥料通過比例施肥器加入到滴灌帶，隨水分進(jìn)入土壤。滴灌帶均勻擺放在甘蔗兩側(cè)，以保證水分和肥料均勻分布在甘蔗植株兩側(cè)。各生育期利用便攜式土壤水分測(cè)量?jī)xTRIME-PICO-IPHTDRAZS-100（德國(guó)IMKO）觀測(cè)土壤含水量，用水表控制灌水量，不同灌水水平各生育期灌水時(shí)間和灌水量見表1。

試驗(yàn)用牛糞（有機(jī)質(zhì)14.3%、N 0.76%、P2O5 0.85%、K2O 0.59%），氮肥為尿素（N質(zhì)量分?jǐn)?shù)為46%，陜西陜化煤化工集團(tuán)有限公司產(chǎn)品），磷肥為鈣鎂磷肥（P2O5質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18%，云南昆陽(yáng)磷肥廠有限公司產(chǎn)品），鉀肥為硫酸鉀（K2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 52%，廣東米高化工有限公司產(chǎn)品）。

試驗(yàn)于2019年3月16日補(bǔ)苗，3月31日施基肥，4月10日追施苗期肥，4月24日追施分蘗期肥，6月22日追施伸長(zhǎng)前期肥，8月25日追施伸長(zhǎng)中期肥，11月11日追施成熟前期肥，12月1日試驗(yàn)小區(qū)收獲所有甘蔗，測(cè)定實(shí)際甘蔗產(chǎn)量。

1.3 樣品采集和測(cè)定

1.3.1植物樣品采集和測(cè)定 甘蔗定苗后，每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取10株甘蔗用紅色塑料繩標(biāo)記（不影響甘蔗正常生長(zhǎng)）。在甘蔗成熟后將每個(gè)小區(qū)預(yù)先標(biāo)記的10株甘蔗樣品采收，測(cè)定甘蔗的單莖重、株高、蔗莖直徑以及蔗糖含量。

甘蔗成熟后對(duì)小區(qū)全部甘蔗進(jìn)行砍收，測(cè)定小區(qū)實(shí)際蔗莖產(chǎn)量為甘蔗產(chǎn)量。單莖重是將甘蔗莖切長(zhǎng)50 cm左右小段，用電子秤稱量的質(zhì)量。株高：用卷尺測(cè)量甘蔗基部至蔗莖頂端的高度。蔗莖直徑：用游標(biāo)卡尺測(cè)量甘蔗植株上部、中部和基部，取平均值。蔗糖分：取甘蔗蔗莖上中下三個(gè)部位的蔗汁，置于糖度計(jì)（WZB 35，上海儀電物理光學(xué)儀器有限公司）上進(jìn)行糖錘度的測(cè)定。

甘蔗糖分計(jì)算公式：蔗糖分（%）=糖錘度 × 1.025-7.703（楊雪艷等，2018）。

1.3.2 土壤N2O采集與測(cè)定 試驗(yàn)于5月1日和5月2日（分蘗期）、9月4日和9月5日（伸長(zhǎng)期）、11月26日和11月27日（成熟期），在各生育期采土前一天以及當(dāng)天利用靜態(tài)箱法采集蔗田土壤N2O氣體2次，生育期共采集6次N2O氣體。

靜態(tài)箱用不銹鋼制成，包括底座和箱蓋兩部分，底座和箱蓋之間用橡膠墊圈密封。底座為正方形，高度30 cm，邊長(zhǎng)37 cm，帶有凹槽，在甘蔗播種前一周埋入地下30 cm，壓實(shí)底座周圍土壤，保證其密封狀態(tài)，播種時(shí)底座中間不播蔗種。箱蓋為頂部密封的正方形柱體，高度25 cm，邊長(zhǎng)35 cm，每個(gè)靜態(tài)箱裝有取樣端口、溫度探頭和小風(fēng)扇。采樣時(shí)間為上午9：00開始，采樣時(shí)將箱蓋放至凹槽處灌滿水的底座上，分別于0、10、20、30 min用注射器取樣后注入預(yù)先抽真空的采樣瓶中保存，帶回實(shí)驗(yàn)室后進(jìn)行測(cè)定。

