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日光温室栽培下有机肥氮素供应特性研究

周博  
【摘要】:近年来,日光温室蔬菜栽培已成为北方地区重要的蔬菜种植方式,但日光温室栽培下过量施肥问题突出,不但影响温室蔬菜的产量和品质,而且导致设施栽培土壤退化,引发一系列生态环境问题。盲目的大量施用有机肥,使氮素养分投入过量,是造成施肥过量的重要原因。虽然关于有机肥供肥,特别是氮素供应特性已有大量研究,但由于日光温室栽培下环境条件与大田存在差异,再加上施用有机肥的种类多,性质差异大,如何确定有机肥的氮素投入量仍是一个尚未解决的问题。客观准确地评价日光温室栽培下有机肥氮素供应特性,是解决日光温室土壤养分过剩和生态环境危害的重要内容。 因此,本文以陕西关中地区日光温室栽培基地施用的主要畜禽有机肥(鸡粪、猪粪及牛粪)为研究对象,在测定不同有机肥养分含量基础上,重点采用室内培养试验、盆栽生物耗竭试验与田间小区试验相结合的方法,研究了不同种类有机肥的氮素释放及利用特性,旨在为有效评价有机肥氮素供应特性提供依据。获得主要结论包括: (1)测定了陕西杨凌地区日光温室施用的40余个畜禽有机肥不同养分的含量。结果表明:测定的鸡粪、猪粪和牛粪平均有机碳含量分别为22.80%、14.96%和21.59%,鸡粪和牛粪的有机碳含量显著高于猪粪,鸡粪与牛粪间无显著性差异。鸡粪、猪粪和牛粪的平均全氮及全磷含量分别为2.47%及1.34%,1.65%及0.85%,1.78%及0.92%;鸡粪的全氮、全磷均显著高于猪粪和牛粪,猪粪和牛粪间无显著性差异。不同畜禽有机肥可溶性有机氮(SON)、NH+4-N及NO-3-N的平均含量分别为1.07g·kg~(-1)、0.49g·kg~(-1)及0.83g·kg~(-1),占有机肥全氮的平均比例分别为5.03%、2.31%及4.05%,说明可溶性有机氮是有机肥可溶性氮的主要组分。 (2)采用室内培养法研究了9个不同有机肥的碳、氮矿化特性。结果表明:不同有机肥碳、氮的矿化量和矿化率(矿化量占总有机碳或氮的比例)存在明显差异,其中碳矿化率在22.24%~87.16%之间,变异系数达90.30%;氮矿化率在29.07%~84.87%之间,变异系数达67.37%。不同种类有机肥相比,鸡粪平均的碳、氮矿化累积量及矿化率显著高于猪粪和牛粪;猪粪与牛粪平均的碳、氮矿化累积量及矿化率无显著差异。同一种类有机肥,培养期间的碳、氮矿化累积量及矿化率也存在明显差异。供试有机肥碳、氮的矿化量与其全氮含量均呈线性关系,表明有机肥氮含量是影响矿化量的主导因子。 (3)采用田间原位培养试验,研究了日光温室栽培季节不同种类有机肥(鸡粪、猪粪及牛粪各2个)在土壤中的氮素矿化特性。结果表明:培养期间(180d)供试的6个不同有机肥氮矿化率差异较大,在1.06%~19.09%之间,平均7.50%;不同种类有机肥相比,鸡粪的平均氮矿化量及矿化率最高,其次为牛粪及猪粪。各培养阶段有机肥的氮矿化量与相应阶段的土壤积温间的相关性未达显著水平,但随着春季土壤温度增加,同等时间段的有机肥氮素矿化量呈增加的趋势;培养期间有机肥的氮素累积矿化量与日光温室土壤的积温呈显著的线性关系,说明土壤温度是影响有机肥氮矿化的重要因素。 (4)以多年日光温室栽培土壤为供试对象,采用盆栽试验连续栽培番茄的生物耗竭法,研究了不同有机肥(4个鸡粪、2个猪粪及3个牛粪)氮素的有效性。结果表明:施用鸡粪、猪粪和牛粪分别使番茄的地上部分生物量平均提高了28.63%、7.75%和12.28%,氮素吸收量分别提高了14.06%,6.61%和7.48%。不同有机肥的氮素利用率相比,鸡粪的平均氮素利用率(41.23%)显著高于猪粪和牛粪(9.17%和10.81%)。采用有机肥处理番茄吸氮量与化学氮肥处理吸氮量的比例(定义为有机肥的氮当量,MFE-N%)比较了不同有机肥氮素的有效性,发现供试鸡粪的氮当量平均为45.62%,也显著高于猪粪和牛粪(13.29%和15.66%)。同一种类有机肥的氮素利用率及氮当量也差异较大,以供试的3个牛粪为例,其氮素利用率及氮当量的变异系数达74.59%。 (5)以新建日光温室耕层土壤为研究对象,采用盆栽试验连续栽培番茄的生物耗竭法,研究了不同种类有机肥(7个鸡粪和3个牛粪)氮素的有效性。结果表明:施用鸡粪和牛粪使番茄的地上部分生物量分别平均提高了104.01%和92.15%,番茄氮素吸收量分别平均提高了76.92%和51.88%。供试鸡粪的氮素利用率平均为32.79%,显著高于牛粪(22.92%);供试鸡粪氮当量的平均值为39.75%,显著高于牛粪(27.80%)。同一种类有机肥的氮素利用率及氮当量也差异较大,供试7个鸡粪的氮素利用率的变异系数达23.59%,3种猪粪氮素利用率的变异系数达24.95%。 (6)在新建日光温室采用田间小区试验,研究了施用有机肥对番茄产量和土壤养分含量的影响。结果表明:与仅施化肥处理相比,增施有机肥显著提高了番茄产量。增施有机肥,也显著增加了番茄生长期间(施入一个月后)耕层土壤硝态氮含量;增施有机肥也显著提高了耕层土壤的电导率、有机质含量和硝态氮、有效磷的累积量。一季番茄对有机肥氮素的利用率为11.94%。有机肥用量相同,氮、磷及钾化肥用量分别降低16.03%、23.10%及5.28%,对番茄产量无显著影响,土壤养分及盐分累积有所缓解。说明施用有机肥的基础上,可以适当降低化肥用量。


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