不同施肥方案对日光温室土壤氨挥发及番茄产量和品质的影响.pdf

北 方 园 艺 设施园艺 第一作者简介 贾明飞 男 硕士研究生 研究方向 为蔬菜生理生态 责任作者 乜兰春 女 博士 教授 现主要从事设施蔬 菜生理生态等研究工作 基金项目 生态环境部资助项目 收稿日期 不同施肥方案对日光温室土壤氨挥发及 番茄产量和品质的影响 贾 明 飞 乜 兰 春 崔 强 王 佳 豪 胡 淑 明 赵 文 圣 河北农业大学 园艺学院 河北省蔬菜种质创新与利用重点实验室 河北省蔬菜产业协同创新中心 河北 保定 石家庄市农林科学研究院 河北 石家庄 摘 要 为明确日光温室冬春季生产过程中土壤氨挥发情况 提出兼顾减少氨挥发 及保证番茄产量和品质的施肥方案 以日光温室冬春茬和早春茬番茄为试材 通过设 置不同的化肥减施方案 采用通气法 研究了不同施肥方案下的土壤氨挥发情况和不 同施肥方案对番茄产量和品质的影响 结果表明 日光温室番茄生产中氨挥发主要来 自追肥 冬 春 茬 和 早 春 茬 追 肥 期 间 的 氨 挥 发 量 分 别 占 全 生 育 期 氨 挥 发 总 量 的 和 冬春茬番茄按当地常规施肥方案 有机肥 化肥 全生育期氨挥发累积量为 早春茬番茄按当地常规施肥方案 有机肥 化肥 全生育期氨挥发累积量为 化肥 氮素 减施 配合适量增施 有机肥 可使土壤氨挥发降低 并具有增产 提质和节本的效应 冬春茬 番茄生产中 与当地常规施肥方案相比 底肥中有机肥增施 追施化肥减少 的施肥 方案 氨挥发减少 番茄产量增加 果实可溶性固形物及维生素 含量分别 提高 和 施肥成本节约 为最佳施肥方案 早春茬番茄生产中 与 常规施肥方案相比 有机肥常量 化肥减少 的施肥方案氨挥发减少 番茄产量 和维生素 含量分别增加 和 施肥成本节约 为最佳施肥方案 日 光温室生产中通过合理的增施有机肥并减少化肥的施用 可显著降低土壤氨挥发 提高番茄 产量和品质 节约施肥成本 关键词 日光温室 氨挥发 番茄 产量 品质 中图分类号 文献标识码 文章编号 过量的化肥投入已成为我国农作物生产中普 遍现象 严重制约着我国农业的发展 甚至导致了 一系列的环境及生产问题 过量施肥问题在设 施蔬菜生产中尤其明显 冯武焕等 报道 西安市 设施蔬菜生产中氮投入量平均为 超过露地蔬菜施肥量 倍 严重超出国家指导 施用量的 张怀志等 通过 对津冀地区超过 设施蔬菜产地施肥调 查 发现 和 的投入量分别超过指导 量的 倍和 倍 过量施肥不仅制约 了蔬菜的生产 随着氮素施用量的增加 土壤氨气 挥发也随之增强 挥发的氨气与大气中的二氧 化硫 氮氧化物等气体结合成铵盐 成为了大气气 溶胶颗 粒 物 的 重 要 组 成 部 分 导 致 了 大 气 中 含量的增加 据估计 肥料施用产生的氨 排放约占我国农业源氨排放量的 因此 通过控制肥料的施用减少土壤氨挥发是大气污染 防控的重要措施之一 对于设施蔬菜生产 提出兼 顾减少氨挥发及提升番茄产量和品质的施肥方 案 不仅是对防控大气污染的贡献 也对蔬菜的安 全生产及蔬菜产业可持续发展具有重要意义 前 人在设施蔬菜合理施肥方面的研究关注更多是对 土壤质量 蔬菜产量和品质等的影响 而针对 具体蔬菜 具体生产茬口 综合考虑氨气挥发 蔬 菜产量与品质的研究报道尚不多 番茄为我国北 方日光温室主栽蔬菜之一 该试验从增施有机肥 减少化肥施用的角度 研究了不同施肥方案下日 