N2O采用Agilent 7890A氣相色譜儀（美國(guó)安捷倫科技公司）中ECD檢測(cè)器測(cè)定，檢測(cè)溫度為350 ℃，柱溫60 ℃，氫氣流速為40 mL min-1，載氣為99.99%高純氬/甲烷氣（95%氬氣+5%甲烷）。用50 mL醫(yī)用注射器（成都市新津事豐醫(yī)療器械有限公司）抽取待測(cè)氣樣20 mL，手動(dòng)打入至ECD檢測(cè)器中，每組氣體樣品進(jìn)樣時(shí)間為4.45 min。

N2O通量是指單位時(shí)間內(nèi)通過單位面積的N2O質(zhì)量，可根據(jù)箱內(nèi)氣體濃度的變化和培養(yǎng)時(shí)間計(jì)算得出。

F=P×M（273+T）×R × H × dcdt（1）

式中：F是土壤N2O排放通量（μg·m-2 h-1）;P為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（1.013 × 105 Pa）;M是N2O氣體的摩爾質(zhì)量分?jǐn)?shù)（44.0 g·mol-1）;H是箱體高度（25 cm）;T是采氣時(shí)箱體內(nèi)的平均溫度（℃）;R為氣體常數(shù)（8.314 J·mol-1 kg-1）;dc/dt為土壤N2O排放速率（μL·m-2 h-1）（龍鵬宇等，2020）

1.3.3 土壤樣品采集和測(cè)定 試驗(yàn)于5月2日（分蘗期）、9月5日（伸長(zhǎng)期）、11月27日（成熟期），在各試驗(yàn)小區(qū)用不銹鋼土鉆（直徑6 cm）按照S形多點(diǎn)采樣法采集蔗田0～20 cm耕層土壤，土壤帶回實(shí)驗(yàn)室過18目（2 mm）篩網(wǎng)剔除雜草、碎石和根系后放入密封袋，保存于4 ℃冰箱。

土壤經(jīng)0.01 mol·L-1 CaCl2浸提后，通過連續(xù)流動(dòng)化學(xué)分析儀AA3（德國(guó)Bran + Luebbe公司）測(cè)定浸提液中銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮含量（楊靖民等，2014）。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)通過Excel 2019和SPSS 23.0軟件進(jìn)行分析，用Duncan法對(duì)處理進(jìn)行多重比較，差異顯著性水平P<0.05。用Spearman（斯皮爾曼）相關(guān)性系數(shù)表示土壤N2O排放通量與無機(jī)氮含量之間的相關(guān)性。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)宿根蔗產(chǎn)量和含糖量的影響

由表2可知，在相同灌水量下，F(xiàn)55處理宿根蔗產(chǎn)量最高， W1下F55處理產(chǎn)量較F10和F37增長(zhǎng)了2.71%和5.03%;W2下F55處理產(chǎn)量較F10、F37和F19分別增長(zhǎng)了3.93%、1.35%和10.88%。相同施肥比例下，宿根蔗產(chǎn)量均表現(xiàn)為W1>W2，說明滴灌灌水條件下土壤含水量保持在田間持水量的75%有助于甘蔗增產(chǎn)。滴灌灌水所有處理宿根蔗產(chǎn)量均高于自然降雨處理。各處理蔗糖分均在12%～15%之間，W0F10處理蔗糖分含量最高，但其他處理蔗糖分之間差異不顯著。

2.2 不同處理對(duì)宿根甘蔗農(nóng)藝性狀的影響

由表3可知，在單莖重指標(biāo)方面，在相同灌水水平下，F(xiàn)55處理均為最高。在W1水平下，F(xiàn)55處理單莖重較F10和F37增加了2.55%和4.69%;在W2水平下，F(xiàn)55處理單莖重較F10、F37和F19分別增加了3.78%、1.05%和10.98%。相同施肥比例下，單莖重表現(xiàn)為W1>W2，說明滴灌灌水條件下土壤含水量保持在田間持水量的75%有助于提高單莖重。

在株高指標(biāo)方面，在W1灌水水平下，F(xiàn)55處理株高最高，較F10和F37處理增高了13.33%和3.33%。在蔗莖直徑指標(biāo)方面，在W1灌水水平下，F(xiàn)55處理蔗莖直徑最大，較F10和F37處理增高了7.48%和5.02%;在W2下，F(xiàn)55處理蔗莖直徑處于較高水平。有效莖數(shù)方面，F(xiàn)55處理表現(xiàn)規(guī)律與蔗莖直徑上一致。

