減氮對番茄老株更新套種菜豆土壤化學性狀的影響

郭美玉 趙鳳艷 宋建宇 王曉天 吳宇琪 吳鳳芝（東北農業大學園藝園林學院，黑龍江哈爾濱150030）

減氮對番茄老株更新套種菜豆土壤化學性狀的影響

郭美玉 趙鳳艷 宋建宇 王曉天 吳宇琪 吳鳳芝*
（東北農業大學園藝園林學院，黑龍江哈爾濱150030）

采用田間試驗方法，研究不同施氮量（常規施氮量、1/3常規施氮量、1/2常規施氮量和2/3常規施氮量）對大棚番茄老株更新套種菜豆產量、土壤化學性狀的影響。結果表明：適當減量施氮不會影響番茄產量。番茄老株更新套種菜豆栽培模式可以明顯提高土壤中銨態氮、硝態氮含量；土壤銨態氮含量、硝態氮含量、EC值均隨施氮量增加呈增加的趨勢；施用氮肥會降低土壤pH值，適當減量施氮可以提高土壤中的速效鉀含量，但對土壤速效磷含量影響不大。綜上所述，大棚番茄老株更新套種菜豆模式，施氮量為常規1/2即15 kg·（667 m2）-1時，不僅可以降低氮肥用量，提高土壤速效鉀含量，還能保證番茄產量，且可額外增加菜豆產量。

減量施氮；番茄；菜豆；套種；產量；土壤養分

番茄（Solanum lycopersicum L.）是我國主要蔬菜作物之一，在設施栽培中更是占有重要地位（林秋平和李元輝，2013；胡志峰和邵景成，2014）。有研究表明，番茄老株更新栽培技術可以使番茄植株的營養生長和生殖生長相對平衡（武春成 等，2012），延長番茄采收期，使效益增倍（李乃薈 等，2016）。Whitehead和Isaac（2012）研究表明，間套作代表的可持續農業系統能夠潛在增加作物的氮素攝取量、提高作物的產量。此外，套種還能夠改善或者提高土壤有效性，保證套種作物在產量和品質上的優勢。豆科作物可以通過各種途徑向與之間作的作物轉移氮素（朱秀樹和季良，1994），非豆科作物則可以通過競爭吸收土壤有效氮，促進豆科作物固定空氣中的氮（Jensen，1996）。

氮肥在農業生產中占有重要地位，施入土壤中的氮肥50%以上通過氮素損失途徑進入大氣和水體中，造成嚴重的生態環境問題（Guo et al.，2010；戰秀梅 等，2011）。有關減量施氮技術已在小麥（Liu et al.，2004）、水稻（Zhao et al.，2011）、玉米（雍太文 等，2014）、大豆（雍太文等，2012）等作物上應用。研究表明，適當減量施氮對作物產量及氮素吸收不會產生顯著影響，且有助于大豆根瘤生長和固氮功能的改善（嚴君 等，2009）。前人關于減量施氮的研究大多集中在單一作物下，關于套種模式減氮的研究鮮見報道。本試驗在已有大棚番茄老株更新套種菜豆的研究基礎上（李乃薈 等，2016），研究了減量施氮對大棚番茄老株更新套種菜豆土壤化學性狀的影響，旨在為該栽培模式提供施肥技術指標。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2016年4月24日至10月5日在東北農業大學向陽科研基地進行，土壤基本化學性質為：有機質含量32.41 g·kg-1，NH4+-N 12.19 mg·kg-1，NO3--N 22.47 mg·kg-1，有效磷14.63 mg·kg-1，速效鉀155.00 mg·kg-1，全氮1.07 g· kg-1，全磷0.59 g·kg-1，EC值0.17 mS·cm-1，pH值7.31。

供試番茄品種為粉和平，由西安市和平蔬菜研究所提供；菜豆品種為黃金鉤，由哈爾濱金龍農業有限公司提供。

施用氮肥為尿素，含N 46%，由中國石油天然氣股份有限公司提供；磷肥為磷酸氫二銨，含N 17%、P2O546%，由湖北大峪口化工有限責任公司提供；鉀肥為硫酸鉀，含K2O 50%，由國投新疆羅布泊鉀鹽有限責任公司提供；有機肥為腐熟牛糞，含N 0.4%、P2O50.2%、K2O 0.1%。