光温室冬春茬和早春茬番茄生产过程中的土壤 氨挥发情况以及对番茄的生长 产量和品质的 影响 以期明确日光温室冬春季生产中土壤氨 挥发情况 提出兼顾减少氨气挥发的提质增产 施肥方案 为更加环保和高效的生产提供参考 依据 材料与方法 试验材料 供试冬春茬番茄品种为 中研冬悦 早春茬 番茄品种为 维也纳 号 冬春茬和早春茬试验 均于河北省保定市望都县日光温室内进行 种植 面积为 基 肥 施 用 前 冬 春 茬 温 室 土壤有机质含量 铵态氮含量 有效磷含量 速 效钾 含 量 值 早春茬温室 土壤有 机 质 含 量 铵 态 氮 含 量 速效磷含量 速 效钾 含 量 值 试验方法 当地冬春茬番茄习惯施肥为有机肥 主要 成分为羊粪 施用前测定氮含量为 习 惯 用 量 为 最 大 用 量 为 复 合 肥 做 基 肥 全 生 育 期 分 次 追 施 复 合 肥 以此为依据 从增施有机肥 减 少化肥 施 用 的 角 度 基 肥 中 有 机 肥 设 和 个水平 每种基肥施用水平设 种化肥追肥水平 共形成 种施肥方案 表 基肥施用时间为 年 月 日 基肥中有机肥和复合肥撒施后深翻 番茄于 年 月 日定植 次追 肥分别在 年 月 日 月 日 月 日 和 月 日进行 肥料随水冲施 其它管理依照 当地生产习惯进行 当地早春茬番茄习惯施肥为有机肥 腐熟 鸡粪 施用前测定氮含量为 习惯用量为 最大用量为 复合肥 做基 肥 全生育期分 次追施复合肥 以 此 为 依 据 从 增 施有机肥 减少化肥施用的角度 基肥有机肥设 和 个水平 每个水平下设 种化肥施用水平 共形 成 种施肥方案 表 基肥于 年 月 表 冬春茬番茄不同施肥方案的施肥量 施肥方案 基肥 追肥 分 次 有机肥 无机肥 腐熟羊粪 常规用量 复合肥 常规用量 腐熟羊粪 常规用量 复合肥 减量 腐熟羊粪 增加 复合肥 减量 腐熟羊粪 增加 复合肥 减量 腐熟羊粪 增加 复合肥 减量 腐熟羊粪 增加 复合肥 减量 第 期 北 方 园 艺 表 早春茬番茄不同施肥方案的施肥量 施肥方案 基肥 追肥 分 次 有机肥 无机肥 腐熟鸡粪 常规用量 复合肥 常规用量 常规用量 腐熟鸡粪 常规用量 复合肥 减量 减量 腐熟鸡粪 增加 复合肥 减量 减量 腐熟鸡粪 增加 复合肥 减量 减量 腐熟鸡粪 增加 复合肥 减量 减量 腐熟鸡粪 增加 复合肥 减量 减量 日施用 番茄于 年 月 日定植 次追 肥分别 在 年 月 日 月 日 月 日 月 日和 月 日进行 肥料随水冲 施 其它管理依照当地习惯进行 个试验均在温室内采用南北方向高垄双行 栽培 大行距 小行距 株距 随机区组试验设计 重复 次 小区面积 其它按常规管理 项目测定 冬春茬和早春茬番茄生产均采用通气法 原位监测整个施肥季氨挥发情况 用磷酸甘油溶 液均匀浸泡海绵 将其横 置于聚氯乙烯硬质塑料管中 下层海绵距管底 用于收集来 自土壤中的氨挥发 上层海绵与管顶部齐平 用于 吸收空气中的氨气 以避免污染下层海绵 双层 海绵布置好后将塑料管插入土壤 约 取 样时 将下层海绵取出后放入自封袋中带回实验 室 同时放入另一块用磷酸甘油溶液均匀浸泡的 海绵 上层海绵视其干湿情况每日或隔日喷洒磷 酸甘油溶液 在底肥施用后的第 天取 样 第 周开始每 取样 之后每 取 样 每次追肥后第 周每天取样 第 周每 取样 直至下次追肥 每天 取样 将取出的下层海绵用塑封袋密封好带回 