減量施磷對溫室菜地土壤磷素積累、遷移與利用的影響

李若楠，武雪萍，張彥才，王麗英，翟鳳芝，陳麗莉，史建碩, 徐強勝, 黃紹文

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減量施磷對溫室菜地土壤磷素積累、遷移與利用的影響

李若楠1,2，武雪萍1，張彥才2，王麗英2，翟鳳芝2，陳麗莉2，史建碩2, 徐強勝2, 黃紹文1

（1中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所/耕地培育技術(shù)國家工程實驗室，北京 100081；2河北省農(nóng)林科學院農(nóng)業(yè)資源環(huán)境研究所，石家莊 050051）

針對過量施磷問題，定位研究日光溫室蔬菜生產(chǎn)磷肥減施潛力，明確適宜施磷范圍。以北方溫室蔬菜主栽種類黃瓜和番茄為研究對象，采用冬春茬黃瓜-秋冬茬番茄種植模式，在基礎(chǔ)土壤有效磷（Olsen-P）40.2 mg·kg-1下，設(shè)計不施磷肥（P0）、減量施磷（P1）和農(nóng)民常規(guī)施磷量（P2）3個磷肥用量水平。P0、P1、P2處理對應黃瓜單季施磷肥（P2O5） 0、300、675 kg·hm-2，番茄單季施磷肥（P2O5） 0、225、675 kg·hm-2。3年6季定位研究蔬菜生產(chǎn)磷素盈虧、土壤有效磷供應與遷移，分析產(chǎn)量變化，推薦合理施磷范圍。（1）農(nóng)民常規(guī)施磷量年盈余磷 480.0 kg P·hm-2·a-1，每盈余磷 100 kg P·hm-2主根區(qū)0—20 cm土層Olsen-P增加2.7 mg·kg-1，3年0—20 cm土層Olsen-P平均含量70.2 mg·kg-1，2010年番茄季0—20 cm土層磷素飽和度（DPSM3）為80%，磷素土壤深層遷移明顯。（2）減量施磷較農(nóng)民常規(guī)磷量下降61.1%，3年磷素盈余量下降71.0%—77.3%，0—20 cm土層Olsen-P含量下降18.6%—43.5%，3年均值為49.3 mg·kg-1，接近瓜果類蔬菜Olsen-P農(nóng)學閾值，關(guān)鍵生育期磷素吸收量無顯著變化，產(chǎn)量保持在中高水平不降低；經(jīng)過3年種植，0—20 cm土層DPSM3下降21個百分點，20—60 cm土層Olsen-P平均含量下降9.3%—30.1%，減施磷肥有效緩解了土壤磷素深層遷移。（3）不施磷肥導致土壤磷素虧缺，蔬菜從土壤中每攫取磷 100 kg P·hm-2，P0處理0—20 cm土層Olsen-P含量下降3.4 mg·kg-1，3年0—20 cm土層Olsen-P平均含量30.5 mg·kg-1，雖產(chǎn)量沒有顯著降低，但是2008年番茄高產(chǎn)下（140 t·hm-2）磷素吸收量較P1、P2處理下降19.8%—30.0%，產(chǎn)量呈降低趨勢。（4）依據(jù)上述推薦：土壤有效磷含量≥40 mg·kg-1的溫室，冬春茬黃瓜產(chǎn)量水平170 t·hm-2下施用P2O5不宜超過300 kg·hm-2，秋冬茬番茄產(chǎn)量水平100 t·hm-2下施用P2O5不宜超過225 kg·hm-2。華北平原溫室蔬菜生產(chǎn)減施磷肥潛力較大。對于種植一段時間（≥3年）的溫室，較農(nóng)民常規(guī)減施磷60%，可以顯著改善磷素盈余狀況，緩解土壤有效磷積累，降低土壤磷素深層遷移量，保證黃瓜番茄持續(xù)中高產(chǎn)水平生產(chǎn)。