所有滴灌灌水處理單莖重、莖高和蔗莖直徑均大于自然降雨處理，說明滴灌有助于提高甘蔗單莖重、株高和蔗莖直徑。

2.3 不同處理對(duì)蔗田土壤氧化亞氮排放通量的影響

由圖2可知，甘蔗分蘗期在相同灌水量下，F(xiàn)55處理土壤N2O排放通量均為最低，在W1灌水量下，F(xiàn)55處理較F10處理土壤N2O排放通量降低了373.7%;在W2灌水量下，F(xiàn)55處理較F10、F37和F10處理土壤N2O排放通量分別降低了78.4%、80.4%和200.6%。在W1灌水量下，除F55處理，其他處理土壤N2O排放通量均隨生育期逐漸減小，以F10處理減少幅度最大。F10處理下，W0、W1、W2處理土壤N2O排放通量均隨生育期逐漸減小，相比W0處理，W1與W2滴灌處理土壤N2O排放通量均是在分蘗期至伸長(zhǎng)期的過程中快速下降。

2.4 不同處理對(duì)土壤無機(jī)氮含量的影響

2.4.1 硝態(tài)氮 表4為不同滴灌灌水量水平和滴灌施肥比例下各生育期土壤硝態(tài)氮含量的變化情況。分蘗期，在W1灌水量下，F(xiàn)37處理土壤硝態(tài)氮含量最高，較F10和F55處理土壤硝態(tài)氮含量升高了2.31%和48.42%;在W2灌水量下，F(xiàn)10處理土壤硝態(tài)氮含量最高，較F55、F37和F19處理土壤硝態(tài)氮含量分別升高了6.36%、37.26%和25.6%。在伸長(zhǎng)期，土壤硝態(tài)氮含量規(guī)律與分蘗期一致。

在整個(gè)生育期，W1灌水量下，F(xiàn)37處理土壤硝態(tài)氮含量一直處于最高水平，說明W1灌水量下F37處理可以提高土壤硝態(tài)氮含量。在F10處理下，各生育期滴灌灌水處理的土壤硝態(tài)氮含量均大于自然降雨處理，說明滴灌處理可以增加土壤硝態(tài)氮含量。在整個(gè)生育期，除W2F55和W2F19處理，其他處理土壤硝態(tài)氮含量呈逐漸下降的趨勢(shì)。

2.4.2 亞硝態(tài)氮 表5為不同滴灌灌水量水平和滴灌施肥比例下各生育期土壤亞硝態(tài)氮含量的變化情況。在分蘗期，相同灌水水平下F55處理土壤亞硝態(tài)氮含量均處于較高水平。在伸長(zhǎng)期，土壤亞硝態(tài)氮含量表現(xiàn)與分蘗期一致，在W1灌水量下，F(xiàn)55處理土壤亞硝態(tài)氮含量較F10和F37處理升高了38.46%和5.89%;W2灌水量下，F(xiàn)55處理土壤亞硝態(tài)氮含量較F10、 F37和F19處理分別升高了60%、

71.43%和65.51%。除伸長(zhǎng)期的F37處理，在整個(gè)生育期相同施肥處理下，土壤亞硝態(tài)氮含量均表現(xiàn)為W2>W1，說明灌水量的增加可以提高土壤亞硝態(tài)氮含量。

2.4.3 銨態(tài)氮 表6為不同滴灌灌水量水平和滴灌施肥比例下各生育期土壤銨態(tài)氮含量的變化情況。分蘗期，在W1灌水量下，土壤銨態(tài)氮含量有F10>F55>F37的規(guī)律，F(xiàn)10處理較F55和F37處理土壤銨態(tài)氮含量分別升高了62.67%和85.36%。伸長(zhǎng)期，在W1灌水量下土壤銨態(tài)氮含量表現(xiàn)為F37>F55>F10;在W2下各處理土壤銨態(tài)氮含量差異不顯著。在成熟期，相同灌水量下土壤銨態(tài)氮含量都有F10>F55>F37的規(guī)律，在W1下F37處理土壤銨態(tài)氮含量較F10和F55處理分別升高了14.44%和2.31%，在W2下F19處理土壤銨態(tài)氮含量最高，較F10、F55和F37處理升高了7.55%、5.11%和3.12%。在伸長(zhǎng)期和成熟期，相同施肥處理下土壤銨態(tài)氮含量表現(xiàn)為W2>W1，說明灌水量的增加可以提高土壤銨態(tài)氮含量。F10處理下，各個(gè)生育期滴灌灌水處理土壤銨態(tài)氮含量均大于自然降雨處理，說明滴灌處理可以增加土壤銨態(tài)氮含量。

