1、生態與農村環境學報2009,25(2):68-73JournalofEcologyandRuralEnvironment施肥模式對蔬菜產量、硝酸鹽含量及模擬土柱氮磷淋失的影響黃東風1,2,王果,李衛華,邱孝煊(1.福建省農業科學院土壤肥料研究所,福建福州350013;2.福建農林大學211資源與環境學院,福建福州350002)摘要:采用模擬土柱試驗方法,通過連續種植2茬蔬菜,7即(基施),化肥(基、追肥各半),化肥+雙氰胺(基施),化肥+雙氰胺,(),有機肥(基施)對蔬菜產量、,“化肥+雙氰胺(基施)”和“有機肥(基施)”2種施肥模式,還能明顯減少蔬菜種植期間模擬土柱硝態氮、銨態,從而有效減少

2、菜地土壤的氮、磷對地下水造成的農業面源污染。關鍵詞:;產量;硝酸鹽含量;氮磷淋失中圖分類號:S63413;S15714+1;S147135文獻標識碼:A文章編號:1673-4831(2009)02-0068-06EffectofFertilizationPatternonYieldandNitrateContentofVegetables,andLossofNitrogenandPhosphorusinSimulatedSoilColumn.HUANGDong2feng1,2211,WANGGuo,LIWei2hua,QIUXiao2xuan(1.InstituteofSoilandFerti

3、lizer,FujianAcademyofAgriculturalSciences,Fuzhou350013,China;2.CollegeofResourcesandEnvironment,FujianAgricultureandForestryUniversity,Fuzhou350002,China)Abstract:Afertilizationexperimentwascarriedoutontwocroppingofvegetablesgrowinginsimulatedsoilcolumn.Theexperimentwasdesignedtohave7fertilizationpa

4、tternsi.e.(1)CKornofertilizer,(2)chemicalfertilizerappliedasbasaldressing,(3)chemicalfertilizerappliedhalfasbasaldressingandhalfasside2dressing,(4)chemicalfertilizeranddicyandiamideappliedasbasaldressing,(5)chemicalfertilizeranddicyandiamideappliedhalfasbasaldressingandhalfasside2dressing,(6)chemica

5、lfertilizerandorganicmanure(halfandhalfonNbasis),and(7)organicmanureappliedasbasaldressingtotesteffectofdifferentfertilizationpatternsonyieldandnitratecontentofthevegetables,andlossofnitrogenandphosphorusfromthesimulatedsoilcolumn.ResultsshowthatPattern4andPattern7notonlyproducedhigh2eryieldofvegeta

6、blesthatwerelowerinnitratecontent,butalsosignificantlyreducedleachinglossofnitrate2nitrogen,am2monia2nitrogenandwater2solublephosphorusfromthesoilcolumn.Consequently,thefindingscanbeusedtoeffectivelyalleviateagriculturalnon2pointsourceNandPpollutionfromvegetablefieldstoundergroundwaterbodies.Keyword

7、s:vegetable;fertilizationpattern;yield;nitratecontent;lossofnitrogenandphosphorus過量或不合理施肥對地表水和地下水的污染問1-6題已經被國內外學者所關注。由于氮、磷污染物隨滲漏水淋溶損失機理的復雜性以及作物生長發育與土壤條件的區域性,目前雖然對農田氮、磷淋失7-8影響因素的研究已有報道,但關于不同施肥措施與作物產量、品質及其農田氮、磷淋失的定量研究9-10報道不多。因此,筆者以農業面源污染風險極高的菜地土壤為研究對象,通過網室模擬土柱試驗對此開展研究,為保障蔬菜食品安全,從源頭上控制菜地農業面源污染提供科學依據。模