然后浸 泡在 的 的氯化钾中浸提 经 滤纸过滤后用 连续流动分析仪测定浸提液 中氨态氮的含量 土 壤 氨 挥 发 速 率 计 算 公 式 式中 为通气法单个装置平均每次测得的 氨气挥 发 量 为 捕 获 装 置 的 横 截 面 积 为每次连续收集时间 氨挥发累积量为每 次捕获氨挥发量总和 土壤采用 的 水 土比 为 浸提 浸提液中铵态氮用连续流动注射 分析仪 测定 土壤速效磷采用 碳酸氢钠溶液浸提 钼锑抗比色法测定 速效钾采 用乙酸铵浸提 火焰光度计法测定 土壤 采用 自动 仪测定 土壤 采用电导率仪测定 每次采收计产 于第二穗果实成熟期 每个 处理随机选取 株 测定番茄植株的株高 最大 功能叶的叶长 叶宽 第一坐果节位的茎粗 采收 成熟度一致的果实 每处理随机 个 采用考马 斯亮蓝 染色法测定蛋白质含量 型数显糖度计测定可溶性固形物含量 蒽 酮比色法测定可溶性糖含量 滴定法测定维生 素 含量 采用国家标准 的 方法测定番茄红素含量 数据分析 采用 和 软 件进行数据分析 结果与分析 冬春茬不同施肥方案土壤氨挥发情况及对 番茄产量和品质的影响 基肥施用后土壤氨挥发速率变化 年 月 日施用基肥 由图 可知 施基肥后 各施肥方案的土壤氨挥发速率均在前 逐渐上升 至第 天达到峰值 之后总体呈下 降趋势 后降至较低水平 且稳定在 和 氨挥发速 北 方 园 艺 月 下 率峰值分别为 平均值分别为 和 氨挥发速率显著高于 其平均值分 别较 高 和 可见 在基肥中 化肥用量相同的情况下 增施有机肥 氨挥发速率 也显著增加 图 冬春茬番茄生产中施基肥后氨挥发的动态变化 追肥后土壤氨挥发速率变化 由图 可知 追肥后各施肥方案氨挥发速率 变化趋势基本相同 氨挥发速率峰值均在第 天 出现 之后总体呈下降趋势 每次追肥后各处理氨 挥发持续 左右 之后各方案氨挥发速率均接 近于 各施肥方案下 第 次追肥后氨挥发 峰值最高的施肥方案均为 挥发速率分别为 显著高 于其 它 方 案 与 相 比 和 第 次追肥后氨挥发速率峰值 分 别 降 低 追肥 期 间 平 均 氨 挥 发 速 率 也 以 最 高 为 和 的平均氨挥发速率分别为 分别较 降低 和 由 此 可 见 在该试验条件下 冬春茬番茄追肥时减施化肥 以上可以显著降低土壤氨挥发强度 注 箭头代表每次追肥后第 天 下同 图 冬春茬番茄生产中追肥后氨挥发的动态变化 不同施肥方案下土壤氨挥发累积量 由图 可知 基肥施用后的氨挥发累积量 和 显著高 于 分 别 较 其 增 加 和 说明增施有机肥也会增加氨挥发 但施 基肥所产生的氨挥发累积量仅占全生育期氨挥发 累积量的 该茬番茄生产氨挥 发主要来自于追肥 追肥期间的氨挥发量占全生 育期的 各施肥方案 有机肥 化肥 全生育期氨挥发累积量在 以 有 机 肥 化肥 最 高 和 氨挥发累积 量分 别 较 减 少 第 期 北 方 园 艺 和 表明化肥减施配合有机肥 合理施用可减少土壤氨挥发 在该试验条件下 化肥 氮素 追施减少 配合有机肥常 规用量或增施 可减少土壤氨挥发 其中化肥 氮素 追施减少 配合有机肥增加 的施肥方案氨挥发量最低 不同施肥方案对冬春茬番茄生长和产量 的影响 由表 可知 与常规施肥 相比 注 不同小写字母表示差异显著 下同 图 冬春茬番茄全生育期氨挥发累积量 和 施 肥 方 案 的 番 茄 株 高 显 著 增 加 和 的最大功能叶叶面积显 