山西曲沃設施蔬菜施肥現狀及土壤氮磷累積與分配特征

孫曉姝, 王立革, 郭珺, 王勁松, 武愛蓮, 董二偉, 焦曉燕,*

山西曲沃設施蔬菜施肥現狀及土壤氮磷累積與分配特征

孫曉姝1, 王立革2, 郭珺2, 王勁松2, 武愛蓮2, 董二偉2, 焦曉燕2,*

1. 山西大學生物工程學院, 太原 030006 2. 山西省農業科學院農業環境與資源研究所, 太原 030031

在山西省南部調查了種植年限為1、7、10、13、16年的越冬長茬設施蔬菜生產施肥現狀，研究了不同種植年限設施蔬菜土壤剖面硝態氮、Olsen-P和CaCl2-P的分配特征和規律，為控制設施蔬菜生產對農業面源污染的影響提供參考。結果表明：不同種植年限設施養分投入差異較大，新建設施氮、磷和鉀投入量高達6088.3、2705.4和3287.2 kg·hm-2，隨后養分投入量明顯降低N、P和K的養分投入水平在1591.1—2943、619.4—1195.6和877.5—2026.3 kg·hm-2，80%的氮和90%磷在移栽前投入。過量養分投入和施肥與作物需肥不耦合增加了NO3--N在土壤剖面的遷移，種植1年200 cm土壤剖面的NO3--N通體大于30.00 mg·kg-1，隨種植年限增加NO-3-N向下移動明顯，種植16年0—60 cm NO3--N含量達110—203 mg·kg-1，土層180—200 cm接近60 mg·kg-1；設施土壤0—20 cm的 Olsen-P和CaCl2-P累積明顯，種植1年分別達138.0 和2.7 mg·kg-1，而后累積至300 mg·kg-1和7.6 mg·kg-1左右，隨種植年限增加Olsen-P和CaCl2-P在土壤剖面明顯下移。該區域土壤Olsen-P與CaCl2-P的突變點為46.70 mg·kg-1，土壤NO3--N含量與EC值顯著正相關（= 0.624,<0.01），CaCl2-P/Olsen-P與有機質含量表現出顯著的正相關（=0.317，<0.05）。這表明EC值能夠較好地表征NO3--N污染狀況，由于CaCl2-P為易淋洗磷，故土壤Olsen-P含量>46.70 mg·kg-1時易出現磷的淋洗，土壤有機質提升增加了磷淋洗的風險。

設施蔬菜; 磷突變點; 氮磷淋溶; 養分投入; 土壤養分

0 前言

氮和磷是作物生長發育必需的大量元素, 合理施用氮肥和磷肥能夠增加作物產量, 對提高我國糧食單產和保障糧食安全起到重要作用[1]。實際生產中糧食作物過量施肥程度可達70%, 水稻、小麥和玉米肥料利用率僅為30%[2–3], 尤其設施蔬菜施肥量是全國農作物化肥養分用量的4.1倍, 其中設施黃瓜和番茄的養分用量分別高達3234.0 kg·hm-2和2554.5 kg·hm-2[4–6]; 不同區域下養分用量明顯高于推薦量, 磷肥更為突出[6–7]。山西設施蔬菜越冬長茬氮肥用量達1500—2400 kg·hm-2, 磷肥用量為370—620 kg·hm-2[7], 存在施肥過量的現象。農田中的氮和磷一方面會隨地表徑流進入水體, 另一方面會隨水在土壤中淋溶, 導致水體富營養化和土壤質量下降等農業面源污染問題[8]。因此, 明確設施蔬菜氮磷施肥現狀、土壤氮磷污染負荷對防控設施蔬菜生產中的農業面源污染有重要意義。

過量的氮在土壤中以硝態氮的形式存在, 大量灌溉極易引起硝態氮在土壤剖面遷移; 土壤中磷的遷移則與表層土壤中磷累積量、土壤磷吸附飽和度、土壤鈣含量及質地等因素有關[9]。Olsen-P通常作為表征土壤中磷含量的指標, 其含量超過某個臨界值時, CaCl2-P含量開始迅速增加, 此時相對應的Olsen-P值被稱為磷素淋溶的“突變點”[10], 主要受土壤pH、有機質、活性Fe、活性Al及有效磷含量的影響[11], 且不同地區差異較大[12]。已有研究分析過山西省設施蔬菜施肥現狀和耕層土壤養分變化特征[7], 鮮少涉及不同種植年限設施蔬菜施肥特異性、土壤剖面磷空間分布特征及土壤磷素淋失臨界值。綜上所述, 本研究通過調查不同種植年限設施土壤施肥差異, 并測定其養分含量, 進而分析了種植年限與土壤剖面氮磷污染負荷的相關性, 為控制本區域設施蔬菜生產對農業面源污染影響提供依據。