8、擬網室內,土壤類型為灰黃泥菜園土,土壤肥力中等。設計7種不同施肥模式,即:(1)不施肥(對照),(2)化肥(基施),(3)化肥(基、追肥各半),(4)化肥+雙氰胺(基施),(5)化肥+雙氰胺(基、追肥各半),(6)化肥+有機肥(N各半),(7)有機肥(基施);分別用(1)NF、(2)CF1、(3)CF2、(4)CFD1、(5)CFD2、(6)COF、(7)OF表示。每處理重復3次。其中CF1為試驗區當地農戶的習慣施肥方式,OF為有機蔬菜的習慣施肥方式。試驗以等氮施用量為基礎,兼顧氮磷鉀養分平衡。所用肥料及氮肥基金項目:福建省自然科學基金(2006J0249,U0650005);福建省科技廳重點

9、項目(2007T0015)收稿日期:2008-08-011材料與方法111試驗設計試驗布置在福建省農業科學院土壤肥料研究所第2期黃東風等:施肥模式對蔬菜產量、硝酸鹽含量及模擬土柱氮磷淋失的影響-1增效劑品種如下:尿素(含N460gkg)、磷酸一-1-1銨(含N100gkg,含P2O5500gkg)、氯化鉀69施肥管理情況如下:第1茬,小白菜(Brassicarapachinensis),清江白菜,種子由福建榕樟種子有限公司提供,2007年3月30日播種,4月29日追肥,5月28日上午采收、考種、測產并測定植株硝酸鹽含量;第2茬,蕹菜(IpomoeaaquaticaForsk),泰國雙斧,旱生,

10、是我國夏秋季節主栽綠葉菜之一,種子由福州春曉種苗有限公司提供,2007月11日播種,7月5,723、測產并測定植株(含K2O600gkg-1),雙氰胺(硝化抑制劑,含N670gkg-1-1);農地樂牌精制有機肥(含N9g-1-1kg、P2O52219gkg、K2O614gkg,福建省農業科學院土壤肥料研究所農普農化服務公司生產)。尿素和雙氰胺施用量及基、追肥比例按試驗設計施用,磷酸一銨、氯化鉀和有機肥均作為基肥施用。每茬蔬菜各試驗土柱的施肥情況見表1。在每個試驗土柱上依次種植2茬蔬菜,表1Table1Varietytzersappliedtoeachcropofvegetableineachs

11、oilcolumnundereachfertilizerpatterng處理NFCF1CF2CFD1CFD2COFOFN11623N11623N11540N11540N01882N01141,P2O501706N01141,P2O501706N01141,P2O501706N01141,P2O501706K2O01882K2O01882K2O01882K2O01882K2O01254N01083N01083N01882,P2O521244,K2O01627N11764,P2O541488,K2O11254尿素磷酸一銨氯化鉀雙氰胺有機肥NF不施肥;CF1化肥(基施);CF2化肥(基、追肥各半);

12、CFD1化肥+雙氰胺(基施);CFD2化肥+雙氰胺(基、追肥各半);COF化肥+有機肥(N各半);OF有機肥(基施)。112試驗土柱制作、模擬降雨量及樣品采集取典型灰黃泥菜園土020、2040、4060cm土層土樣,分別風干過5mm孔徑篩,然后分層裝入PVC管(直徑25cm、高68cm)并層層壓實,每層(20cm)裝風干土樣1215kg,每個土柱總計裝風干土樣3715kg。土壤的基本理化性狀見表2。用水泥鋼絲將PVC管底部封死,并在封底上裝直徑116cm的塑料管,在塑料管上套6cm長的橡膠管,并用彈簧鐵夾子夾緊橡膠管出口以控制滲漏水的流出。在排水管頂端加1層細密(>20mm)的尼龍表2土

13、柱各層土壤樣品基本理化性狀布,其上覆蓋1層12cm厚的細石英砂(粒徑為1-12mm,經210molL稀硫酸浸泡過夜并用自來水洗凈,在砂粒與土壤接觸面也加1層細密的尼龍布,土壤表面與土柱頂端有8cm空間可供澆灌。土樣層層壓實裝畢,盡量保持其容重與田間土壤一致。用去離子水澆至土柱水分達到田間持水量后放置4個月,而后種植蔬菜。試驗期間每天(淋溶試驗當天除外)用200mL去離子水澆灌以保持土柱表層土壤濕潤,以利蔬菜正常生長。Table2Basicphysico2chemicalpropertiesofeachsoillayerinthesoilcolumn土層/cm02020404060有機質/(-1

