滴灌施肥对温室茄子栽培的减排增效作用：显著降低N2O排放与硝酸盐淋失

《Nitrogen》：Drip Fertigation in Greenhouse Eggplant Cultivation: Reducing N2O Emissions and Nitrate Leaching

本研究通过对比滴灌施肥（DF）与常规施肥（CF）对温室茄子产量、土壤无机氮动态、N2O排放及氮淋失的影响，证实DF在维持产量（120 t ha-1）的同时，显著降低N2O排放（>60%）和氮淋失（>70%），为设施农业的可持续发展提供了关键数据支撑。

　　

研究背景与目的

滴灌施肥（Drip Fertigation, DF）作为一种可持续的农业管理技术，通过将水肥同步精准施用于作物根区，旨在优化水肥利用、提升作物生产力并减少环境影响。然而，在设施茄子栽培中，关于DF对温室气体排放（特别是N₂O）和氮淋失影响的量化研究尚显不足。本研究旨在通过对比DF与常规施肥（Conventional Fertilization, CF）在温室茄子栽培中的应用，系统评估其对产量、土壤无机氮动态、N₂O排放及氮淋失的综合影响，以期为设施农业的可持续发展提供科学依据。

材料与方法

本研究于2023年9月至2024年5月在日本高知县农业技术中心的一处温室内进行。试验采用随机区组设计，设置DF和CF两个处理，每个处理3个重复。DF处理不施用基肥，仅通过滴灌系统施用液体肥料；CF处理则遵循当地常规管理，施用基肥并配合追肥。两种处理的灌溉管理保持一致。在作物生长季内，定期采集土壤、气体和渗漏水样，分析土壤铵态氮（NH₄⁺-N）和硝态氮（NO₃^--N）含量、N₂O通量以及渗漏水中氮素含量。

结果与分析

1. 产量与土壤无机氮动态

DF处理在显著减少氮磷投入的情况下，获得了与CF处理相当的产量（DF: 120 t ha^-1, CF: 118 t ha^-1）。DF处理下的土壤NH₄⁺-N含量在整个生育期内均维持在较低水平。土壤NO₃^--N含量在生育前期和中期显著低于CF处理，但在生育后期达到与CF处理相当的水平。这表明DF能够有效防止土壤中过量的氮素积累，提高了氮素利用效率。

2. 温室气体排放

CF处理在定植后一周内出现了显著的N₂O排放峰值，而DF处理则未出现此类峰值。整个生育期内，DF处理的N₂O排放通量始终低于CF处理。最终，DF处理的总N₂O排放量比CF处理显著降低了60%以上。此外，DF处理也显著降低了CO₂的排放通量。土壤温湿度监测数据显示，两种处理间的土壤物理条件无显著差异，表明排放差异主要源于施肥策略的不同。

3. 氮素淋失

DF处理显著降低了氮素的淋失量，总淋失量比CF处理降低了70%。尽管在12月份两种处理的渗漏水量相似，但CF处理渗漏水中NO₃^--N的浓度远高于DF处理，这主要归因于CF处理中基肥施用导致的土壤氮素残留。

讨论与结论

本研究证实，在温室茄子栽培中，滴灌施肥（DF）是一种高效且环境友好的管理策略。通过精准的养分供应，DF不仅能够维持作物高产，还能有效降低土壤中无机氮的积累，从而显著减少N₂O排放和氮素淋失。这些发现为设施蔬菜生产实现高产、高效、低排放的可持续发展目标提供了有力的技术支撑。