1 材料和方法

1.1 調查方法與內容

試驗地位于山西省曲沃縣, 海拔1100米, 屬溫帶大陸性氣候,年均氣溫12.7 ℃, 土壤質地為壤質黏土, 土壤類型為褐土性土。調查區域主要種植模式為越冬長茬, 一年一季, 種植蔬菜為黃瓜, 通常10月下旬種植, 次年6月拉秧。2018年7月對山西曲沃磨盤嶺日光溫室園區溫室年限分別為1、7、10、13和16年的38個棚戶進行設施蔬菜施肥現狀實地調查, 并進行土樣的采集, 該園區總面積約為1000公頃。調查信息包括種植年限、底肥中有機肥種類及施用量、化學肥料的種類和施用量、生育期內每次追肥種類及其氮、磷、鉀的養分含量、產量等信息。農戶施用氮、磷、鉀養分含量的計算依據課題組測定的各類有機肥的養分含量, 計算有機肥提供的養分量; 在實際生產中調查區域同一種植年限的農戶施肥水平相當, 所以本論文將同一種植年限的施肥量視為該種植年限的施肥水平; 化學肥料中養分含量采用包裝上的標示量計算, 總養分投入為有機肥和化學肥料的總和。

1.2 土壤樣品的采集

對調查的38個棚戶進行土壤剖面樣品采集。每個棚按S形采點, 每20 cm一層采集0—200 cm土壤樣品, 每個棚室采四鉆, 相同層次的土壤混合為一個樣品, 在室內條件下風干, 剔除里面的石塊和樹枝等雜物后磨碎, 過2 mm篩備用。

1.3 測定方法

土壤pH(土水比1:2.5)用電極法測定; 土壤電導率(土水比1:5)用便攜式電導率儀測定; 土壤有機質用重鉻酸鉀-硫酸外加熱法測定; 土壤硝態氮含量用2 mol·L-1KCl(土水比1:10)浸提, 連續流動分析儀(Auto Analyzer3-AA3, SEAL, Germany)測定; 土壤Olsen-P用0.5 mol·L-1NaHCO3(pH 8.5)溶液浸提, 鉬藍比色法測定; 土壤CaCl2-P用0.01 mol·L-1CaCl2溶液浸提1 h, 鉬藍比色法測定[10]。

1.4 數據統計及分析

數據采用Minitab 14進行統計分析, Pearson進行相關性分析; 用Sigmaplot 12.5或Excel 2007繪圖。

2 結果與分析

2.1 設施蔬菜養分投入現狀

不同種植年限日光溫室施肥量差異較大, 第一年新建溫室氮、磷和鉀的平均投入量高達6088.3、2705.4和3287.2 kg·hm-2, 最高的分別達到7639.2、3459.2和4160.7 kg·hm-2, 三種養分投入的變異系數分別為18.1%、21.7%和16.8%; 隨后養分投入量明顯降低, 氮、磷和鉀的養分投入水平在1591.1—2943、619.4—1195.6和877.5—2026.3 kg·hm-2(表1)。對于新建設施, 底肥氮和磷投入分別高達5704.52和2573.17 kg·hm-2, 占氮和磷養分總投入量的93%—94%左右(圖1); 有機肥投入的氮占總投入氮素的89.7%, 有機肥投入的磷占總投入磷素的88.4%(圖2)。種植一年后的設施, 底肥投入的氮占生育期氮總投入量的80%—90%, 磷占90%—95%, 有機肥投入氮占總氮投入總量的80%—90%, 有機肥投入的磷占總投入磷的70%—80%(圖1和圖2)。