溫室蔬菜；減量施磷；土壤有效磷；磷素盈虧；產(chǎn)量

0 引言

【研究意義】設(shè)施蔬菜生產(chǎn)過量施磷問題普遍存在。中國設(shè)施蔬菜單季磷肥平均用量為1 308 kg P2O5·hm-2，達蔬菜需磷量的13.0倍[1]。黃紹文等[2]調(diào)查發(fā)現(xiàn)中國溫室和大棚菜田平均有效磷（Olsen-P）含量分別為201.1和140.3 mg·kg-1，80%以上調(diào)查田塊Olsen-P含量超過適宜值上限100 mg·kg-1。在河北，設(shè)施黃瓜和番茄栽培磷肥用量高達蔬菜需求量的15.5和28.7倍，平均土壤Olsen-P含量達150.1和205.4 mg·kg-1[3-4]。在山東壽光，設(shè)施菜田年均磷素盈余量高達1 485 kgP·hm-2，磷肥利用率僅8%[5]。土壤中過量積累的磷素是水體環(huán)境的潛在威脅。一些研究顯示設(shè)施菜田水溶性磷含量高，磷素吸附飽和度大，淋失風險較高。嚴正娟[6]研究發(fā)現(xiàn)中國設(shè)施菜田磷素淋失明顯，20—100 cm土體水溶性磷含量明顯增加，而且隨著設(shè)施年限的增加而加劇。呂福堂等[7]調(diào)查顯示種植14年的日光溫室土壤磷素已淋溶至100 cm深處，甚至更深。然而，與此形成鮮明對比的是2010年中國磷礦石儲量僅370 000萬噸，按照現(xiàn)在年開采量6 800萬噸計算，僅夠維持50年左右[8]。合理化設(shè)施蔬菜生產(chǎn)磷肥用量，為磷資源可持續(xù)利用提供重要途徑?！厩叭搜芯窟M展】設(shè)施蔬菜減磷研究較少，并且多集中于番茄生產(chǎn)。低產(chǎn)番茄（約50 t·hm-2）單季較農(nóng)民常規(guī)減施磷量70%，不影響番茄植株生長和產(chǎn)量形成，顯著增加番茄＞2 mm根數(shù)和根冠比，改善果實品質(zhì)[9]。中產(chǎn)番茄（70—85 t·hm-2）單季研究表明，若追求產(chǎn)量，則以P2O5用量300 kg·hm-2為宜；若以產(chǎn)量為主兼顧磷淋溶，則以P2O5用量225 kg·hm-2為宜[10]。Liu等[11]通過4年（前茬作物分別為玉米、番茄、玉米、苜蓿）研究表明滴灌番茄產(chǎn)量水平89—94 t·hm-2，施用206 kg P2O5·hm-2，較不施磷總產(chǎn)量增加5%，施磷對商品產(chǎn)量沒有顯著影響。中低產(chǎn)（125—130 t·hm-2）冬春茬黃瓜單季優(yōu)化施用458 kg P2O5·hm-2，此基礎(chǔ)上減施磷49%導致產(chǎn)量顯著下降[12]。Liang等[13]盆栽研究顯示在黃瓜苗期供給240 mg P·kg-1土，之后的生長期不施磷肥，有利于黃瓜生長，提高磷素利用效率。【本研究切入點】目前溫室蔬菜減量施磷研究少并以單季結(jié)果為主，鮮見連續(xù)多年中高產(chǎn)水平下定位試驗結(jié)果。本研究從磷素平衡角度入手，以增加并維持土壤有效磷供應在適宜范圍為目標，探討減施磷肥效應?！緮M解決的關(guān)鍵問題】以中國北方溫室蔬菜主栽種類黃瓜和番茄為研究對象，在中高產(chǎn)量水平下3年6季定位研究較農(nóng)民常規(guī)施磷減量后土壤磷素供應與遷移、蔬菜磷素吸收、系統(tǒng)磷素盈虧、產(chǎn)量變化，明確華北平原地區(qū)溫室蔬菜生產(chǎn)減量施磷潛力，推薦適宜磷肥用量。

1 材料與方法

1.1 供試土壤

供試溫室位于河北省辛集馬莊試驗站。該區(qū)域?qū)儆谂瘻貛О霛駶櫞箨懠撅L氣候。供試土壤類型為壤質(zhì)石灰性潮土。耕層土壤基礎(chǔ)理化性質(zhì)如下：有機質(zhì)15.0 g·kg-1、NO3--N 5.5 mg·kg-1，NH4OAc-K 60.0 mg·kg-1，全磷1.0 g·kg-1，容重1.35 g·cm-3，pH 8.1（2.5﹕1 v/w 25℃）。0—20、20—40、40—60、60—80、80—100 cm土層基礎(chǔ)Olsen-P含量分別為40.2、6.0、2.6、2.5、2.5 mg·kg-1。