14、)18175816317101全氮/(-1)116571114101909全磷/(-1)015130149401371全鉀/(-1)141394141568131160有效氮/(-1)1301000781284511756有效磷/(-1)2616371104127有效鉀/(-1)241892418924164CEC/(-1)811547152771698pH419951626134在蔬菜種植期間,于2007年4月26日、5月10日、6月27日、7月17日共進行4次淋溶試驗,每次每個土柱澆灌去離子水量分別為4000、2500、1750、7000mL,折算成降雨量分別為81163、生態與農村環境學

15、報第25卷7051102、35171、142186mm。淋溶試驗于當天下午15:30開始,用500mL量筒(精確度為1mL)準確方法測定。數據處理采用SPSS和Excel軟件。量取每次模擬降雨量所需要的去離子水,分次緩慢澆灌,至19:30澆灌完畢,歷時4h。用500mL純凈水瓶(于試驗前用去離子水洗凈并晾干)收集滲漏水,并于次日8:30分別收集每個土柱的滲漏水,用量筒(精確度為1mL)準確量取。若1個土柱的滲漏水量超過500mL,則將收集到的多瓶水樣混勻,取500mL作為實驗室分析水樣;若滲漏水不足500mL,則全部作為實驗室分析水樣主要農藝性狀考察、,1132結果與分析211不同施肥模式對蔬

16、菜產量的影響不同施肥模式下的蔬菜產量見表3。由表3可見,與不施肥處理(NF)相比,其他幾種施肥模式對2118765和91108和kghm-2,提高幅237161%。不同施肥模式對蔬菜產量的提高作用,小白菜為:OF>COF>CFD1>CF1>CF2>CFD2>NF;蕹菜為:CFD1>OF>CFD2>CF2>COF>CF1>NF。方差分析結果顯示,對小白11,硝態氮采用紫外分光光度法測定,銨態氮采用靛酚藍比色法測定,水溶性總磷采用過硫酸鉀消解-鉬銻抗分光光度法測定;蔬菜硝酸鹽含量采用水果、蔬菜及其制品亞硝(GB/T154019

17、4)中的酸鹽和硝酸鹽含量的測定表3不同施肥模式對蔬菜產量的影響Table3Effectoffertilizationpatternonyieldofvegetables處理NFCF1CF2CFD1CFD2COFOF菜產量的增加效果,OF與COF之間的差異不顯著,但顯著優于其他幾種施肥模式(P<0105);對蕹菜產量的增加效果,各處理(除NF外)之間的差異不顯著。由此可見,施肥是提高蔬菜產量的重要措施;不同施肥模式對蔬菜產量的提高效果也存在較大差異。小白菜每土柱產量/g32168±1712Cc61182±1815ABCbc61132±1511ABCc69150

18、±213ABCbc54155±1616BCc98106±4313ABab110133±1617Aa蕹菜折合值/(kghm6669±350612616±376612515±307914185±46611133±338920013±883922518±3418-2)每土柱產量/g46174±2117Bb137182±415Aa154175±2214Aa187126±4415Aa162182±3912Aa145149±3114Aa1

19、63176±6016Aa折合值/(kghm-2)9540±443328127±90831584±456738218±907733230±800129693±641533422±12372NF不施肥;CF1化肥(基施);CF2化肥(基、追肥各半);CFD1化肥+雙氰胺(基施);CFD2化肥+雙氰胺(基、追肥各半);COF化肥=0105水平上差異顯著,LSD法。+有機肥(N各半);OF有機肥(基施)。同列數據中英文大、小寫字母不同分別表示=0101、(OF)在施用有機肥處理中,“有機肥(基施)”比“化肥+有機肥(N各半