2.2 土壤剖面硝態氮累積特征

在采集設施土壤的同時采集設施周邊的露地(糧田)剖面土壤, 糧田0—20 cm土層硝態氮含量為6.76—26.06 mg·kg-1, 20 cm以下土壤剖面的硝態氮含量1.49—9.77 mg·kg-1。圖3表明種植1年后不僅0—20 cm和20—40 cm處的硝態氮含量分別增至125.50 mg·kg-1和42.96 mg·kg-1, 整個剖面的硝態氮含量均大于 30.00 mg·kg-1, 180—200 cm土層硝態氮含量高達37.38 mg·kg-1; 隨種植年限的增加, 硝態氮在土壤剖面表現出向下移動的趨勢, 種植10年后120—140 cm處硝態氮含量達到54.69 mg·kg-1, 種植13年后160—180 cm處硝態氮含量達到50.88 mg·kg-1, 種植16年后180—200 cm處硝態氮含量達到58.90 mg·kg-1。

表1 不同年限日光溫室N、P、K施用量

注： 表中數據均為平均值±標準誤。

圖1 不同種植年限底肥和追肥中N和P投入量

Figure 1 Input of N and P before and after transplanting for different planting years.

圖2 不同種植年限有機肥和無機肥中N和P投入量

Figure 2 Input of N and P as manure and chemical fertilizers for different planting years.

圖3 不同種植年限土壤剖面NO3--N含量

Figure 3 Distribution of NO3--N content in soil profiles of different planting years

2.3 土壤剖面Olsen-P、CaCl2-P變化特征

Olsen-P表征土壤可供植物吸收利用的有效磷的狀況。糧田0—20 cm土層Olsen-P含量為4.00—24.20 mg·kg-1, 土壤剖面其它層次的Olsen-P含量小于8.0 mg·kg-1。從圖4可看出種植1年后0—20 cm土層的Olsen-P含量急劇增加, 是露地土壤Olsen-P含量的數十倍, 20—40 cm的Olsen-P含量也增加至17.42 mg·kg-1; 種植7年后20—40 cm土層Olsen-P含量均大于100 mg·kg-1, 種植13年和16年后40—60 cm土層Olsen-P含量分別達到40.32和65.14mg·kg-1, 種植16年后60—80 cm土層Olsen-P含量達21.03mg·kg-1。

CaCl2-P是土壤磷素淋溶的重要指標之一, 由圖4看出, 盡管種植1年, 0—20 cm土壤CaCl2-P含量高為2.66 mg·kg-1, 種植7年以后則高達7.31—7.58 mg·kg-1; 隨種植年限的增加, 土壤剖面CaCl2-P出現淋溶現象, 種植13年和16年20—40 cm土層的CaCl2-P含量分別為3.675和3.571 mg·kg-1, 土層40—60 cm的CaCl2-P含量分別為0.896和1.147 mg·kg-1。

圖4 不同種植年限土壤剖面Olsen-P和CaCl2-P含量

Figure 4 Distribution of Olsen-P and CaCl2-P content in soil profiles of different planting years

由于CaCl2-P與土壤磷淋洗具有較好的相關性[10], 當土壤Olsen-P含量小于46.7 mg·kg-1時, 隨Olsen-P 含量增加, CaCl2-P含量增加緩慢, 擬合方程CaCl2-P= 0.0143 Olsen-P+0.1849(2=0.364); 但Olsen-P含量大于46.7 mg·kg-1時, 隨Olsen-P含量增加CaCl2-P含量也急劇增加, 二者擬合方程為CaCl2-P= 0.0271Olsen-P- 0.4127(2=0.846), 因此土壤中被稱為磷素淋溶“突變點”的Olsen-P值為46.7 mg·kg-1, 此時土壤CaCl2-P含量約為0.852 mg·kg-1(圖5)。

2.4 土壤N和P負荷風險分析

為明確設施土壤N、P淋洗污染風險, 以0—20 cm土壤NO3--N、Olsen-P、CaCl2-P以及PCaCl2-P/Olsen-P比值為N、P負荷指標, 分析其與土壤EC值、pH和有機質含量的相關性, 結果表明:隨EC值增加, 土壤NO3--N增加, 二者呈極顯著的正相關(=0.624,<0.01); 雖然Olsen-P和CaCl2-P含量均隨EC值亦有增加的趨勢, 但相關關系不顯著, Olsen-P與EC的相關系數=0.192(>0.05), CaCl2-P與EC的相關系數=0.178(>0.05) (圖6), 這表明設施土壤EC值與設施土壤氮污染風險具有較好的相關性。

