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温室气体引发的全球变暖以及农田系统产生的氨(NH3)挥发所导致的一系列环境问题,是国内外研究的热点。近年来,随着我国畜牧业的快速发展,规模化养殖场产生的畜禽粪便已成为农田土壤中抗生素污染的重要来源。农田土壤温室气体甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)的产生是一个有微生物参与的过程,土壤中的硝化反硝化微生物也会通过影响NH4+-N的浓度进而影响NH3挥发的量。抗生素作为一种杀菌剂,可能通过影响与碳氮循环相关微生物的活动,进而影响土壤CH4,N2O及NH3的排放。本文选用了典型兽用抗生素磺胺类中的磺胺二甲嘧啶(SMZ),通过田间原位观测试验,分别以农家猪粪(CM)和常规复合肥(CF)为基肥作对比,研究了在磺胺二甲嘧啶胁迫条件下的农田温室气体排放及NH3挥发规律,以期了解兽用抗生素对农田温室气体排放及NH3挥发的影响,为正确估算农田CH4、N20及NH3排放作技术支撑,同时可为了解兽用抗生素的环境效应提供一定的科学依据。稻田试验共设2个试验区,水稻常规移栽区(RT)和水稻推迟移栽区(RP),每个区均设置5个处理:对照即无肥料无抗生素添加处理(RTCK、RPCK);基肥为复合肥,无添加和添加 30mg/kg 土 SMZ 处理(RTCF、RPCF、RTCF+SMZ30、RPCF+SMZ30);基肥为猪粪,无添加和添加 30mg/kg 土 SMZ 处理(RTCM、RPCM、RTCM+SMZ30、RPCM+SMZ30)。小麦试验共设九个处理,分别为:对照即不施肥不添加抗生素处理(Wck);以复合肥为基肥,分别添加 0、5、15 和 30mg/kg 土的 SMZ 处理(WCF、WCF+SMZ5、WCF+SMZ15、WCF+SMZ30);以猪粪为基肥,分别添加0、5、15和30mg/kg 土的SMZ处理(WCM、WCM+SMZ5、WCM+SMZ15、WCM+SMZ30)。以上所有施肥处理的追肥均为尿素。水稻季田间试验结果表明:SMZ无论是随猪粪进入稻田还是在土壤高残留常规施肥条件下均未改变稻田CH4、N2O及NH3的季节性排放规律,但均会对稻田CH4、N20累积排放量及NH3挥发总量产生影响,而不同基肥处理中SMZ的影响不同。在水稻的不同生长期,无论施用何种基肥,SMZ对N20排放通量均表现为先降后增效应,对CH4排放通量主要表现为降低效应,对NH3挥发速率则主要表现为增加效应。在整个生长季,无论是常规移栽还是推迟移栽稻田,SMZ均明显降低了稻田CH4的累积排放量,增加了 N20的累积排放量及NH3挥发总量。其中常规移栽区RTCF+SMZ30与RTCF处理、RTCM+SMZ30与RTcM处理中前者的CH4累积量分别是后者的0.5倍和0.9倍,N20-N累积量分别是后者的5.8倍和4.4倍,NH3-N累积量分别是后者的1.3倍和1.5倍;推迟移栽区中RPCF+SMZ30/RPCF的CH4、N2O-N、NH3-N累积量比值分别为0.8、2.9、1.3,RPcM+SMZ30/RPCM的三种气体累积量比值分别为0.8、1.5、1.2。在以复合肥为基肥的处理中,常规移栽区SMZ显著抑制了整个水稻季的CH4累积排放量(P<0.05),同时显著促进了整个水稻季的N2O累积排放量和NH3挥发总量(P<0.05);推迟移栽区SMZ也显著促进了 N2O累积排放量和NH3挥发总量(P<0.05),对CH4累积排放量虽为抑制作用,但统计结果未达显著水平(P>0.05)。在以猪粪为基肥的处理中,常规移栽区SMZ显著促进了 N2O累积排放量和NH3挥发总量(P<0.05),但对CH4累积排放量的抑制效应未达显著水平(P>0.05);推迟移栽区结果与之不同,SMZ虽抑制了 CH4累积排放量并对N2O累积排放量和NH3挥发总量表现为促进作用,但统计结果均不显著(P>0.05)。对于水稻不同移栽时间来说,基本表现为相较于推迟移栽,SMZ在水稻常规移栽处理中对CH4和N2O排放的抑促作用更明显,对氨挥发的促进效应亦是如此。对于不同基肥处理来说,常规移栽区SMZ对CH4和N2O排放的抑促作用均为复合肥处理明显高于猪粪处理,对NH3挥发的促进作用反之;推迟移栽区SMZ仅对N2O排放的促进作用为复合肥处理明显高于猪粪处理,而对CH4排放和NH3挥发,两种基肥处理中SMZ的作用效果没有明显区别。小麦季田间试验结果表明:SMZ也未明显改变麦田N2O及NH3的季节性排放规律,但均增加了麦田N2O累积排放量及NH3挥发总量,不同浓度不同基肥处理中SMZ的效应不同。在小麦的不同生长期,无论施用何种基肥,各浓度SMZ均对N20排放通量和NH3挥发速率表现为增多效应。整个小麦生长季,无论施加何种基肥,SMZ均增加了小麦田N2O的累积排放量,其中WCF+SMZ5、WCF+SMZ15和WCF+SMZ30处理的N20-N累积排放量分别是WCF处理的1.2倍、1.5倍和1.3倍,WCM+SMZ5,WCM+SMZ15,WCM+SMZ30处理分别是WCM处理的1.6倍、1.2倍和2.2倍。尽管SMZ均为促进效应,但仅WCF+SMZ15和WCM+SMZ30处理相较于同种基肥零抗生素添加处理对麦田N2O累积排放量达到了显著促进水平(P<0.05),其它抗生素处理均未达到显著水平(P>0.05)。SMZ对麦田NH3挥发总量亦呈增多效应,WCF+SMZ5、WCF+SMZ15和WCF+SMZ30处理的NH3-N挥发总量分别是WCF处理的1.1倍、1.7倍和1.4倍,WCM+SMZ5,WCM+SMz15,WcM+SMZ30处理分别是WCM处理的1.1倍、1.1倍和1.3倍。其中,以复合肥为基肥的处理中,中浓度和高浓度处理均对NH3挥发总量表现为显著促进作用(P<0.05);而以猪粪为基肥的处理中,仅高浓度处理对NH3挥发总量表现为显著促进作用(P<0.05)。对比两种基肥中的同浓度SMZ处理,SMZ对N2O排放的促进作用为猪粪处理明显高于复合肥处理(中浓度即15mg/kg的SMZ处理除外);SMZ对NH3挥发的促进强度反之,复合肥处理明显高于猪粪处理(低浓度即5mg/kg的SMZ处理除外)。综上,兽用抗生素对农田土壤CH4、N2O排放及NH3挥发的影响不容忽视,如何控制兽用抗生素的滥用,以及随粪源大量进入农田导致的环境生态风险是我国目前亟需解决的问题。