1.2 試驗設計

番茄老株更新套種菜豆設3個減量施氮處理：N1，1/3常規施氮量；N2，1/2常規施氮量；N3，2/3常規施氮量；以常規施氮（根據番茄和菜豆目標產量設定施肥量）為對照（CK）。以番茄老株更新不套種菜豆為CK1，常規施氮；以菜豆單作為CK2，常規施氮（表1）。采用常規育苗，番茄幼苗六葉一心時（4月24日）定植于大棚中，壟作，壟距0.6 m，株距0.3 m；小區面積為9 m2，3次重復，隨機排列，在各小區兩側設保護行。

表1 不同處理的具體施肥量 kg·（667 m2 ）-1

番茄老株更新套種菜豆栽培采用李乃薈等（2016）的方法，番茄從定植到結果期采用常規栽培管理方式，單干整枝，留4穗果摘心；當第2穗果開始采收時開始留側枝，在第2穗果與第4穗果之間選擇長勢較好的1個側枝作為更新枝，其余全部打掉；側枝采用單干整枝，留3穗果摘心，留的側枝部位盡量一致；當主干4穗果全部采收后，主干（老枝）剪掉，側枝代替老枝生長。7月19日，在2株番茄中間直播菜豆種子，每穴播2粒，幼苗長出后剔除生長較弱的菜豆幼苗，保留生長健壯的1株；菜豆單作處理株距為30 cm。

各處理有機肥、磷酸氫二銨作基肥一次性施入；尿素30%作基肥、70%作追肥施用；硫酸鉀80%作基肥、20%作追肥施用。追肥按番茄生長期分6次平均追施（番茄老株更新前2次，老株更新后4次，即番茄坐果期、番茄采收初期、套種菜豆時、番茄盛果期、菜豆開花結莢期、菜豆盛收期），追施方法為距離番茄植株5 cm左右開溝施入，然后覆土，立刻灌水。番茄和菜豆拉秧時間為10月5日。

1.3 測定項目

1.3.1 產量 番茄第1穗果成熟后進行測產，每處理分別隨機取6株番茄和6株菜豆植株掛牌，定株測定番茄和菜豆的全季產量。

1.3.2 土壤理化性狀 分別于6月10日（番茄開花坐果期）、7月8日（番茄采收初期）、7月19日（套種菜豆時）、8月5日（番茄盛果期）、8月24日（菜豆開花期）、9月9日（菜豆結莢期）、10月5日（拉秧期）采集土壤樣品，每小區隨機選擇3個采樣點，采樣地點應避開邊行以及頭尾，采集表層土樣（0～20 cm）混合。樣品采集后，立即帶回實驗室。每個土樣分為兩部分，一部分置于4 ℃保存，用于測定土壤含水量、銨態氮含量和硝態氮含量；另一部分室內自然風干，用于測定土壤理化性狀。

土壤銨態氮含量、硝態氮含量采用氯化鉀浸提，SKALAR流動分析儀測定；土壤速效磷含量采用碳酸氫鈉浸提，SKALAR流動分析儀測定；土壤速效鉀含量采用中性醋酸銨溶液浸提，火焰光度法測定；土壤pH值、EC值采用5∶1（m∶V）浸提法浸提，pH計和電導儀測定（鮑士旦，2000）。

1.4 數據處理

原始數據的整理及制圖采用Microsoft Excel 2003軟件完成；采用SAS 9.1.3軟件的Tukey法進行方差分析（P＜0.05）。

2 結果與分析

2.1 減量施氮對產量的影響

2.1.1 番茄產量 從表2可以看出，番茄套種菜豆常規施肥處理與各減量施氮處理的番茄產量差異均未達到顯著水平；與番茄單作相比，套種各處理產量略有降低，但僅N1處理的番茄產量比番茄單作降低了11.49%，差異達顯著水平。