CaCl2-P/Olsen-P比值與土壤EC、pH和有機質含量相關分析結果顯示(圖7), 基本沒有相關關系(= -0.026); 雖然CaCl2-P/Olsen-P比值與pH相關性不顯著(= -0.112,>0.05), 但表現出隨pH降低, CaCl2-P/Olsen-P比值降低; CaCl2-P/Olsen-P比值與土壤有機質含量呈顯著正相關(=0.317,<0.05)。

3 討論

3.1 山西設施蔬菜施肥特點

蔬菜產量對農民收入有顯著[13]。為了獲得較高的經濟收入, 設施蔬菜施肥過量的現象十分普遍[14], 在滿足蔬菜高產所需養分的基礎上, 減少施肥量是減少施肥對環境污染的重要措施[15]。在全國范圍內設施蔬菜種植蔬菜多種化、種植茬口種類多樣化的情況下, 設施蔬菜氮、磷和鉀的平均施用量分別為202、83和123 kg·hm-2[6], 山東設施蔬菜黃瓜和番茄的氮、磷和鉀的投入量分別為710—1033、219.7—334.1和643.1—886.3 kg·hm-2, 且黃瓜的施肥量高于番茄[5]。山西省的施肥量遠遠高于全國平均水平和山東施肥水平, 氮、磷和鉀的投入量分別達到1741—6088、619—2705和877—3287 kg·hm-2(表1 ), 這可能是由于調查區域主要是越冬長茬種植模式, 生育期長達200—250 d; 由于新建溫室施工原因造成土壤結構和養分含量較低以及受到傳統施肥觀念的影響, 調查區菜農在新建溫室(種植一年)種植前投入大量導致種植一年溫室的養分投入量最高; 在不考慮新棚養分投入情況下, 與本課題組2008年調查的結果比較[7]施肥量稍有下降; 但本區域目前產量水平下N、P吸收累積量分別約為639和119 kg·hm-2[7], 氮和磷的投入量約為需肥量的3—10倍, 因此設施土壤的養分管理現狀對土壤氮和磷污染負荷有著重要的影響。

圖5 土壤Olsen-P與CaCl2-P含量的關系

Figure 5 Relationship between Olsen-P and CaCl2-P content in soil.

圖6 土壤NO3--N、Olsen-P及CaCl2-P含量與EC值關系

Figure 6 Relationship between EC value and NO3—N, Olsen-P and CaCl2-P contents in soil.

圖7 土壤CaCl2-P/Olsen-P與土壤EC、pH和有機質含量的關系

Figure 7 Relationship between CaCl2-P/Olsen-P and EC, pH and organic matter content in soil.

山西設施蔬菜施肥的不合理性不僅表現在總量過高, 且施肥時空也表現出明顯的不合理, 80%的氮和90%的磷在移栽前投入, 而越冬長茬定植后適逢冬季低溫, 植物生長緩慢, 移栽后90 d內蔬菜氮和磷的吸收累積量僅為總吸收量的20%[16], 結合定植時大水漫灌, 過高投入基礎養分, 勢必加劇養分淋洗, 增加氮和磷的污染風險; 新建設施氮磷投入量是正常種植大棚2—3倍(表1), 所以新建設施的氮磷污染風險不容忽視。

3.2 設施土壤氮磷負荷時空變化

設施條件下氮素揮發所占的氮損失較低[17], 新建設施氮投入量高達6000 kg·hm-2(表1), 因此即使種植一年也會有大量的氮素滯留在土壤中, 結合大水漫灌, 勢必導致土壤剖面NO3--N的大量淋洗, 180—200 cm土層NO3--N含量高達37 mg·kg-1(圖1); P在土壤中的移動性較弱[18], 土壤對磷的吸附作用是控制土壤磷移動的主要機制[19], 在種植1年后, 盡管0—20 cm土層Olsen-P含量高達138.0 mg·kg-1, 但在土壤剖面移動不明顯, 但隨種植年限的增加, 也在土壤剖面表現出明顯的淋溶移動的現象(圖1)。設施蔬菜根系通常分布較淺, 主要在0—30 cm[20], 種植7年后50—60 cm土層中Olsen-P含量達到15 mg·kg-1。所以說該區域日光溫室的過量施肥導致硝態氮在土壤剖面根層以下及深層的累積; 過量施磷不僅導致耕層土壤無機P 各組分(包括Ca2-P, Ca8-P, Ca10-P, Al-P, Fe-P)的含量[21], 也顯著提升了耕層土壤Olsen-P含量, 造成磷肥的浪費。

