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蔬菜保护地氮素利用与去向研究

张贵龙  
【摘要】: 保护地蔬菜生产中,过量氮肥投入导致的环境问题日益突出。亟待开展相关的基础研究。本试验在北京市典型集约化农区保护地条件下,通过根菜类→茄果类—填闲—叶菜类蔬菜轮作试验,重点研究不同氮素施用水平下,作物氮素养分利用、土壤无机氮的累积、分布和淋溶规律、土壤—作物系统氮素表观平衡等。获得如下结果: (1)高肥力条件下,增施氮肥不能显著提高第一茬大萝卜产量和经济效益。第二茬番茄产量与施氮量呈二次函数关系,当季施氮量高于647.7kg/hm2时增产幅度、产值和效益下降。第四茬芹菜产量与当季投入量符合线性+平台模型,当施氮量高于617.7 kg/hm2时产值和效益不再显著增加。全年化肥氮投入效益和产投比均随氮肥投入量的增加而降低。大萝卜、油菜和芹菜硝酸盐含量显著高于番茄,且显著受施氮量影响。施氮对蔬菜Vc含量、可溶性糖和可溶性蛋白含量没有显著影响。 (2)随蔬菜生长阶段推进,不施氮肥,0~100cm土体硝态氮贮量逐渐降低,单施有机肥没有引起硝态氮贮量显著变化。第一茬大萝卜和第二茬番茄生长期间,减量施氮、推荐施氮和增量施氮下土体硝态氮贮量呈波状变化。第四茬芹菜生长期间,当施氮量高于617.7kg/hm2时,土体硝态氮贮量在第二次追肥前连续降低,第二次追肥后呈增加趋势。大萝卜和芹菜阶段氮素吸收呈单峰曲线变化。番茄阶段氮素吸收呈双峰曲线变化。推荐施氮下,蔬菜生长中后期,土壤氮素供应与需求同步。农户习惯施氮导致蔬菜生长中后期氮素供应过量。 (3)不合理氮肥投入对200cm以上土体硝态氮累积影响突出,且随种植季节的延续影响程度加深。第一茬不施氮肥根层土壤硝态氮含量下降,农户习惯施氮下根层和根层以下土壤硝态氮显著累积。连续两茬不施氮肥0~200cm土体硝态氮含量下降,农户习惯施氮导致0~200cm土体硝态氮含量增加。四茬蔬菜种植后,减量施氮、推荐施氮下0~60cm土体硝态氮含量无显著变化。施氮量低于增量施氮,0~400cm土体硝态氮贮量显著降低。农户习惯施氮下显著增加了1651.8kg/hm2。 (4)蔬菜种植初期,氮肥施用对土壤硝态氮淋失没有显著影响。随种植季节延续,增量施氮和农户习惯施氮下,土壤硝态氮淋失量显著增加。氮肥用量在推荐量以下,土壤硝态氮没有显著淋失。整个轮作周期,土壤无机氮淋失总量为23.3~46.8 kg/hm2,氮肥淋失系数为0.2~0.6%。硝态氮平均淋失浓度为35.9 mg/L,超过饮用水卫生标准(10mg/L)。春夏季土壤氮素淋失量占全年总淋失量的60.0%~73.1%。 (5)随氮肥投入量增加,蔬菜氮肥利用率降低,土壤残留和损失增加。大萝卜总吸氮量随施氮量升高,化肥氮吸收量没有变化。当季化肥氮利用率为7.2%~51.1%。土壤中残留40.7%~69.9%,损失率为8.2%~22.9%。氮肥投入量高于647.7kg/hm2时,番茄植株总吸氮量显著下降。化肥氮利用率为3.2%~14.3%,土壤中残留率和损失率分别为58.6%~79.1%,13.5%~30.6%。芹菜总吸氮量在氮肥投入量高于617.7 kg/hm2时不再显著增加,化肥氮的吸收量没有显著变化。当季化肥氮利用率为3.7%~30.8%,土壤中氮残留率为65.3%~72.0%。损失率为11.3%~32.7%;第一茬施用的化肥氮,对第二茬的后效显著,在第四茬已无明显作用。减量施氮下,化肥氮累加利用率为66.7%。 (6)氮肥投入和播前残留Nmin是季节性土壤——蔬菜系统氮素主要输入项,土壤残留Nmin是主要输出项。第一茬农户习惯施氮下,季节性和阶段性表观平衡值均显著增加。第二、第四茬氮素表观平衡值和阶段表观平衡值均随施氮量增加显著增大。填闲季节,习惯施氮下表观平衡值显著增加。年度氮素平衡体系中,氮素投入是主要输入项。播前残留Nmin和土壤矿化氮为次要输入项。年施氮量低于2171.5kg/hm2时,作物氮素吸收是主要输出项,继续增加施氮量,土壤残留Nmin比重加大。年度表观平衡值与施氮量显著正相关(r0.01=0.917)。 结合当地生产条件,在磷钾肥和有机肥配施的基础上,确定每年化肥氮适宜投入量为370~740 kg/hm2。每季化肥氮肥投入量以现阶段推荐施氮为上限,0.5倍推荐量为下限,以0~60cm土体硝态氮贮量变化为指标,重视氮肥后效作用和作物养分吸收高峰期的氮素调控。益于氮素利用率提高,获得较高产量和经济效益,保证蔬菜卫生品质安全,降低氮素淋流失风险。


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