著增加 从产量来看 和 的产 量 显 著 高 于 分 别 较 增 加 和 因此 该 试验条件下有机肥增施 或 配合化肥减 施 或 均能对冬春茬番茄起到促进 生长和提高产量的作用 不同施肥方案对冬春茬番茄果实品质的 影响 从表 可以看出 各施肥方案番茄果实的可 溶性糖含量 可溶性蛋白质含量和番茄红素含量 差异不显著 而 果实可溶性固形物含量显 著高于 和 其维生素 含量显著 高于 和 冬春茬番茄不同施肥方案肥料成本及综 合评价 由表 可知 与常规施肥 相比 和 的 肥 料 成 本 分 别 降 低 和 而 与 分 别 增 加 和 综合 以 上 在 该 试 验 条 件 下 与 常 规 施 肥 相比 和 均显 表 冬春茬番茄不同施肥方案下植株生长指标和产量 施肥方案 株高 茎粗 叶片数 最大叶面积 产量 注 数字后不同小写字母表示差异显著 下同 表 冬春茬番茄不同施肥方案下果实品质指标 施肥方案 可溶性固形物含量 可溶性糖含量 可溶性蛋白质含量 维生素 含量 番茄红素含量 北 方 园 艺 月 下 著降低了氨挥发 其中 和 能够促进番茄植株生长和产量提高 且 还能 提升番茄果实品质 肥料成本降幅也最大 因此 即 基 肥 有 机 肥 增 施 追 肥 化 肥 减 施 为该试验条件下最佳施肥方案 该方案较当 地习惯施肥方案土壤氨挥发减少 番茄 表 冬春茬番茄不同施肥方案成本 元 施肥方案 有机肥成本 化肥成本 总计 产量增加 果实中可溶性固形物增加了 维生素 增加了 肥料成本降 低了 早春茬不同施肥方案土壤氨挥发情况及对 番茄产量和品质的影响 基肥施用后土壤氨挥发速率变化 由图 可知 年 月 日施基肥后 各施肥方案的氨挥发速率变化趋势基本一致 均 在施肥后第 天出现峰值 之后总体呈下降趋势 至第 天时 各施肥方案氨挥发速率达到接近 的水平 和 氨挥发 速率峰值分别为 氨挥发速率平均值分别为 方案的氨挥发速率最高 和 平 均 氨 挥 发 速 率 分 别 较 降 低 了 和 可见 基肥中增加有机肥 减少化肥用量可显著降 低氨挥发速率 图 早春茬番茄基肥施用后氨挥发速率的动态变化 追肥后土壤氨挥发速率变化 由图 可知 各施肥方案 次追肥后氨挥发 速率波动较大 第 次追肥后的氨挥发峰值 分别在第 天出现 次追肥后氨挥发速 率峰值均以 最高 第 次追肥后峰值分别 为 和 的 峰 值 较 其 降 低 和 平均氨挥发速率也以 最高 和 平均氨挥发速率分别较 降 低 和 第 期 北 方 园 艺 不同施肥方案下土壤氨挥发累积量 由图 可知 该茬番茄生产期间氨挥发也主 要来自追肥期间 追肥期间氨挥发累积量占全生 育期氨挥发量的 各施肥方 案 有机肥 化肥 全生育期氨挥发累 积量在 以 有机肥 化肥 最高 和 分别较 降 低 和 表明早春茬番茄化肥减施 配合有机肥常量或增施 可减少土壤 氨挥发 其中氨挥发最低的施肥方案为化肥减施 配合有机肥增施 图 早春茬番茄追肥后氨挥发速率的动态变化 图 早春茬番茄全生育期氨挥发累积量 不同施肥方案对早春茬番茄生长和产量 的影响 由表 可知 与常规施肥 相比 和 方案下 番茄株高显著增加 和 方案下 番茄茎粗显著增加 且 产量显 著增加 因此 在该试验条件下 即有机肥常 规用量 化肥减施 对早春茬番茄起到促进生 长和增产作用 不同施肥方案对早春茬番茄果实品质的 影响 从表 可以看出 和 的果实维 生素 