表層土壤磷的濃度與犁底層及其排水中磷的移動有關[22], 研究和建立預測土壤磷淋洗風險可測定的土壤磷指標也是研究磷污染風險的熱點之一[23–24]。10 mM CaCl2浸提土壤3 h和1 h的磷(CaCl2-P)與磷淋洗有著很強的關聯度[10], 由于浸提1 h省時, 故本試驗分析了浸提1 h的CaCl2-P與Olsen-P的關系, Olsen-P突變點因土壤類型和土壤性質有所差異, 已有報道表明Olsen-P突變點為 63.7[10]、80.3[22]、47.8 mg·kg-1[23]和53 mg·kg-1[25], 研究區域發生磷淋溶的土壤Olsen-P含量突變點為46.7 mg·kg-1, 對應CaCl2-P的濃度為0.852 mg·kg-1(圖5)。即當土壤Olsen-P含量>46.7 mg·kg-1或CaCl2-P的濃度>0.852 mg·kg-1時, 會發生磷淋溶。為此種植1年土壤0~20 cm的磷會發生淋溶, 種植10年時40 cm土層和種植1年時60 cm的土層中的磷會發生淋洗。

3.3 設施土壤氮磷負荷與土壤化學性質關系

耕層土壤NO3--N含量與EC值呈顯著正相關(=0.624), 說明土壤中NO3--N累積對土壤可溶鹽的貢獻率達到62%; 雖然施肥也提高了耕層土壤的Olsen-P及CaCl2-P的含量, 但二者與EC值的相關性均未達到顯著水平(圖6), 說明設施土壤EC能較好地預測土壤氮污染負荷, 但對磷污染負荷的預期較差。影響水分移動的因素會影響磷的移動[26], 土壤物化特性均會影響磷的轉化和移動, 例如土壤pH、有機質及可交換性鐵等因素[27]。雖然CaCl2-P/Olsen-P的比值(即Olsen-P中CaCl2-P所占比例)與EC和pH相關性不顯著, 但與pH有一定的負相關, 由于隨栽培年限增加設施土壤pH呈下降趨勢[28], 因此設施土壤的酸化更會加劇土壤磷淋溶的風險; 有機肥能夠促進磷轉化[28], 有機質累積也能提升CaCl2-P/ Olsen-P比值(圖7), 這說明即使在相同Olsen-P情況下, 土壤有機質增加亦會增加磷淋洗的風險, 故在提升設施土壤有機質的情況下運籌磷的養分管理降低磷的污染十分重要。

4 結論

山西南部設施蔬菜養分投入總量過高, 尤其新建溫室表現更為明顯; 基礎養分投入過高, 與蔬菜需肥規律耦合較差, 加劇了氮和磷污染負荷, 因此設施蔬菜生產氮磷投入總量需結合養分遷移規律, 以控制氮磷污染; 該區域新建設施土壤NO3--N淋洗嚴重至200 cm土體, 表層Olsen-P累積明顯; 發生磷淋溶的土壤Olsen-P含量突變點為46.7 mg·kg-1, 結合根系能夠利用0—40 cm土層磷, 認為種植10年會出現磷淋洗污染風險; 有機質含量的提升也增加了磷的淋溶風險。

[1] 于飛, 施衛明. 近10年中國大陸主要糧食作物氮肥利用率分析[J]. 土壤學報, 2015, 52(6): 1311–1324.

[2] 朱兆良. 農田中氮肥的損失與對策[J]. 土壤與環境, 2000, 9(1): 1–6.

[3] 張福鎖, 王激清, 張衛峰, 等. 中國主要糧食作物肥料利用率現狀與提高途徑[J]. 土壤學報, 2008, 45(5): 915– 924.

[4] Shi Weiming, YAO Jing, YAN Feng. Vegetable cultivation under greenhouse conditions leads to rapid accumulation of nutrients, acidification and salinity of soils and ground-water contamination in South-Eastern China[J]. Nutrient Cyc-ling in Agroecosystems, 2009, 83(1): 73–84.