2.1.2 菜豆產量 從表2還可以看出，番茄套種菜豆常規施肥處理與各減量施氮處理的菜豆產量差異亦均未達到顯著水平；與菜豆單作相比，套種各處理菜豆產量均顯著降低，N1、N2、N3、CK處理分別比CK2處理降低了9.38%、6.25%、6.25%、6.25%。

表2 不同氮素水平對番茄和菜豆產量的影響

圖1 不同氮素水平對不同時期土壤速效養分含量的影響圖柱上不同小寫字母表示差異顯著（P＜0.05），下圖同。

2.2 減量施氮對各時期土壤養分含量的影響

2.2.1 減量施氮對土壤銨態氮含量的影響 由圖1可知，整個生長期內各處理土壤銨態氮含量的變化趨勢均為先升高再降低后又升高再降低；套種處理土壤銨態氮含量隨施氮量增加呈增加趨勢，不同處理間土壤銨態氮含量差異隨生長期的增加而逐漸減小。

2.2.2 減量施氮對土壤硝態氮含量的影響 由圖1可知，整個生長期內各處理土壤硝態氮含量的變化趨勢為先升高再降低后又升高；套種處理土壤硝態氮含量大多隨施氮量增加而增加；套種菜豆后，CK處理土壤硝態氮含量略高于CK1，其中拉秧期（10月5日）CK處理硝態氮含量比CK1高10.34%，差異達顯著水平。

2.2.3 減量施氮對土壤速效磷含量的影響 由圖1可知，整個生長期內各處理土壤速效磷含量的變化趨勢為先降低再升高，呈“V”形；整個生長期，套種各處理土壤速效磷含量均無顯著差異；套種菜豆后至拉秧前，CK處理土壤速效磷含量略高于CK1，其中菜豆結莢期（9月9日）CK處理速效磷含量比CK1高18.74%，差異達顯著水平。

2.2.4 減量施氮對土壤速效鉀含量的影響 由圖1可知，整個生長期內各處理土壤速效鉀含量的變化趨勢為先降低再升高，呈“V”形；套種菜豆前，各處理土壤速效鉀含量差異不顯著；在番茄盛果期（8月5日），減量施氮各處理土壤速效鉀含量略高于CK，其中N3處理土壤速效鉀含量比CK高13.95%，差異達顯著水平；套種菜豆后，CK處理土壤速效鉀含量略高于CK1，其中拉秧期（10月5日）CK處理速效鉀含量比CK1高13.93%，差異達顯著水平。

2.3 減量施氮對各時期土壤EC值的影響

由圖2可知，整個生長期內各處理土壤EC值的變化趨勢為先降低再升高，呈“V”形；套種各處理土壤EC值隨施氮量增加呈增加趨勢。

2.4 減量施氮對各時期土壤pH值的影響

由圖3可知，套種各處理土壤pH值隨施氮量增加呈降低趨勢，菜豆開花期（8月24日）和拉秧期（10月5日）CK1處理pH值分別比CK處理高1.52%和2.83%，差異達顯著水平。

圖2 不同氮素水平對不同時期土壤EC值的影響

圖3 不同氮素水平對不同時期土壤pH值的影響

3 結論與討論

施用氮肥是提高作物產量的重要措施之一，同時也是影響土壤肥力水平的主要措施之一（馬星竹 等，2016）。研究表明，施氮過量會導致土壤中的硝態氮含量升高，減量施氮可以有效降低土壤硝態氮含量（王成雨 等，2013）。適當的氮素減量可以降低氮肥的淋溶以及農田氮素損失（王秀斌 等，2009；Constantin et al.，2010），提高氮肥利用率（劉學軍 等，2002），有利于農業可持續發展（Ruan et al.，2013）。研究表明，與豆科作物套種可以改善土壤氮素營養（戰秀梅 等，2011）。但在套種體系中常因施肥過多造成大豆旺長、抑制大豆根瘤固氮（嚴君 等，2009）。綜合前人的研究結果（石祖梁 等，2010；韓寶文 等，2011），適當的氮素減量對作物產量及氮素吸收不會引起顯著變化。本試驗結果表明，該套種模式下，與常規施肥相比，減量施氮各處理番茄和菜豆產量均未顯著降低，說明常規施肥處理存在化肥過量施用問題。1/3常規施氮量處理，套種番茄產量顯著低于番茄單作；其他套種處理番茄產量與番茄單作差異不顯著，說明大棚早春番茄老株更新套種菜豆栽培模式下，適量減氮對番茄產量影響不大。