2.5 不同處理下蔗田土壤氧化亞氮排放通量與無機(jī)氮含量的相關(guān)性

將不同處理甘蔗3次生育期采集土樣當(dāng)天的

蔗田土壤N2O排放通量和對(duì)應(yīng)生育期土壤硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量進(jìn)行相關(guān)性分析（表7）。由表7可知，蔗田N2O排放通量與土壤NH4+含量之間呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.497，而與土壤NO3-和NO2-含量之間相關(guān)不顯著。

3 討論與結(jié)論

甘蔗產(chǎn)量高低主要由單位面積的有效莖數(shù)和單莖重決定，而蔗莖直徑、株高又是單莖重的決定因素，蔗莖直徑、株高和公頃有效莖數(shù)是甘蔗產(chǎn)量的基礎(chǔ)，對(duì)甘蔗產(chǎn)量起決定性作用（陸章流，2006）。合理施用氮肥是實(shí)現(xiàn)作物高產(chǎn)的重要措施之一。施用氮肥可以提高作物產(chǎn)量，氮肥的施用比例對(duì)作物生產(chǎn)有著重要影響（龍鵬宇等，2020）。本研究結(jié)果表明，在等氮量為300 kg·hm-2的條件下，分次施用氮肥較一次性基施能提高甘蔗產(chǎn)量，氮肥基追比相同時(shí)，較氮肥一次性基施平均增產(chǎn)甘蔗3.32%，提高氮肥利用效率。由此可見，合理的氮肥施用比例是甘蔗高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的關(guān)鍵。陳桂芬等（2010）研究表明，滴灌能促進(jìn)甘蔗莖伸長(zhǎng)、增粗，從而提高產(chǎn)量。本研究發(fā)現(xiàn)，滴灌處理甘蔗產(chǎn)量均大于自然降雨處理。自然降雨存在降雨時(shí)空分布不均的情況，雖然試驗(yàn)期間總降雨量為910.4 mm，但分蘗期降雨僅183.8 mm，使甘蔗分蘗數(shù)減少，從而導(dǎo)致有效莖數(shù)減少和產(chǎn)量下降，滴灌處理則根據(jù)甘蔗需水規(guī)律灌溉。

在本研究中，土壤N2O排放通量在甘蔗分蘗期有較高排放峰，這主要是因?yàn)榛适┤牒?，分蘗期植株對(duì)氮素利用較少，土壤中大量無機(jī)氮累積導(dǎo)致N2O大量排放，并且基肥中施有牛糞，田間施用有機(jī)肥后顯著增加了土壤異養(yǎng)微生物的呼吸，同時(shí)有機(jī)肥中有效性碳為反硝化微生物提供了電子供體，進(jìn)而促進(jìn)了反硝化作用的發(fā)生，導(dǎo)致N2O排放增加（曹文超等，2019）。前人研究表明通常N2O產(chǎn)生隨著土壤溫度升高而增加（郎漫等，2012），而本研究發(fā)現(xiàn)在甘蔗成熟前期，N2O排放通量明顯減少，可能是由于氣溫降低影響了土壤微生物代謝強(qiáng)度從而改變硝化反硝化過程。硝酸鹽異化還原成銨（DNRA）作用是指NO3-在厭氧條件下被微生物異化還原為NH4+的過程（Baggs，2008）。DNRA過程除產(chǎn)生NH4+外，還經(jīng)常伴有NO2-的短暫積累和N2O排放。本研究得到，在等氮肥條件下，蔗田土壤N2O排放通量與土壤銨態(tài)氮含量之間呈顯著負(fù)相關(guān)，可能是由于試驗(yàn)中施有大量牛糞，土壤有機(jī)質(zhì)含量豐富，易發(fā)生DNRA（Morley & Baggs，2010），導(dǎo)致硝酸還原酶活性上升，銨態(tài)氮含量增加，N2O排放通量卻下降，故N2O排放通量與土壤銨態(tài)氮含量之間為負(fù)相關(guān)關(guān)系。