20、)”處理(COF)更有利于蔬菜產量的提高,這可能是由于本試驗設計的有機-2肥施用量較大(相當于35128thm),導致有機212不同施肥模式對蔬菜植株硝酸鹽含量的影響在通常情況下人體攝入的硝酸鹽有8112%來源于13蔬菜,不同施肥模式下蔬菜的硝酸鹽含量見圖1。由圖1可見,幾種不同施肥模式下小白菜植株的硝酸鹽含量依次為:CF2>CF1>CFD1>COF>CFD2>NF>OF;蕹菜為:CF1>COF>CF2>OF>CFD2>NF>CFD1。與CF1處理相比,其他幾種施肥模式可減少小-1白菜硝酸鹽含量266838mgkg,減少幅

21、度為10189%34131%(CF2除外);可減少蕹菜硝酸鹽含量48544mgkg,減少幅度為3151%39162%。方-1肥中的速效養分已能滿足蔬菜生長的需要;另一方面,由于供試有機肥的磷含量較高,在等氮施用情況下,其P2O5的投入量也明顯提高(OF處理是COF處理的2倍),從而促進蔬菜的生長。雙氰胺作為硝化抑制劑在農業上的應用已經較為普遍,其與氮肥配合施用對蔬菜產量的提高效果已被試驗所證明。試驗結果還顯示,化肥+雙氰胺(基施)(CFD1)比基、追肥各半(CFD2)更有利于蔬菜產量的提高。9,12差分析結果顯示,對小白菜植株硝酸鹽的累積效果,CF2、CF1與CFD1、COF、CFD2處理之間

22、的差異不顯著,第2期黃東風等:施肥模式對蔬菜產量、硝酸鹽含量及模擬土柱氮磷淋失的影響71但極顯著高于NF、OF處理;對蕹菜植株硝酸鹽的累積效果,CF1、COF、CF2、OF、CFD2處理之間的差異不顯著,但顯著高于NF和CFD1處理。施用有機肥降低蔬菜植株硝酸鹽含量的原因可能是有機肥料中的氮素釋放較慢,并含有較多酚、糖、醛類化合物及羧基,可吸附+和固定肥料中的NH4,降低土壤溶液中的NH4濃度,避免蔬菜過多吸收氮素,有效降低硝酸鹽在蔬菜體內的累積;同時抑制NH4的硝化作用,減少NO32N的形+-213不同施肥模式對蔬菜種植期間模擬土柱滲漏水硝態氮和銨態氮淋失的影響不同施肥模式下蔬菜種植期間模擬

23、土柱滲漏水淋失的硝態氮和銨態氮量見表4。由表4可知,2茬蔬菜種植期間,不同施肥模式下每根模擬土柱通過滲漏水淋溶損失的硝態氮量為1810245157mg,占硝態氮、188%98170%;。幾種不同施肥模、銨態>CF1>NF>CF2>CFD2>OF與CF1處理相比,其他幾種施肥模式(COF除外)每土柱可減少硝態氮、銨態氮淋失量418721135mg,減少幅度為12119%53144%,折合減少成,從而有效地降低蔬菜對硝態氮的吸收。在本試驗條件下,單施有機肥處理(OF)酸鹽含量,高有關。,供應有關,而隨供磷、鉀量的提高而降低。鉀含量高時硝態氮能很快被轉化為合成氨基酸的原

24、料;磷含量高時有利于硝酸根轉化為合16成氨基酸的原料,對降低硝酸鹽含量很有幫助。由此可見,施肥是導致蔬菜硝酸鹽含量提高的重要原因之一,通過合理的施肥措施可以有效減少蔬菜植株硝17-19酸鹽的累積。雙氰胺(硝化抑制劑)降低蔬菜體內硝酸鹽,其原因是硝化抑制劑可抑制土壤NH42N向+14硝態氮、銨態氮淋失總量9934357ghm。方差分析結果顯示,對減少硝態氮、銨態氮淋失量的效果,CFD1和OF處理較佳,顯著高于COF處理,但與CF1、NF、CF2、CFD2處理之間的差異未達到顯著性水平。OF處理能夠減少蔬菜種植期間硝態氮、銨態氮淋失量的原因可能是:(1)該處理蔬菜生物產量明顯高于其他處理,蔬菜從土