1.2 試驗設(shè)計

試驗始于2008年2月，采用該區(qū)域典型冬春茬黃瓜-秋冬茬番茄種植模式。試驗共設(shè)計3個施磷水平，分別為不施磷肥P0處理、減量施磷P1處理和農(nóng)民常規(guī)施磷量P2處理。P1處理參考溫室黃瓜和番茄目標產(chǎn)量、種植茬口、基礎(chǔ)土壤Olsen-P測試值推薦施磷量。根據(jù)前3年供試農(nóng)戶產(chǎn)量水平，擬定冬春茬黃瓜目標產(chǎn)量為170 t·hm-2，秋冬茬番茄目標產(chǎn)量為140 t·hm-2；按照黃瓜每形成1 000 kg產(chǎn)量吸收P 0.7 kg，明確目標產(chǎn)量下黃瓜需P 119 kg·hm-2[14]；根據(jù)本課題組研究，番茄每形成1 000 kg產(chǎn)量吸收P 0.35 kg，明確目標產(chǎn)量下番茄需P 49 kg·hm-2；供試土壤基礎(chǔ)Olsen-P含量低于黃瓜、番茄土壤有效磷適中范圍60—100 mg·kg-1，根據(jù)“增加并維持”的施磷策略，按照蔬菜磷需求量的1.0—2.0倍推薦施磷量[15]；考慮冬春茬種植季溫度有利于土壤磷素供應，按照黃瓜磷素需求量的1.1倍推薦施磷，施磷肥300 kg P2O5·hm-2；由于秋冬茬種植季內(nèi)溫度逐漸降低，土壤供磷能力轉(zhuǎn)弱，按照番茄需磷量的2倍推薦施磷，施225 kg P2O5·hm-2。P2處理按照調(diào)查所得河北設(shè)施蔬菜磷肥平均用量設(shè)計，單季投入675 kg P2O5·hm-2[3]。3處理氮肥和鉀肥用量一致，黃瓜季施N 600-K2O 525 kg·hm-2，番茄季施N450-K2O 450 kg·hm-2。

試驗為隨機區(qū)組設(shè)計，3次重復，小區(qū)面積10.8 m2。為防止小區(qū)之間土壤養(yǎng)分和水分相互干擾，試驗開始前保持原狀土，在小區(qū)四周開挖溝槽放入PVC板進行隔離。供試磷肥為過磷酸鈣（含P2O516%）。在農(nóng)民常規(guī)管理中，一部分磷肥作為追肥施用，本試驗為保證結(jié)果僅受施肥量影響而與施肥時期無關(guān)，P1和P2處理過磷酸鈣均在蔬菜定植前全部基施入土。供試氮肥和鉀肥分別為尿素（含N 46%）和硫酸鉀（含K2O 51%）。

試驗為膜下滴灌灌水方式。2008、2009和2010年冬春茬黃瓜季總灌水量分別為4 170、3 420、3 566 m3·hm-2；定苗水和緩苗水量按照常規(guī)灌溉管理，單次水量240—360 m3·hm-2；之后從第1次采瓜開始每5—7 d滴灌1次，單次水量120—180 m3·hm-2；全生育期共灌溉19—23次。2008、2009和2010年秋冬茬番茄季總灌水量分別為1 350、1 260、1 260 m3·hm-2；定苗水量按照常規(guī)灌溉管理，單次水量270—450 m3·hm-2；從開花期開始滴灌，每10—15 d滴灌1次，單次水量120—180 m3·hm-2，進入11月下旬后不再進行滴灌操作。全生育期共灌溉6—8次。

1.3 樣品采集與測試分析

供試黃瓜品種為博美11號，番茄品種為金棚1號。黃瓜定植于2008年2月18日、2009年2月27日、2010年2月20日，拉秧于2008年7月8日、2009年7月4日、2010年7月7日。番茄定植于2008年8月12日、2009年8月10日、2010年9月1日，拉秧于2008年12月31日、2009年12月27日、2011年2月14日。在黃瓜苗期（2008年3月11日、2009年3月30、2010年4月1日）、盛瓜期（2008年5月15日、2009年5月18日、2010年5月20日）、拉秧期（上述拉秧時間）以及番茄苗期（2008年9月18日、2009年9月16日、2010年10月2日）、拉秧期（上述拉秧時間）各小區(qū)選取兩株代表性樣品，分根、莖、葉烘干測定干物重。全生育期各小區(qū)選取5株植株采集打下葉片，烘干測定干重。關(guān)鍵生育期選取商品果實測定水分含量。植株和果實干樣研磨成粉測定全磷含量。每次收獲記錄各小區(qū)產(chǎn)量，實收實產(chǎn)。拉秧期以20 cm為間隔取0—100 cm土層土樣，每小區(qū)取5鉆制備混合樣，風干后測定Olsen-P含量。2010年番茄拉秧期測定土壤磷素飽和度。

