再生水灌溉根际土壤氮素调控机理研究

以水肥耦合效应与协同管理研究理论为基础，旨在研究外加氮源根际土壤氮素激发效应作用机理，以及不同施氮水平与再生水灌溉条件下、根际非根际土壤微生态环境响应及根际非根际土壤氮素迁移转化机制，探索外加氮源再生水灌溉根际土壤氮素释放特征，并将其与不同水氮作物产量品质进行关联研究。本项研究主要特色在于，一是将再生水安全高效利用与化肥节约施用有机结合，从土壤氮素微循环的角度，深入研究根际非根际土壤微生态环境对再生水灌溉响应，探索外加氮源对根际土壤氮素激发效应作用机理；二是将多氮源输入与根际土壤氮素生物有效性结合，以期探寻不同施氮水平、再生水灌溉水肥配施适宜的阈值范围；以期为安全高效利用再生水灌溉、减少化肥施用量、提高土壤可持续生产能力及保护生态环境提供理论依据。

1）再生水中富含有机物，灌溉水中有机物输入土壤后、经土壤腐殖化过程，增加土壤有机质含量，从而促进土壤微生物生化活动，因此，较相同氮肥追施处理，再生水灌溉增温效果明显；同时，再生水灌溉处理为微生物的生长提供充足的食物，微生物的繁殖分泌大量激发土壤养分活性酶，进一步提高土壤养分生物有效性、刺激作物根系生长，形成一个良性同生根-土-微生物环境；.2）根际非根际土壤温度变化表明：根际土壤微生物生化活动较非根际微生物活动更为强烈，在一定范围，根际升温与根际微生物生化活动具有协同作用，生化活动伴随大量放热过程有关，进一步刺激了根际升温，因此根际土壤温度略高于非根际土壤。.3）再生水灌溉氮肥追施处理ReN2和ReN3，番茄第一穗果膨大期和第二穗果膨大期根际土壤矿质氮含量保持在55 mg/kg以上，非根际土壤矿质氮保持在61 mg/kg以上，根际与非根际土壤矿质氮含量差异介于10.47%～12.63%之间，促进了非根际土壤矿质营养向根际土壤迁移，满足了番茄关键生育阶段生长对土壤矿质营养需求。.4）不同氮肥追施处理对番茄Vc含量、酸度、蛋白质、糖酸比影响表明，与清水灌溉处理相比，氮肥追施量相同的情况下，再生水灌溉显著提高了果实Vc 含量、有机酸含量、可溶性蛋白质含量及糖酸比；追肥过程中不施氮或施氮过多均可以导致果实中抗坏血酸含量显著降低；适量增施氮肥对于提高果实中糖酸比最为有利，而施氮过多或过少均可以导致果实中糖酸比下降而影响果实风味品质。另外，由于在施氮量相同的情况下，均以Re处理高于Ta处理，表明再生水灌溉有利于提高果实中糖酸比，从而提高果实风味品质。.5）再生水灌溉氮肥追施处理氮肥利用效率均显著高于其他灌水处理；在施氮量相同的情况下，均以Re处理高于Ta处理，表明再生水灌溉有利于提高番茄产量；再生水灌溉常规氮肥追施处理，0～30 cm根层土壤表观氮素损失量最大817.85 kg/ha，再生水灌溉氮肥追施减少20%处理、氮肥偏生产力最大为236.64 kg/kg，这就表明适宜的氮肥追施量再生水灌溉处理，提高番茄产量和氮肥利用效率的同时，有利于番茄品质的提高。