25、壤中吸收較多的氮,從而減少土壤氮素的累積,降低氮素的淋失風險;(2)有機肥的施用激發土壤微生物量的增加,土壤微生物吸收固定部分氮素;(3)有機肥對土壤中氮素有20硝化抑制作用。添加硝化抑制劑(雙氰胺)能夠減少蔬菜種植期間土壤氮淋失的原因可能與其延緩+-土壤NH42N向NO32N轉化,提高氮肥的利用效率,從而減少土壤中氮素的淋失有關。由此可見,化肥+雙氰胺(基施)(CFD1)和有機肥(基施)(OF)是減少模擬土柱滲漏水中硝態氮、銨態氮淋失的有效施肥措施。214不同施肥模式對蔬菜種植期間模擬土柱滲漏水水溶性磷淋失的影響蔬菜種植期間不同施肥模式模擬土柱滲漏水水溶性磷淋失量見表5。由表5可見,種植2茬

26、蔬菜,幾種不同施肥模式下模擬土柱通過滲漏水淋溶損失的水溶性磷為每土柱0183621171mg,折合淋失-2量1701744311ghm;7種不同施肥模式下淋溶損失的水溶性磷依次為CF2>NF>CF1>OF>CFD1>COFCFD2,與CF1相比,其他幾種不同施肥模式(除CF2和NF外)每土柱可減少水溶性磷淋失量0112901315mg,減少幅度為11121%-227137%,折合減少26146414ghm。方差分析結果顯示,就對減少蔬菜種植期間模擬土柱滲漏水-2NO32N氧化,使氮肥較長時間地以NH42N形態保留-+在土壤中,減少土壤NO32N累積,從而減少蔬菜對

27、土-壤中NO32N的吸收。-NF不施肥;CF1化肥(基施);CF2化肥(基、追肥各半);CFD1化肥+雙氰胺(基施);CFD2化肥+雙氰胺(基、追肥各半);COF化肥+有機肥(N各半);OF有機肥(基施)。=0105各處理間英文大、小寫字母不同分別表示=0101、水平上差異顯著,LSD法。圖1不同施肥模式對蔬菜硝酸鹽含量的影響Fig.1Effectoffertilizationpatternonnitrateconcentrationinvegetables生態與農村環境學報第25卷72水溶性磷淋失量的效果而言,CFD2、COF、CFD1、OF與CF1、NF之間的差異不顯著,但前4種施肥模式均

28、顯著優于CF2。由此可見,“化肥(基、追肥各(CF2)的施肥模式明顯增加了模擬土柱滲漏水半)”的水溶性磷淋失量,故在蔬菜生產中應該避免使用該模式;而其他幾種施肥模式與不施肥(NF)處理的水溶性磷淋失量差別不大,其原因有待進一步研究。表4不同施肥模式對模擬土柱滲漏水硝態氮和銨態氮淋失量的影響(2茬合計)Table4Effectoffertilizationpatternonleachinglossofnitrate2Nandammonia2Ninleachatewafromthesimulatedsoilcolumn(totalof2croppingofvegetables)處理NFCF1CF2

29、CFD1CFD2COFOF每土柱硝態氮淋失量/mg34138±1411639103±1823102±2188±55445157±2716220156±2198每土柱銨態氮淋失量/01±01±0450158±01120150±01120160±01220178±0135/108±14137ab39195±8112ab31165±3136ab18160±2160b27138±5161ab46117±27184a21134

30、±3132b折合值/(-2)7160±29338153±16586459±7423796±5315587±11449423±56814355±678NF不施肥;CF1化肥(基施);CF2化肥(基、追肥各半);CFD1化肥+雙氰胺(基施);CFD2化肥+雙氰胺(基、追肥各半);COF化肥+有機肥(N各半);OF有機肥(基施)。同列數據中英文小寫字母不同表示=0105水平上差異顯著,LSD法。表5不同施肥模式對模擬土柱滲漏水水溶性磷淋失量的影響(2茬合計)Table5Effectoffertilizationpatte