植株和果實全磷用硫酸-過氧化氫消煮，鉬銻抗比色法測定。土壤Olsen-P采用0.5 mol·L-1NaHCO3溶液（pH 8.5）浸提，鉬銻抗比色法測定[16]。土壤磷素飽和度（DPS）測定采用Ige等[17]的方法測定，具體如下：2010番茄拉秧期0—20、20—40、40—60 cm土層用M3浸提劑提取磷（PM3）、鈣（CaM3）、鎂（MgM3），PM3采用鉬銻抗比色法測定，CaM3和MgM3采用ICP-OES（Optima 7000 DV，PerkinElmer，USA）測定；采用2010番茄拉秧期P1處理20—40 cm土層土壤樣品進行磷等溫吸附試驗，稱取土樣2 g，分別加入含磷（P）量為0、1、5、15、30、50、100、250 mg·L-1的0.01 mol·L-1KCl溶液20 mL，在25℃下振蕩24 h過濾，用鉬銻抗比色法測定平衡液中磷濃度。

1.4 計算公式

磷素表觀盈虧量（kgP·hm-2）=施磷量-蔬菜磷素吸收量；

單位磷素盈虧下的Olsen-P增量[18]=（2010年番茄拉秧期土壤Olsen-P含量-基礎(chǔ)土Olsen-P含量）/3年磷素表觀盈虧量×100%

Olsen-P單位為mg P·kg-1，磷表觀盈虧量單位為kgP·hm-2。

M3浸提法DPS采用薛巧云[19]等研究所得中國北方石灰性土壤定量關(guān)系計算：DPSM3=PM3/(0.039CaM3- 0.462MgM3)×100%，PM3、CaM3、MgM3單位為mg·kg-1。

土壤磷等溫吸附試驗采用Langmuir方程C/Q=C/Qm+1/kQm估算供試土壤磷素最大吸附量，其中C平衡液磷素濃度，單位mgP·L-1；Q土壤磷吸附量，單位mg P·kg-1；Qm土壤磷最大吸附量，單位mgP·kg-1；k為與吸附能有關(guān)的常數(shù)，單位L·mg-1。用土壤可提取磷和磷最大吸附量之比，即DPSKCl=土壤Olsen-P含量/Qm×100%，估算土壤磷素飽和度。

1.5 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計方法

研究數(shù)據(jù)采用SAS 8.0軟件PROC ANOVA程序分析，多重比較采用Tukey法，顯著性差異水平0.05。采用SPSS非線性回歸估計Langmuir方程Qm和k值。

2 結(jié)果

2.1 減量施磷對溫室土壤Olsen-P含量的影響

溫室菜田以表層土壤的Olsen-P含量最高，年季變化最明顯（圖1）。在0—20 cm土層，隨著種植年限的增加，P0處理Olsen-P含量呈降低趨勢，年均降幅3.4 mg·kg-1·a-1；P1和P2處理Olsen-P含量呈波浪式增加，年均增幅分別為2.5和13.2 mg·kg-1·a-1。在20—40 cm土層，隨著種植年限的增加，P0處理Olsen-P含量先降低之后恢復至基礎(chǔ)水平，P1、P2處理Olsen-P含量均呈增加趨勢，年均增幅分別為0.8、2.4 mg·kg-1·a-1。在40—60 cm土層，P0、P1、P2處理Olsen-P年均增幅分別為1.1、2.0、2.1 mg·kg-1·a-1。