[5] 石寧, 李彥, 井永蘋, 等. 長期施肥對設施菜田土壤氮、磷時空變化及流失風險的影響[J]. 農業環境科學學報, 2018, 37(11): 2434–2442.

[6] 黃紹文, 唐繼偉, 李春花, 等. 我國蔬菜化肥減施潛力與科學施用對策[J]. 植物營養與肥料學報, 2017, 23(6): 1480–1493.

[7] 焦曉燕, 王立革, 張東玲, 等. 山西省日光節能溫室蔬菜施肥現狀、存在問題及建議[J]. 山西農業科學, 2010, 38(4): 37–41.

[8] 孫鋮, 周華真, 陳磊, 等. 農田化肥氮磷地表徑流污染風險評估[J]. 農業環境科學學報, 2017, 36(7): 1266–1273.

[9] ABDALA D B, SIlVA I R D, VERGUTZ L, et al. Long- term manure application effects on phosphorus speciation, kinetics and distribution in highly weathered agricultural soils[J]. Chemosphere, 2015, 119, 504–514.

[10] JALALI M, JALALI M. Assessment risk of phosphorus leaching from calcareous soils using soil test phosphorus[J]. Chemosphere, 2017, 171, 106–117.

[11] 劉暢, 張玉龍, 孫偉. 灌溉方式對保護地土壤磷素淋失風險的影響[J]. 土壤通報, 2012, 43(4): 923–928.

[12] 鐘曉英. 我國23個不同地區土壤磷素潛在淋失臨界值的研究[D]. 北京: 中國農業大學, 2004: 45.

[13] 蔬菜產業培育對我國農民人均收入的影響效率分析, 2019.

[14] He Feifei, Chen Qing, Jiang Rongfeng, et al. Yield and nitrogen balance of greenhouse tomato (Mill.) with conventional and site-specific nitrogen management in northern China[J]. Nutrient Cycling in Agroecosystems200777: 1–14.

[15] 姜慧敏, 張建峰, 楊俊誠, 等. 不同氮肥用量對設施番茄產量、品質和土壤硝態氮累積的影響[J]. 農業環境科學學報, 2010, 29(12): 2338–2345.

[16] 王立革, 郭珺, 韓雄, 等. 增施CO2對設施土壤栽培番茄的生長、產量和養分吸收特性的影響[J]. 中國土壤與肥料, 2018(6): 174–181.

[17] Ti Chaopu, Luo Yongxia, Yan Xiaoyuan. Characteristics of nitrogen balance in open-air and greenhouse vegetable cropping systems of China[J]. Environmental Science and Pollution Research, 2015, 22(23): 18508–18518.

[18] 呂家瓏, Fortune S, Brookes P C. 土壤磷淋溶狀況及其Olsen磷“突變點”研究[J]. 農業環境科學學報, 2003(2): 142–146.

[19] MURRMANN R P, PEECH M. Effect of pH on labile and soluble phosphate in soils[J]. Soil Science Society of America Journal, 1969: 33(2): 205–210.

[20] 肖建中, 盧樹昌, 菜田土肥水高效綜合管理技術與應用[J]. 北京: 化學工業出版社, 2013.

[21] 王勁松, 焦曉燕, 王立革, 董二偉. 溫室種植年限對山西石灰性土壤磷含量及無機磷形態的影響[J]. 華北農學報, 2012, 27(3): 203–207.

[22] MAGUIRE R O, SIMS J T. Soil testing to predict phosp-horus leaching[J]., 2002. 31: 1601–16 09.

[23] Wang Y T, Zhang T Q, O'Halloran I P, et al. Soil tests as risk indicators for leaching of dissolved phosphorus from agricultural soils in Ontario[J]. Soil Science Society of America Journal, 2012, 76(1): 220–229.

[24] PAULTER M, SIMS J T. Relationships between soil test phosphorus, soluble phosphorus and phosphorus saturation in Delaware soils, Soil Science Society of America Journal, 2000, 64: 765–773.

[25] HORTA M D C, TORRENT J. The Olsen P method as an agronomic and environmental test for predicting phosphate release from acid soils[J]. Nutrient Cycling in Agroecos-ystems2007, 77(3): 283–292.

[26] 王敏鋒, 陳碩, 朱謇, 等. 模擬淋溶條件下沼液對菜田土壤磷素淋洗及其形態的影響[J]. 農業資源與環境學報, 2017, 34(4): 368–375.