套種處理土壤銨態氮含量、硝態氮含量、EC值均隨施氮量增加呈增加的趨勢。套種菜豆后，不同施氮處理間土壤銨態氮含量、硝態氮含量差異逐漸減小，說明土壤氮素變化與套種有關。由于菜豆的固氮作用提高了土壤中的氮素含量，番茄套種菜豆常規施肥處理土壤銨態氮含量、硝態氮含量均高于番茄單作。

在番茄盛果期（8月5日），常規施肥處理土壤速效鉀含量低于減量施氮各處理，說明適當減量施氮可以提高土壤速效鉀含量，這可能是由于常規施肥處理氮肥施用過量，刺激了菜豆生長，導致土壤中速效鉀含量降低（巨曉堂和谷保靜，2014）。整個生長期內，各施氮處理土壤速效磷含量差異不顯著，說明施氮對土壤中速效磷含量影響不大。

土壤pH值隨施氮量增加呈降低趨勢，可見施用氮肥會降低土壤pH值。番茄套種菜豆后，土壤中速效養分含量及EC值略高于番茄單作，說明土壤速效養分含量變化與套種關系密切。主要原因可能是套種提高了土壤酶活性，從而提高了土壤中養分的礦化，導致土壤中速效養分含量升高（徐強等，2007a，2007b）。整個生長期內，土壤中不同速效養分含量變化各有差異，但到了生長后期，由于植株生長勢變弱，在拉秧期土壤中速效養分含量均呈升高趨勢，這與齊紅巖等（2000）的研究結果一致。

在保證作物產量和農民收益的前提下，降低肥料用量，節約資源、保護環境，是減量施肥研究的最終目的（黃化剛 等，2007；楊林章 等，2013）。本試驗由于新地土壤需肥量較大，常規施氮量高于李乃薈等（2016）的施氮量。綜合分析產量指標和土壤化學性質，大棚早春番茄老株更新套種菜豆栽培模式下，施氮量為常規1/2即15 kg·（667 m2）-1時，不僅可以降低氮肥用量，提高土壤速效鉀含量，還能保證番茄和菜豆的產量。

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Effect of Nitrogen Reduction on Soil Chemical Properties in Old Strain Pruning Technology of Greenhouse Tomato Inter-cropped with Bean

GUO Mei-yu，ZHAO Feng-yan，SONG Jian-yu，WANG Xiao-tian，WU Yu-qi，WU Feng-zhi*
（College of Horticulture，Northeast Agricultural University，Harbin 150030，Heilongjiang，China）

The field experiment was conducted to study the effects of different nitrogen application rates（conventional N fertilization，conventional 1/3，conventional 1/2，and conventional 2/3）on the yield and soil chemical properties in old strain pruning technology of tomato（Solanum lycopersicum L.）inter-cropped with bean under plastic shade．The results showed that reducing N fertilization in moderate scale would not affect tomato yield．And this cultivation model could obviously increase the contents of NH4+-N and NO3

--N in soil．The contents of NH4+-N，NO3

--N and EC value would increase along with the increase of N fertilization application rate．The application of N fertilizer could degrade soil pH，and properly reducing the N fertilizer application could increase the available K content in soil，but did not affect the available P content in soil．To sum up，1/2 of the conventional N（225 kg·hm-2）application in this mode would not only reduce the application of N fertilizer，improve soil available K content，but also could ensure yield of tomato and bean．

Reduce nitrogen application；Tomato；Bean；Inter-cropping；Yield；Soil nutrient

郭美玉，女，碩士研究生，主要從事蔬菜生理生態研究，E-mail：453439424@qq.com

*通訊作者（Corresponding author）：吳鳳芝，女，教授，博士生導師，主要從事設施園藝與蔬菜生理生態和蔬菜安全生產技術研究，E-mail：Fzwu2006@aliyun.com

2017-03-31；接受日期：2017-06-06

國家大宗蔬菜產業技術體系專項（CARS-25）