減量施磷后溫室菜田表層土壤有效磷含量降低，磷素深層遷移量下降。在0—20 cm土層，3年P(guān)0、P1、P2處理平均Olsen-P含量分別為30.5、49.3、70.2 mg·kg-1，P0、P1較P2處理Olsen-P含量分別下降36.9%—67.6%和18.6%—43.5%，2010年黃瓜季開始處理間差異顯著。在20—40 cm土層，P0、P1較P2處理Olsen-P含量分別下降40.7%—55.0%和17.1%—51.8%，種植兩年后P0和P2處理Olsen-P含量差異顯著。在40—60 cm土層，P0、P1較P2處理Olsen-P含量分別下降4.8%—76.2%和2.0%—53.9%（2008、2010年黃瓜季除外）。60—100 cm土體Olsen-P含量沒有明顯變化。

2.2 減量施磷對溫室土壤磷素飽和度的影響

溫室菜田以表層土壤磷素飽和度最高。供試0—20 cm土層基礎(chǔ)DPSM3為36.3%，經(jīng)過3年種植，P0處理0—20 cm土層DPSM3較基礎(chǔ)下降6.7個百分點。減量施磷下土壤磷素飽和度降低（圖2）。2010年番茄收獲后，P0、P1較P2處理0—20 cm土層DPSM3分別下降50.4、21.1個百分點。20—40 cm和40—60 cm土層DPSM3低于10%，處理間未有顯著差異。根據(jù)Langmuir方程估算2010年番茄收獲后20—40 cm土層Qm為396.8 mg·kg-1，k為0.139，DPSKCl為2.2%。供試條件下，DPSKCl估算土壤磷素飽和度較DPSM3低。

2.3 減量施磷對溫室蔬菜關(guān)鍵生育時期磷素吸收的影響

苗期和盛瓜/果期是蔬菜磷素需求的關(guān)鍵時期，苗期要保證土壤磷素一定的供應強度，而盛瓜/果期則需保證磷素供應充足。雖然P1較P2磷肥用量下降了61.1%，但是3年黃瓜和番茄關(guān)鍵生育時期磷素吸收量沒有顯著差異（表1）。2008年番茄季P0較P2處理總磷吸收量顯著下降，降幅30.0%，P0較P1處理總磷吸收量下降19.8%，其余種植季P0、P1與P2處理磷素吸收量未有顯著差異。

2.4 減量施磷對溫室蔬菜磷素平衡的影響

減量施磷后溫室黃瓜、番茄生產(chǎn)磷素盈余量顯著降低（表2）。連續(xù)3年P(guān)0處理磷素一直呈虧缺狀態(tài)，磷虧缺量為99.1 kg·hm-2·a-1，P1、P2處理磷素出現(xiàn)盈余，磷盈余量分別129.1、480.0 kg·hm-2·a-1，3年P(guān)1較P2處理磷素盈余量下降71.0%—77.3%。

圖1 減量施磷對0—100 cm土體Olsen-P含量的影響

表1 減量施磷對溫室黃瓜-番茄關(guān)鍵生育時期磷素吸收的影響

同行數(shù)據(jù)后不同字母代表處理間差異達5%顯著水平。下同

Data (means±SD,=3) within rows followed by different letters indicate significant differences between fertilization treatments at the 5% level. The same as below

圖2 減量施磷對0—60 cm土體磷素飽和度的影響

2.5 減量施磷對溫室蔬菜產(chǎn)量的影響

供試溫室為中高產(chǎn)水平，減量施磷后未顯著影響黃瓜、番茄產(chǎn)量（表3）。3年P(guān)0、P1與P2處理產(chǎn)量沒有顯著差異。

3 討論

3.1 溫室蔬菜磷素盈虧、土壤磷素供應與利用

Yan等[1]研究明確在中國基于瓜果菜產(chǎn)量的土壤Olsen-P閾值為58.0 mg·kg-1，高于該值蔬菜產(chǎn)量對Olsen-P的增加不響應?！吨袊饕魑锸┓手改稀分薪o出適宜黃瓜、番茄生長的根層土壤Olsen-P含量為60—100 mg·kg-1[20]。本研究較農(nóng)民常規(guī)施磷減量61.1%后，3年總磷素盈余量下降73.1%，土壤有效磷積累顯著緩解，0—20 cm土層3年平均Olsen-P含量下降29.7%，在50 mg·kg-1的相對適宜值，蔬菜磷素吸收未受顯著影響。研究表明設(shè)施番茄較農(nóng)民常規(guī)減施磷50%—70%，單季有效磷下降33%—37%[9]。本研究所得與前人結(jié)果較一致。由于農(nóng)民常規(guī)施磷量、減量施磷61.1%為盈余施磷，20 cm表層土壤Olsen-P呈增加趨勢，每盈余100 kgP·hm-2，0—20 cm土層Olsen-P增加1.9—2.7 mg·kg-1。前人在黃壤性水稻土[18]、黃潮土[21]、黑土[22]、紫色土[23]上的長期研究表明土壤每盈余100 kgP·hm-2，有效磷分別提高2.0—4.0、1.4—2.2、19.6、3.9—6.2 mg·kg-1。本試驗與在黃壤性水稻土[18]、黃潮土[21]上的研究結(jié)果較接近。

