夏季休闲期种植快菜降低温室蔬菜生产土壤可溶性氮及活性有机氮含量的效应与机制

针对温室蔬菜生产夏季休闲期土壤氮素流失风险高的问题，研究人员通过两年田间试验，探究快菜（Kuaicai）作为填闲作物对土壤氮库的影响。结果表明，快菜种植可减少0.3 m土层总氮（TN）12-16%、总可溶性氮（TSN）37-83%，并显著降低铵态氮（AN）和氨基酸氮（AAN）等活性有机氮组分，为降低后续种植季氮损失风险提供了有效策略。

　　

论文解读

在集约化温室蔬菜生产中，高复种指数和过量施肥导致土壤残留氮（N）累积，其中可溶性氮（TSN）和活性有机氮组分（如铵态氮AN、氨基酸氮AAN）成为氮素流失的主要贡献者。夏季休闲期土壤氮转化持续进行，传统休耕会进一步增加硝态氮（NO₃^-）和难降解的非水解氮（NHN），加剧环境风险。尽管玉米、高粱等传统填闲作物能固定氮素，但其经济价值低制约了推广应用。如何通过高效益填闲作物同步实现氮素调控与农民增收，成为亟待解决的难题。

北京市房山区农业科学研究所的研究团队在《Italian Journal of Agronomy》发表研究，通过两年对比试验（2020-2021），评估快菜（Brassica rapa subsp. pekinensis）作为夏季填闲作物对0-0.3 m土层氮库的影响。试验设置休耕（FALLOW）和快菜种植（CC）处理，采用90%田间持水量的滴灌管理，测定土壤可溶性氮（TSN）、矿质氮（Nmin）、有机氮组分及酶活性等指标，结合偏最小二乘路径模型（PLS-PM）解析氮库变化机制。

关键技术方法
研究采用完全随机区组设计，在西瓜/西葫芦茬后种植快菜（密度33株/m²）。通过凯氏定氮法测定总氮（TN），酸水解法分馏有机氮（AHN、NHN），连续流动分析仪检测Nmin（NH₄⁺-N、NO₃^--N），酶联免疫法测定β-葡萄糖苷酶等土壤酶活性。

研究结果

1. 快菜生长与氮积累
   快菜年氮积累量40-114 kg N ha^-1，使氮利用效率（NUE）提升9.2-26.3%。但高温弱光导致其硝酸盐含量高达7228 mg kg^-1鲜重，提示需优化栽培条件。

2. 可溶性氮库变化
   休耕使0.2-0.3 m土层Nmin增加111%（2020），而快菜种植使TSN降低37-83%。PLS-PM模型（拟合优度0.67）显示填闲管理对TSN的直接效应（路径系数0.56）强于对TN的影响（0.32）。

3. 有机氮组分响应
   快菜种植降低0.1-0.2 m土层AAN 5-17%和AN 13-26%。休耕促进AHN和NHN积累，而快菜延迟了作物残体分解，可能与根系分泌物改变微生物底物偏好有关。

4. 微生物活动特征
   除0.2-0.3 m土层蛋白酶活性升高外，N-乙酰-β-氨基葡萄糖苷酶（NAG）等关键酶活性无显著差异，说明短期管理对微生物过程影响有限。

结论与意义
该研究首次揭示快菜作为经济型填闲作物可通过"双重削减"机制——直接吸收可溶性氮和间接减少活性有机氮（AN、AAN），降低后续种植季氮损失风险。滴灌精准控水避免了淋溶，而有机氮组分的调控作用为优化氮管理提供了新靶点。尽管快菜硝酸盐积累问题需进一步解决，但其"边生产边修复"模式为温室蔬菜绿色生产提供了可行方案。研究结果对实现联合国可持续发展目标（SDGs）中的负氮生产具有重要实践价值。