土壤水分及溫度影響微生物活性和通氣狀況，進(jìn)而影響土壤N2O的排放過程（于亞軍等，2008）。一般來說，土壤溫度15～35 ℃是硝化作用微生物活動(dòng)的適宜溫度范圍（巨曉棠和張福鎖，2003），而本研究作物生育期大多時(shí)間土壤溫度處于這一區(qū)間，且采用滴灌灌水的方式增加了土壤孔隙度和通氣性（楊久廷等，2008），利于土壤硝化作用的進(jìn)行，同時(shí)氮素的淋溶損失減少，導(dǎo)致土壤硝態(tài)氮大量累積。本研究發(fā)現(xiàn)，土壤硝態(tài)氮含量在成熟期有一定程度的下降，亞硝態(tài)氮含量與伸長(zhǎng)期相差不大，而銨態(tài)氮含量有所上升，究其原因，可能是由于成熟前期甘蔗對(duì)氮素的吸收利用下降，追肥后導(dǎo)致銨態(tài)氮的累積，同時(shí)酸性土壤中易發(fā)生硝態(tài)氮異化還原成銨的反應(yīng)，使硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮向銨態(tài)氮轉(zhuǎn)化（楊杉等，2016）。

合理的滴灌施肥比例能有效提高甘蔗產(chǎn)量并減少土壤N2O的排放。本研究在等氮條件下，施氮基追比相同處理宿根甘蔗在灌水水平為75%和85%下宿根蔗產(chǎn)量分別為102.4·t hm-2和97.8 t·hm-2，不僅相對(duì)高產(chǎn)，而且在土壤N2O排放通量較高的分蘗期減小土壤N2O的排放通量。

蔗田土壤N2O排放通量和對(duì)應(yīng)生育期土壤硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮、銨態(tài)氮含量相關(guān)性分析結(jié)果表明，蔗田土壤銨態(tài)氮含量顯著影響N2O排放通量。

參考文獻(xiàn)：

BAGGS EM， 2008. A review of stable isotope techniques for N2O source partitioning in soils： recent progress，remaining challenges and future considerations[J]. Rapid Commun Mass Sp， 22（11）： 1664-1672.

CAO WC， SONG H， WANG YJ， et al.， 2019. Key production processes and influencing factors of nitrous oxide emissions from agricultural soils[J]. J Plant Nutr Fert，25（10）： 1781-1798. [曹文超， 宋賀， 王婭靜， 等， 2019. 農(nóng)田土壤N2O排放的關(guān)鍵過程及影響因素[J]. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)， 25（10）： 1781-1798.]

CHEN GF， HUANG YY， LIU B， et al.， 2010. Effects of sub-soil drip fertigation on sugarcane in field conditions[J]. J S Agric， 41（6）： 573-576. [陳桂芬， 黃玉溢， 劉斌， 等， 2010. 甘蔗地埋式滴灌施肥效應(yīng)[J]. 南方農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)， 41（6）： 573-576. ]

GAO B， JU XT， SU F， et al.， 2014. Nitrous oxide and methane emissions from optimized and alternative cereal cropping systems on the North China Plain： A two-year field study [J]. Sci Total Environ， 472： 112-124.

GHOSH S， MAJUMDAR D， JAIN MC， 2003. Methane and nitrous oxide emissions from an irrigated rice of North India [J]. Chemosphere， 51（3）： 181-195.

IPCC， 2008. Climate change 2007： impacts， adaptation and vulnerability [M]. Cambridge： Cambridge University Press： 7-22.

JU XT， ZHANG FS， 2003. Thinking about nitrogen recovery rate [J]. Ecol Environ Sci， （2）： 192-197. [巨曉棠， 張福鎖， 2003. 關(guān)于氮肥利用率的思考[J]. 生態(tài)環(huán)境， （2）：192-197. ]

KALLENBACH CM， ROLSTON DE， HORWATH WR， 2010. Cover cropping affects soil N2O and CO2 emissions differently depending on type of irrigation [J]. Agric Ecosyst Environ， 137 （3/4）： 251-260.

LANG M， LI P， ZHANG XC， 2012. Effects of land use type and incubation temperature on soil nitrogen transformation and greenhouse gas emission [J]. Chin J Appl Ecol， 23（10）： 2670-2676. [郎漫， 李平， 張小川， 2012. 土地利用方式和培養(yǎng)溫度對(duì)土壤氮轉(zhuǎn)化及溫室氣體排放的影響[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)， 23（10）： 2670-2676. ]

LONG PY， NONG ML， LI FS， et al.， 2020. Relationship between nitrous oxide emission and denitrifying enzyme activities in sugarcane field soil under drip fertigation [J]. Chin J Soil Sci， 51（1）： 122-129. [龍鵬宇， 農(nóng)夢(mèng)玲， 李伏生， 等， 2020. 滴灌施肥蔗田土壤氧化亞氮排放與反硝化酶活性的關(guān)系[J]. 土壤通報(bào)， 51（1）： 122-129. ]