表2 減量施磷對溫室黃瓜-番茄輪作磷素平衡與去向的影響

表3 減量施磷對溫室黃瓜-番茄產(chǎn)量的影響

在供試土壤上，不施磷肥導致土壤磷素虧缺，蔬菜從土壤中每攫取P 100 kg·hm-2，0—20 cm土層Olsen-P含量下降3.4 mg·kg-1。長期研究顯示土壤每虧缺P 100 kg·hm-2，黃潮土[21]、黑土[22]、紫色土[23]有效磷含量分別降低0.47—0.68、0.70—2.14、0.44 mg·kg-1。本研究不施磷肥單位磷虧缺下的Olsen-P降幅較高，這與土壤Olsen-P仍處于前期快速下降階段有關(guān)。在黃壤性水稻土和黃潮土上的研究均顯示不施磷肥土壤的Olsen-P在試驗初期快速下降，之后穩(wěn)定在某一水平[18, 21]。不施磷肥3年0—20 cm土壤Olsen-P平均含量僅30.5 mg·kg-1，2008年番茄季磷素吸收顯著下降，表明經(jīng)過2008年黃瓜高產(chǎn)200 t·hm-2后，番茄持續(xù)高產(chǎn)140 t·hm-2，使得P0處理土壤磷素供應強度不足。此時觀察到番茄產(chǎn)量呈降低趨勢，但未見顯著減產(chǎn)，這可能與氮素是決定產(chǎn)量水平的首要因素，供試條件下氮素供應充足有關(guān)。此外，也與P0處理土壤磷素未到極缺乏狀態(tài)，仍能維持一定的磷素供應有關(guān)。而P0處理試驗中后期磷素吸收并未明顯下降，與2009年番茄、2010年黃瓜和2010年番茄處于中產(chǎn)水平有關(guān)，在該產(chǎn)量水平下P0處理土壤磷素供應強度滿足了蔬菜需求。該結(jié)果也說明，高產(chǎn)和中產(chǎn)水平下蔬菜對土壤磷素供應強度的要求不同，適宜黃瓜番茄生產(chǎn)的中等土壤磷素水平可適當下調(diào)至40—50 mg·kg-1。

3.2 溫室菜田磷素運移分析

溫室蔬菜生產(chǎn)灌水頻繁，一些研究顯示土壤磷素存在淋失問題[6-7, 24]。Heckrath等[25]研究表明黏壤質(zhì)土磷素淋失臨界值為Olsen-P 60 mg·kg-1。席雪琴[26]對全國不同區(qū)域18個典型土壤調(diào)查發(fā)現(xiàn)磷素淋溶閾值在Olsen-P 14.9—119.2 mg·kg-1，其中河北潮土磷淋溶閾值為14.9 mg·kg-1。薛巧云等[19]研究中國典型石灰性土壤發(fā)現(xiàn)磷素流失的DPSM3和Olsen-P臨界值分別為28.1%和49.2 mg·kg-1。本研究施用磷肥后，20—60 cm土層Olsen-P含量隨著種植年限的增加呈增加態(tài)勢，表明存在土壤磷素深層遷移。經(jīng)過3年種植，P2處理0—20 cm土層Olsen-P含量和DPSM3均高于薛巧云等[19]所得臨界值，P1處理0—20 cm土層平均Olsen-P含量接近薛巧云等[19]所得臨界值，但是DPSM3較高，這是磷深層遷移的原因。減量施磷61.1%后，明顯緩解了20—60 cm土層有效磷積累，尤其是在20—40 cm土層，Olsen-P含量較農(nóng)民常規(guī)施磷下降17.1%—51.8%。然而，無論是農(nóng)民常規(guī)施磷還是減量施磷，經(jīng)過3年后20—40 cm土層Olsen-P含量、DPSM3、DPSKCl均未超過上述閾值。40—60 cm土層Olsen-P含量隨種植年限而增加可能與土壤中形成優(yōu)先流，蔬菜按常規(guī)水量灌溉定苗緩苗水加速土壤養(yǎng)分移位有關(guān)[27]。