31、rnonleachinglossofwater2soluble2Pinleachatewaterfromthesimulatedsoilcolumn(totalof2croppingofvegetables)處理NFCF1CF2CFD1CFD2COFOF(2)在幾種不同施肥模式中,“有機肥(基施)”(OF)對降低小白菜硝酸鹽的累積效果相對較佳;(CFD1)對降低蕹菜硝酸鹽“化肥+雙氰胺(基施)”(CF1和的累積效果相對較好。而“單施化肥模式”CF2)則明顯增加了蔬菜植株硝酸鹽的含量。(3)2茬蔬菜種植期間,幾種不同施肥模式下每每土柱淋失量/mg11174±01512ab11151&#

32、177;01420ab21171±11248a01955±01310b01836±01415b01836±01077b11022±01496b折合值/(ghm23916234194431119510170151701720815-2)根模擬土柱通過滲漏水淋溶損失的硝態氮量為1810245157mg,銨態氮量為每土柱01500192(CFD1)和“mg,此外,“化肥+雙氰胺(基施)”有機(OF)、肥(基施)”“化肥+雙氰胺(基、追肥各半)”(CFD2)對減少模擬土柱滲漏水中硝態氮和銨態氮NF不施肥;CF1化肥(基施);CF2化肥(基、追肥各半);

33、CFD1化肥+雙氰胺(基施);CFD2化肥+雙氰胺(基、追肥各半);COF化肥+有機肥(N各半);OF有機肥(基施)。同列數據中英文小寫字母不同表示=0105水平上差異顯著,LSD法。淋失量的效果較佳。(4)幾種不同施肥模式下,2茬蔬菜每根模擬土柱通過滲漏水淋溶損失的水溶性磷為0183621171mg,折合1701744311ghm-2;與“化肥3結論(1)與不施肥處理(NF)相比,其他幾種施肥模(基施)”(CF1)相比,“化肥+雙氰胺(基、追肥各(CFD2)、(COF)、半)”“化肥+有機肥”“化肥+雙(CFD1)和“(COF)4氰胺(基施)”有機肥(基施)”式對小白菜和蕹菜產量的提高值分別

34、為446415849和1858728678kghm-2,提高幅度分別種施肥模式減少水溶性磷淋失量的效果相對較佳。(CF2)的施肥模式則明顯而“化肥(基、追肥各半)”增加了模擬土柱滲漏水的水溶性磷淋失量。綜上所述,“化肥+雙氰胺(基施)”和“有機肥(基施)”2種施肥模式,不僅能使蔬菜獲得較高的產為66192%237161%。對小白菜產量的增加效(OF)、果,“有機肥(基施)”“化肥+有機肥(N各(COF)和“(CFD1)相半)”化肥+雙氰胺(基施)”對較好;對蕹菜產量的增加效果,各施肥模式(除不施肥處理外)之間的差異不顯著。量、硝酸鹽含量較低,還能明顯減少蔬菜種植期間模擬土柱硝態氮、銨態氮和水溶

35、性磷隨滲漏水淋溶的第2期黃東風等:施肥模式對蔬菜產量、硝酸鹽含量及模擬土柱氮磷淋失的影響73損失量,從而有效減少菜地土壤氮、磷淋失對地下水造成的農業面源污染。但本試驗結論僅是由室內模擬得出,其在田間的應用效果尚需進行進一步大田試驗加以驗證。參考文獻:1曹志洪.施肥與水體環境質量論施肥對環境的影響(2)J.土壤,2003,35(5):353-363.2賈繼元,吳建軍,張苗.肥料結構對紅壤氮素淋失的影響及防66.11國家環境保護總局水和廢水監測分析方法編委會.水和廢水監測分析方法M.4版.北京:中國環境科學出版社,2002:246-283.12余光輝,張楊珠.三種硝化抑制劑對小白菜產量及品質的影響

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