含量显著高于其它施肥方案 分别较常规 施 肥 方 案 提 高 了 和 其中 番茄的可溶性糖含量也显著 高于其它施肥方案 各施肥方案番茄果实的可溶 性固形物 可溶性蛋白质和番茄红素的含量均无 显著差异 不同施肥方案肥料成本及综合评价 由表 可知 与常规施肥 相比 和 施 肥 方 案 肥 料 成 本 分 别 降 低 和 和 成本分别增加 和 综上 在该试验条件下 与常规施肥 相 比 和 均显著减少了氨 挥发 其中 促进了番茄植株生长 提高了产 量和维生素 含量 且成本降幅最多 因此 即有机肥常量 化肥减施 为该试验条件下最 佳施肥方案 该施肥方案较当地习惯施肥方案土 壤氨挥发减少 番茄产量增加 北 方 园 艺 月 下 表 早春茬番茄不同施肥方案的植株生长指标和产量 施肥方案 株高 茎粗 叶片数 最大叶面积 产量 表 早春茬番茄不同施肥方案的果实品质指标 施肥方案 可溶性固形物含量 可溶性糖含量 可溶性蛋白质含量 维生素 含量 番茄红素含量 表 早春茬番茄不同施肥方案成本 元 施肥方案 有机肥成本 化肥成本 总计 果实中的维生素 含量增加 肥料成本 降低 讨论与结论 氨挥发是土壤氮损失的一种重要形式 土壤 氨挥发是目前大气污染防控的主要关注点之 一 从环保角度出发 大量研究表明 无论在 大田还是设施菜地 减少氮肥投入 用有机肥部分 替代化肥可减少土壤氨挥发 李银坤等 研究表明 在设施黄瓜生产中 与常规施肥相比 减氮 和减氮 处理的氨挥发累积量分别 较对照降低 和 郝小雨 等 报 道 在日光温室芹菜 番茄 轮 作 中 通 过 增 施 有 机肥 减少化肥施用可使土壤氨挥发减少 该试 验 表 明 按 当 地 常 规 施 肥 方 案 冬 春茬和早 春 茬 番 茄 生 育 期 内 氨 挥 发 累 积 量 分 别为 和 增施 有机肥 减少化肥的施肥方案氨挥发累积量较常 规施肥方案降低 和 这与前人研究结果一致 设施蔬菜生产普遍存在化肥过量施用的问 题 由此导致土壤盐渍化 并影响蔬菜的产量和品 质 近年来 学者们针对这一问题 从合理施 肥 提 高 产 量 和 品 质 的 角 度 开 展 了 大 量 研 究 但环保角度控制氨排放的施肥与产业 高效角度优质高产的施肥要求是否一致 兼顾氨 减排 提质 增产 节本的优化施肥研究尚不多 该研究的重点在于明确化肥减施对日光温室土壤 氨挥发及番茄产量和品质的综合效应 筛选番茄 产量 品质不受影响的氨减排施肥方案 以便于当 第 期 北 方 园 艺 地推广应用 结果表明 增施有机肥 减施化肥的 施肥方案 不仅减少了土壤氨挥发 也提高了番茄 产量 且果实可溶性固形物 维生素 含量增加 肥料成本降低 可见 减施化肥 合理增施有机 肥 既可以减少氨排放 也具有增产 提质和节本 的效应 这为设施蔬菜生产的氨减排 实现环保 增产 提质和节本相统一提供了理论依据 土壤氨挥发除与施肥量有关外 还受施肥种 类 施肥方式及环境条件等诸多因素影响 与化 肥相比 有机肥氨挥发量较少 但不同有机肥导致 的氨挥发也有不同 李燕青 研究结果为猪粪 鸡粪 牛粪 该研究中 用腐熟鸡粪做基肥的早 春茬 基肥施用后氨挥发速率峰值和累积量均比 用商品羊粪做基肥的冬春茬高 这主要与有机肥 种类有关 还是受当时温度 湿度等因素的影响 需进一步研究 施肥方式也影响氨挥发 氨挥发 强度随施肥深度的增加而降低 该研究中 两茬番茄基肥中除了有机肥 均含有与追肥相同 