優化施肥對種植大姜土壤理化性質的影響

宋春燕， 徐佩杰， 柳新偉， 崔德杰， 宋祥云*

(1.青島農業大學 資源與環境學院， 山東 青島 266109； 2.青島市嶗山區農業農村局， 山東 青島 266101)

設施蔬菜是指蔬菜栽培具有一定的設施，能在局部改善或創造出適宜蔬菜生長發育的氣象環境。土壤中養分的供給水平直接關系到設施蔬菜的產量和品質[1]，因此科學合理施肥對設施蔬菜栽培具有重要意義。我國蔬菜施肥尤其是氮肥用量普遍偏高[2]，如露地蔬菜總氮施入量2010年達54.4億kg，是溫室菜地的2倍[3]。蔬菜作物根系淺，受到自然因素的影響較大，大量施用氮肥極易造成氮素的損失[4]，土壤養分過量累積[5]，降低化肥利用率[6-7]以及蔬菜硝酸鹽含量易超標[8]，不利于蔬菜產量和品質提升，同時會造成土壤板結、酸化以及溫室氣體排放加劇等環境問題[9]。土壤養分供應與蔬菜養分需求相協調，才有利于蔬菜產量和品質的提升，同時避免引起環境污染問題，故應推廣科學施肥[10]。近年來，青島市嶗山區通過測土配方施肥補貼項目在農業減少化肥使用，保持“土壤健康，綠色發展”方面取得了顯著成效。為加快青島市嶗山區測土配方施肥技術推廣普及，全面提升科學施肥水平，2020年5月在青島市嶗山區王哥莊街道小姚家庭農場，采用測土配方施肥方案，探究優化施肥對種植大姜土壤理化性質的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗用肥為單質肥料，同一試驗中必須施用同一種氮(尿素含N 46%)、磷(過磷酸鈣含P2O512%)、鉀(硫酸鉀含K2O 50%)肥料品種，并嚴格按照養分標準含量折算。

1.2 試驗設計

試驗設置無氮區、70%的優化施氮區、優化施氮區、130%的優化施氮區(表1)。小區面積66.7 m2，不設重復。根據蔬菜目標產量、養分吸收特點和土壤養分確定施氮量，0水平：指不施該養分；1水平：當地生產條件下推薦值的70%；2水平：當地生產條件下的推薦值；3水平：過量施肥水平，為推薦值的1.3倍(表2)。每處理3次重復。除氮肥施用量不同外，其他管理措施一致。

表1 蔬菜化肥施用試驗方案

表2 蔬菜化肥施用量

1.3 土壤理化性質指標測定

試驗結束后分別采集0～20 cm、20～40 cm土樣，風干過篩后測定理化性質指標。pH采用pH計法(水∶土=2.5∶1)，有機質含量采用重鉻酸鉀-外加熱法測定，堿解氮含量采用堿解擴散法測定，有效磷含量采用碳酸氫鈉浸提-鉬藍比色法測定，速效鉀含量采用乙酸銨浸提-火焰光度法測定[11]。

1.4 數據處理

試驗數據用Excel軟件進行整理分析并作圖，用SPSS 22.0軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 土壤pH

從圖1看出，pH 0～20 cm土層表現為處理4 最低，且顯著低于其他處理。20～40 cm土層處理3、處理4均顯著低于處理1和處理2，處理4最低，pH為5.37。說明處理4能夠有效降低土壤pH。

注：相同土層不同字母表示處理間差異顯著 (P<0.05)。下同。

2.2 土壤有機質含量

從圖2看出，0～20 cm、20～40 cm土層土壤有機質含量均以處理2最高，分別為24.73 g/kg、22.68 g/kg。說明處理2提高土壤有機質含量的效果最好。

圖2 不同土層不同處理土壤的有機質含量

2.3 土壤堿解氮含量

從圖3看出，0～20 cm、20～40 cm土層土壤堿解氮含量處理1～處理4整體呈上升趨勢，處理間差異顯著。2個土層土壤堿解氮含量均以處理4最高，分別為134.77 mg/kg、119.41 mg/kg。說明施氮量增加會提高土壤中堿解氮的含量。

圖3 不同土層不同處理土壤的堿解氮含量

2.4 土壤速效磷含量

從圖4看出，0～20 cm土層土壤速效磷含量以處理3最高，為116.27 mg/kg，與其他處理間差異顯著。20～40 cm土層土壤速效磷含量各處理間差異不顯著，以處理3最高，為122.05 mg/kg。說明處理3增加土壤速效磷含量的效果最好。

圖4 不同土層不同處理土壤的速效磷含量

2.5 土壤速效鉀含量

從圖5看出，0～20 cm、20～40 cm土層土壤速效鉀含量均以處理3最高，分別為266.13 mg/kg、258.67 mg/kg，均顯著高于處理1和處理4，與處理2間差異不顯著。說明處理3增加土壤速效鉀含量的效果最好。

圖5 不同土層不同處理土壤的速效鉀含量

3 結論與討論

3.1 不同施氮量對土壤pH的影響

氮素會使土壤中銨態氮增多，硝化作用的底物濃度加大速率升高，引起土壤酸化，使土壤pH降低[12]。土壤pH隨施氮量增加逐漸降低，說明氮沉降有使土壤酸化的風險[13-14]。秦瑋璽等[15]研究指出，土壤pH在低施氮量下變化不顯著，但在高施氮量下會顯著降低土壤pH。研究結果表明，130%的優化氮區(尿素50.9 kg/667m2、過磷酸鈣41.7 kg/667m2、硫酸鉀36.0 kg/667m2)不同土層深度的pH均低于其他處理，和上述研究結果一致。

3.2 不同施氮量對土壤養分的影響

有研究表明，在全量秸稈還田下，土壤有機質含量隨施氮量增加而增加，但差異不顯著[16]；在西北荒漠灌區紫花苜蓿土壤[17]、大通河上游退化草地[18]土壤有機質含量隨施氮量增加呈遞增趨勢。研究結果表明，0～20 cm、20～40 cm土層土壤有機質含量均以70%的優化氮區(尿素27.4 kg/667m2、過磷酸鈣41.7 kg/667m2、硫酸鉀36.0 kg/667m2)最大，和上述研究結果一致。土壤有機質含量改變是一個緩慢的過程，因此需要長期跟蹤研究氮肥施用水平對土壤有機質含量的影響。

有研究表明，隨氮肥用量增加土壤堿解氮含量逐漸增加，二者呈正相關[19]；氮素投入顯著提高土壤有效氮含量[20]；減施氮肥可以減少土壤硝態氮的表層積累[21]。隨氮輸入土壤速效磷、速效鉀含量整體表現為先增加后減少[22]；施用化肥造成有效磷和速效鉀表現出隨施氮量增加而降低[23]。研究結果表明，土壤速效磷、速效鉀的含量均以優化氮區(尿素39.1 kg/667m2、過磷酸鈣41.7 kg/667m2、硫酸鉀36.0 kg/667m2)最大，與前人研究結果一致，即土壤堿解氮含量均隨施氮量增加而增加，土壤速效磷、速效鉀含量均隨施氮量增加表現為先增加后減少趨勢。