[27] Yan Zhengjuan, Chen Shuo, DARI B, et al. Phosphorus transformation response to soil properties changes induced by manure application in a calcareous soil[J]. Geoderma, 2018, 322: 163–171.

[28] 王立革, 王勁松, 焦曉燕, 等. 山西南部日光節能溫室土壤化學特征及其相關性的研究[J]. 華北農學報, 2011, 26(5): 218–221.

Nutrient input of vegetables and potential loss of nitrogen and phosphorus for in solar greenhouse of southern of Quwo, Shanxi

SUN Xiaoshu1, WANG Lige2, GUO Jun2, WANG Jinsong2, WU Ailian2, DONG Erwei2, JIAO Xiaoyan2,*

1. School of Bioengineering, Shanxi University, Taiyuan 030006, China 2. Institute of Agricultural Environment and Resources, Shanxi Academy of Agricultural Sciences, Taiyuan 030031, China

The vegetable nutrient managements of different cultivation years, which covered 1, 7, 10, 13 and 16-year had been investigated in southern of Shanxi. In this area, the vegetables are transplanted in October and harvested in next June or July usually. The contents of NO3--N, Olsen-P and P extracted by CaCl2for 1 h (CaCl2-P) were analyzed to explore their temporal distribution in soil profile further. It was found that the inputs of N, P and K were so high as 6088.3, 2705.4 and 3287.2 kg·hm-2, respectively for new built greenhouse; whereas the average applied amount of N, P and K was 1591.1-2943, 619.4-1195.6 and 877.5-2026.3 kg·hm-2. It should be highlighted that 80%-90% of N and P was applied before transplanting. Such overdose fertilization and nutrient management which was unmatched with nutrient requirement by vegetable promoted accumulation and leaching N and P. The NO3--N concentration was higher than 30.00 mg·kg-1for 0-200 cm soil profile ever planting for one year. Its leaching was enhanced with the increase of cultivation year. NO3--N concentration in 0-60 cm and 180-200 cm reached 110-203 mg·kg-1and 60 mg· kg-1respectively, after 16-year cultivation. Accumulation of Olsen-P and CaCl2-P in 0-20 cm soil layer was clearly high and their concentrations were 138.0 and 2.7 mg·kg-1, respectively, after one year cultivation. Afterward the concentrations of Olsen-P and CaCl2-P reached to 300mg·kg-1and 7.6mg·kg-1respectively, in the 0-20 cm soil layer. The leaching of both Olsen-P and CaCl2-P in soil profile was noticeable. Change point of soil Olsen-P against CaCl2-P, which could be used to predict P loss, was 46.7mg·kg-1. Accumulation of NO3--N was significantly related to EC (= 0.624,<0.01). The ratio of CaCl2-P/Olsen-P had strong relationship with soil organic matter(=0.317·<0.05). Thus EC can be used as predictor for N pollution in greenhouse. P leaching are promoted by high soil organic matter under conditions of certain Olsen-P concentration. The information obtained can be used to mitigation of N and P mobility in solar greenhouse.

greenhouse vegetable; phosphorus change-point; nitrogen and phosphorus leaching; nutrient input; soil nutrient

10.14108/j.cnki.1008-8873.2019.06.022

S-3

A

1008-8873(2019)06-149-08

2019-07-09;

2019-08-21

國家重點研發計劃項目(2017YFD0800405); 山西省重點研發計劃項目(201703D211020-1); 山西省煤基重點科技攻關項目(FT201402-15)

孫曉姝(1993—), 女, 山西交城人, 碩士研究生, 從事施肥與環境方面的研究, E-mail: 583051968@qq.com

焦曉燕(1964—), 女, 山西臨猗人, 研究員, 主要從事植物營養與生態環境研究, E-mail: xiaoyan_jiao@126.com

孫曉姝, 王立革, 郭珺, 等. 山西曲沃設施蔬菜施肥現狀及土壤氮磷累積與分配特征[J]. 生態科學, 2019, 38(6): 149-155.

SUN Xiaoshu, WANG Lige, GUO Jun, et al. Nutrient input of vegetables and potential loss of nitrogen and phosphorus for in solar greenhouse of southern of Quwo, Shanxi[J]. Ecological Science, 2019, 38(6): 149-155.