的化肥 但基肥施用后土壤氨挥发均显著低于追 肥后的氨挥发 这可能与基肥采用撒施后深翻 的方式 而追肥采用随水沟灌冲施方式有 关 另外 日光温室内空气温度 空气湿度 土壤 温度 土壤湿度 灌水量及灌水频次等均可能影响 氨挥发 该试验中冬春茬氨挥发速率波动较小且 峰值均在每次追肥后的第 天出现 早春茬的氨 挥发速率波动较大 这可能与当时的温度 浇水等 有关 设施土壤氨挥发除受施肥量 施肥种类 施 肥方式影响外 还受土壤理化性质 温室环境条件 等因子的影响 对各种因子的作用尚有待更深入 的系统研究 参考文献 肖阳 李云威 朱立志 基于 的农户施肥行为及其影响 因素实证研究 中国土壤与肥料 冯武焕 吕爽 王虎 等 西安市菜田化肥农药施用现状调查 与分析 中国农学通报 张怀志 唐继伟 袁硕 等 津冀设施蔬菜施肥调查分析 中国土壤与肥料 郑蕾 王学东 郭李萍 等 施肥对露地菜地氨挥发和氧化亚 氮排放的影响 应用生态学报 董文煊 邢佳 王书肖 年中国人为源大气氨排 放时空分布 环境科学 赵伟 杨圆圆 刘梦龙 等 减量施肥对越夏番茄产量 品质 及土壤养分的影响 西北农业学报 张国显 范永怀 赵凤艳 等 化肥减量配施有机物料对设施 番茄生长 光 合 特 性 产量及品质的影响 中 国 科 技 论 文 赵政 陈巍 王欢 等 木霉微生物肥与减量化肥配施对番茄 产量 品质及土壤肥力的影响 土壤学报 王朝辉 刘学军 巨晓棠 等 田间土壤氨挥发的原位测定 通气法 植物营养与肥料学报 邹琦 植物生理学指导 北京 中国农业出版社 高俊凤 植物生理学实验指导 北京 高等教育出版社 董建新 谢甜 郭时印 等 番茄中番茄红素提取工艺的优化 湖南生态科学学报 曹玉博 邢晓旭 柏兆海 等 农牧系统氨挥发减排技术研究 进展 中国农业科学 郑凤霞 董树亭 刘鹏 等 长期有机无机肥配施对冬小麦籽 粒产量及氨挥发损失的影响 植物营养与肥料学报 倪康 丁维新 蔡祖聪 有机无机肥长期定位试验土壤小麦 季氨挥发损失及其影响因素研究 农业环境科学学报 习斌 张继宗 左强 等 保护地菜田土壤氨挥发损失及影响 因素研究 植物营养与肥料学报 李银坤 梅旭荣 武雪萍 等 不同水氮条件对日光温室冬春 茬黄瓜栽培氨挥发的影响 中国生态农业学报 郝小雨 高伟 王玉军 等 有机无机肥料配合施用对日光温 室土壤氨挥 发 的 影 响 中 国 农 业 科 学 王文锋 李春花 黄绍文 等 不同施肥模式对设施菜田土壤 微生物量碳 氮的影响 植物营养与肥料学报 赵伟 杨圆圆 刘梦龙 等 减量施肥对越夏番茄产量 品质 及土壤养分的影响 西北农业学报 王春宏 贾茹 马晓东 等 商品有机肥与无机肥配施对白菜 品质和产量的影响 北方园艺 汤桂容 周旋 田昌 等 有机无机氮肥配施对蔬菜产量 品 质及经济效益的影响 生态学杂志 张国显 范永怀 赵凤艳 等 化肥减量配施有机物料对设施 番茄生长 光 合 特 性 产量及品质的影响 中 国 科 技 论 文 吴昕怡 氮肥减量对设施番茄产量品质的影响 杨凌 西 北农林科技大学 北 方 园 艺 月 下 李燕青 不同类型有机肥与化肥配施的农学和环境效应研 究 北京 中国农业科学院 徐万里 刘骅 张云舒 等 施肥深度 灌水条件和氨挥发监 测方法对氮肥氨挥发特征的影响 新疆农业科学 李贵桐 李保国 陈德立 大面积冬小麦夏玉米农田土壤的 氨挥发 华北农学报 第 期 北 方 园 艺