LU ZL， 2006. Preliminary study on the relationship between sugarcane yield per unit area and effective stem number [J]. Guangxi Sugar Ind， （3）： 19-21. [陸章流， 2006. 單位面積甘蔗產(chǎn)量與有效莖數(shù)的關(guān)系初探[J]. 廣西蔗糖， （3）： 19-21. ]

L XD， WANG T， 2018. Research progress on nitrous oxide emissions from greenhouses in dryland [J]. Gansu Agric Sci Technol， （10）： 67-73. [呂曉東， 王婷， 2018. 旱地農(nóng)田氧化亞氮排放研究進(jìn)展[J]. 甘肅農(nóng)業(yè)科技， （10）： 67-73. ]

MOLEY N， BAGGS EM， 2010. Carbon and oxygen controls on N2O and N2 production during nitrate reduction[J]. Soil Biol & Biochem， 42（10）： 1864-1871.

SIGNOR D， CERRI CEP， 2013. Nitrous oxide emissions in agricultural soils： A review [J]. Pesquisa Agropecu Ria Trop， 43（3）： 322 - 338.

SNYDER CS， BRUULSEMA TW， JENSEN TL， et al.， 2009. Review of greenhouse gas emissions from crop production systems and fertilizer management effects [J]. Agric Ecosyst Environ， 133： 247-266.

XU X， SHI Z， LI DJ，et al.， 2016. Soil properties control decomposition of soil organic carbon： Results from data-assimilation analysis [J]. Geoderma， 262： 235-242.

YANG JM， ZHANG ZQ， CAO GJ， 2014. Soil nitrate and nitrite content determined by Skalar SAN [J]. Soil Fert Sci Chin， （2）： 101-105. [楊靖民， 張忠慶， 曹國(guó)軍， 2014. 應(yīng)用間隔流動(dòng)分析儀測(cè)定土壤硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮含量[J]. 中國(guó)土壤與肥料，

（2）： 101-105. ]

YANG JT， XIAO JB， XIN ZX， et al.， 2008. Effects of drip irrigation and flood irrigation on soil physicochemical properties in solar greenhouse [J]. Liaoning Agric Sci， （3）： 77 - 78. [楊久廷， 肖繼兵， 辛宗緒， 等， 2008. 日光溫室番茄滴灌與漫灌對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響[J]. 遼寧農(nóng)業(yè)科學(xué)， （3）： 77 - 78. ]

YANG S， WU SJ， CAI YJ， et al.， 2016. The synergetic and competitive mechanism and the dominant factors of dissimilatory nitrate reduction processes： A review [J]. Acta Ecol Sin， 36（5）： 1224-1232. [楊杉， 吳勝軍， 蔡延江， 等， 2016. 硝態(tài)氮異化還原機(jī)制及其主導(dǎo)因素研究進(jìn)展[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào)， 36（5）： 1224-1232. ]

YANG XY， JIANG DH， YANG GR， et al.， 2018. Effects of water and fertilizer integration on soil microbial biomass carbon， nitrogen and enzyme activities in sugarcane [J]. Chin J Soil Sci， 49（4）： 889-896. [楊雪艷， 蔣代華， 楊鈣仁， 等， 2018. 甘蔗水肥一體化種植對(duì)土壤微生物量碳氮和酶活性的影響[J]. 土壤通報(bào)， 49（4）： 889-896. ]

YU YJ， ZHU B， JING GJ， 2008. N2O emission from soil-vegetable system and impact factors in Chengdu Plain of Sichuan Basin [J]. Chin Environ Sci， （4）： 313-318. [于亞軍， 朱波， 荊光軍， 2008. 成都平原土壤—蔬菜系統(tǒng)N2O排放特征[J]. 中國(guó)環(huán)境科學(xué)， （4）： 313-318. ]

（責(zé)任編輯 蔣巧媛）

收稿日期：2021-07-20

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金（31760603）;廣西科技計(jì)劃-基地和人才專項(xiàng)（AD17195060）[Supported by National Natural Science Foundation of China （31760603）; Guangxi Science and Technology Plan-Base and Talent Special Project（AD17195060）]。

第一作者： 趙國(guó)勝（1995-），碩士，主要從事水肥資源利用與環(huán)境方面的研究，（E-mail）1966446028 @qq.com。

通信作者：農(nóng)夢(mèng)玲，博士，高級(jí)實(shí)驗(yàn)師，主要從事水肥資源利用方面的研究，（E-mail）mengling189@126.com。