农民传统露天菜地作为我国面积最大的蔬菜种植系统，为了获取高产来满足人们日益增长的蔬菜需求量，其氮肥投入量远超实际推荐用量。过量施肥造成大量氮素残留在土壤中而无法被作物吸收利用，导致氮肥利用率低、活性氮损失特别是氨（NH₃）挥发严重，从而影响生态环境质量和人体健康。然而，相较于大宗粮食作物，有关传统蔬菜种植系统NH₃排放的研究还存在严重不足。

　　中国科学院大气物理研究所LAPC国家重点实验室姚志生团队联合国内外相关合作单位，以我国亚热带地区一年三熟制的典型传统蔬菜地为研究对象，设置不同施肥管理措施包括不同施氮水平和肥料类型，采用动态箱法对辣椒-莴笋-莲花白轮作系统进行了连续两周年的土壤NH₃排放原位观测研究。结果显示，土壤NH₃排放及其直接排放系数（EF_d）在不同蔬菜生长期内存在较大的季节间差异，这表明通常利用单一生长季的观测结果进行蔬菜地排放总量的估算存在较大的不确定性，突出了对蔬菜种植系统进行完整周年测定的必要性。在整个观测期内，土壤NH₃排放量受到不同施氮水平和肥料类型的影响，各施肥处理的NH₃年排放量为0.64-92.4 kg N ha^-1 yr^-1 (或单位产量的NH₃排放强度为0.07-6.84 g N kg^-1干重)，其EF_d为0.05%-5.99%（图1A）。对于单施尿素处理（即F、2/3F和1/2F）和有机无机肥配施处理（即FOM、2/3FOM和1/2FOM），土壤NH₃年排放量与施氮量之间呈显著正相关关系。对于不同肥料类型而言，与单施尿素处理相比，施加有机肥的处理（即FOM、2/3FOM、1/2FOM、OM、2/3OM和1/2OM）均显著降低了NH₃年排放量、排放强度及其EF_d，且其中单施有机肥处理的减排效果更好（图1A）。例如，与有机无机肥配施处理相比，单施有机肥处理进一步使NH₃年排放强度降低了79.0%-92.4%。相关统计分析表明，施用有机肥导致的土壤NH₃排放变化量会随着有机氮施用量的增加而显著降低（图1B）。各施肥处理的土壤NH₃年排放量还与土壤δ¹⁵N存在显著正相关关系（图1C），这表明土壤δ¹⁵N能够作为一个有效参数用于估算农田NH₃排放量。综上所述，对于我国亚热带地区一年三熟制的传统蔬菜种植系统，有机肥部分或完全替代化肥并在农田常规施肥量基础上减氮30%-50%的管理措施，能够有效降低土壤NH₃排放，同时保障蔬菜产量、从而促进农田生态系统的可持续发展。

　　上述研究成果发表于国际学术期刊Journal of Environmental Management（IF=8.910, 王燕博士为第一作者，姚志生研究员为通讯作者），得到国家自然科学基金项目（41977282和42177217）资助。

　　文章链接：

　　Wang Y, Yao Z, Wang Y, Yan G, Janz B, Wang X, Zhan Y, Wang R, Zheng X, Zhou M, Zhu B, Kiese R, Wolf B, Butterbach-Bahl K. 2023. Characteristics of annual NH₃ emissions from a conventional vegetable field under various nitrogen management strategies. Journal of Environmental Management. 343, 118276.

图1. 在 2020-2022两周年观测期内，辣椒-莴笋-莲花白轮作系统不同施肥处理下NH₃年直接排放系数（EF_d）和单位产量的NH₃排放强度（A）；施加有机肥导致的NH₃年排放变化量（ΔNH₃）与相应有机氮施加量变化（Δ有机氮）之间的关系（B）；NH₃年排放量与土壤δ¹⁵N之间的关系（C）。CK：不施肥、F：单施尿素、2/3F：减氮30%+单施尿素、1/2F：减氮50%+单施尿素、OM：单施有机肥、2/3OM：减氮30%+单施有机肥、1/2OM：减氮50%+单施有机肥、FOM：尿素+有机肥配施、2/3FOM：减氮30%+尿素+有机肥配施、1/2FOM：减氮50%+尿素+有机肥配施。