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CO2施肥对设施黄瓜生长和土壤氮素转化影响
CO2施肥对设施黄瓜生长和土壤氮素转化影响 摘要：在开顶式生长箱（OTCs）内，以津美3号和津绿婉美2个黄瓜品种为材料，研究添加不同氮条件下CO2施肥对黄瓜干物质积累、土壤微生物生物量的影响。结果发现：（1）与对照大气CO2浓度相比，CO2施肥显著提高了黄瓜产量，其中施氮时的津美3号产量提高27.0%，不施氮时津绿婉美产量提高123.2%；CO2施肥更能促进根系生长量小的津绿婉美根系的生长；CO2施肥与不施氮更能促进津绿婉美黄瓜茎叶中干物质向果实的分配。（2）CO2施肥显著提高土壤微生物生物量氮含量，但对土壤微生物生物量碳及土壤有机碳的影响并不显著；CO2施肥同时提高施氮时土壤铵态氮含量，降低硝态氮含量；CO2施肥下较高的土壤铵态氮含量与黄瓜产量有显著正相关，正常CO2供应时土壤铵态氮含量与黄瓜产量无显著相关性。以上结果表明，CO2施肥对不同设施黄瓜品种生长发育的影响差异很大，同时土壤中氮含量对CO2施肥效果有较大的影响。 关键词：CO2施肥；产量；土壤微生物生物量；氨氧化；氮素形态 中图分类号： S642.206文献标志码： A文章编号：1002-1302（2016）02-0195-05 收稿日期：2015-03-20 基金项目：国家自然科学基金（编号；国家科技支撑计划 （编号：2014BAD14B04）。 作者简介：董金龙（1988―），男，安徽蚌埠人，博士研究生，主要从事植物营养生理与土壤生态研究。E-mail：jldong@issas.ac.cn。 通信作者：段增强（1963―），男，安徽和县人，硕士，研究员，主要从事设施农业和循环农业研究。E-mail：zqduan@issas.ac.cn。近年来我国设施蔬菜产业发展迅速。设施大棚，尤其是冬暖式高温棚，棚室密封，CO2缺乏严重，甚至接近或达到CO2补偿点[1-3]。在相对密闭的设施生产条件下进行CO2施肥可以提高蔬菜光合作用，促进蔬菜产量和品质的提高[4-6]。但是，CO2施肥的效果受到植物遗传和环境等因素的影响[7-8]，因此设施蔬菜生产中进行CO2施肥时首先要考虑品种的选择。如不同的植物，尤其是C3和C4植物对CO2的响应差别很大[9-10]。设施蔬菜各品种往往具有不同的根系生长能力和氮素生理利用率。这些因素极大地影响植物在CO2施肥下的光合作用和氮素代谢[7，10]，从而导致不同品种对CO2施肥的响应程度有所不同[11]。目前国内外，尤其是国内对CO2施肥下设施蔬菜品种响应的研究工作较少。 此外，CO2施肥在提高植物生物量的同时，常因为作物组织氮素浓度下降，氮供应不足而限制作物产量的提高[12-14]，因此需要进行充足的氮素进行配合施用以达到高产的目的[15]。但过量的氮肥施用，也容易造成土壤次生盐渍化、酸化及土壤生物活性恶化等问题[16]。氨氧化作为硝化过程中最重要的限速过程近年来受到较多关注[17-18]。由于土壤水分、有机碳及铵态氮底物浓度等的差异，CO2施肥对土壤硝化是否有抑制作用还很难估计[18-20]。研究还表明较多铵态氮的供应更有利于提高植物对CO2施肥的响应[21-24]。因此，CO2施肥如果限制氨氧化过程可能更有利于设施蔬菜产量的提高。 综上所述，本试验通过研究广泛种植的2个黄瓜品种在不同氮供应浓度下对CO2施肥的响应，旨在探讨如何选择良好的设施CO2施肥栽培品种及土壤氮素的转化过程，并为如何进行氮素的合理配施提供参考。 1材料与方法 1.1试验设计 试验为3因素随机区组设计。CO2设2个浓度水平，为400 μmol/mol（对照，大气CO2浓度，C1），1 200 μmol/mol （C2）。 CO2浓度的控制使用自主设计的CO2自动控制系统，精度可以控制在±50 μmol/mol以内；土壤氮浓度设2个水平，分别为不施氮（N0）和添加纯N 0.12 g/kg风干土（N1）；2个黄瓜品种，分别为津美3号（编号M）、津绿婉美（编号L），种子均在江苏南京金丰种苗有限公司购买。试验共8个处理，每个处理6个重复。 1.2试验方法 试验在中国科学院南京土壤研究所（南京）温室2个开顶式生长箱内进行。2013年9月1日将黄瓜种子用10%的次氯酸钠消毒15 min，完全清洗后置于25 ℃恒温培养室中催芽，种子露白播种于装有培养基质的育苗盘内。2013年9月5日于江苏省太仓市取栽培土壤（菜园土，原始土壤为水稻土，土壤性质见表1）并风干，磨细过1 mm筛后保存。移栽前1周，N肥以尿素形式一次性与风干土均匀混合施入土壤中，同时各处理均一次性施用KH2PO4和K2SO4，其中 N ∶P2O5 ∶K2O 质量比为1 ∶0.5 ∶1.2，浇蒸馏水浸透。播种16 d后黄
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