3.3 溫室蔬菜適宜磷肥用量推薦

“增加并維持”是生產(chǎn)中常采用的施磷策略之一。其核心是通過合理施磷以保證根層土壤有效磷供應在適宜范圍，在滿足蔬菜產(chǎn)量的同時充分發(fā)揮磷肥肥效[28-29]。3年農(nóng)民常規(guī)施磷量達蔬菜吸收量的5.4倍，根區(qū)0—20 cm土層Olsen-P含量高于Yan等[1]所得生理閾值和Heckrath等[25]、薛巧云等[19]給出的淋失閾值，磷素系統(tǒng)盈余明顯，淋失嚴重。較農(nóng)民常規(guī)減施磷60%，黃瓜、番茄施P2O5300、225 kg·hm-2，0—20 cm土層Olsen-P含量接近適宜范圍，保證了3年中高產(chǎn)量水平，同時養(yǎng)分吸收不降低，表明磷肥用量降至合理范圍。徐福利等[30]模型模擬得到滴灌基礎(chǔ)有效磷35.3 mg·kg-1、黃瓜目標產(chǎn)量83—88 t·hm-2的P2O5、有機肥用量分別為576.6—991.6 kg·hm-2、41.3—148.9 t·hm-2。趙偉等[9]研究表明基礎(chǔ)土壤有效磷221 mg·kg-1，施用磷肥267 kg P2O5·hm-2，較農(nóng)民習慣減施磷70%，能保證單季番茄產(chǎn)量54 t·hm-2不降低。何金明等[10]研究顯示基礎(chǔ)有效磷80.6 mg·kg-1，推薦施P2O5225 kg·hm-2，可保證單季番茄產(chǎn)量80 t·hm-2。由于本試驗基礎(chǔ)土壤Olsen-P含量偏低而產(chǎn)量水平較高，因此推薦施磷量較上述結(jié)論又有所下降。進一步分析，本試驗不施磷肥根區(qū)土壤Olsen-P含量在30 mg·kg-1上下波動，3年黃瓜、番茄產(chǎn)量沒有顯著下降，但在番茄高產(chǎn)水平（140 t·hm-2）下觀察到磷素吸收量顯著降低，表明在供試條件下不施磷肥可保證連續(xù)3年中產(chǎn)水平（黃瓜150—170 t·hm-2，番茄90—100 t·hm-2）生產(chǎn)。由此可見，供試條件適宜施磷量可在P1處理推薦施磷量基礎(chǔ)上進一步下調(diào)，華北平原溫室黃瓜番茄生產(chǎn)減量施磷潛力較大。

綜合上述，在基礎(chǔ)土壤Olsen-P含量40 mg·kg-1，較農(nóng)民常規(guī)減施磷60%，磷素盈余量下降71.0%—77.3%，主根區(qū)Olsen-P含量下降18.6%—43.5%，3年均值接近瓜果類蔬菜Olsen-P農(nóng)學閾值，產(chǎn)量保持在中高水平不降低，同時土壤磷素深層遷移緩解。在實際生產(chǎn)中，由于菜農(nóng)超量施肥，種植一段時間的設(shè)施土壤有效磷含量均高于本試驗供試水平。調(diào)查顯示中國北方菜區(qū)溫室和大棚土壤平均Olsen-P含量為179.7—203.7 mg·kg-1[2]。因此對于中老齡（≥3年）溫室較農(nóng)民常規(guī)減施磷60%，可保證根區(qū)磷供應，保持黃瓜、番茄中高產(chǎn)量水平不降低。實際生產(chǎn)中常配施有機肥，在本文溫室黃瓜番茄總磷推薦量下，豬糞、雞糞可按磷計算施用量，其投入磷量不應超過總磷推薦量。

4 結(jié)論

華北平原溫室蔬菜生產(chǎn)減施磷肥潛力較大。對于種植一段時間（≥3年）的溫室，較農(nóng)民常規(guī)減量施磷60%，可以顯著改善磷素盈余狀況，緩解0—20 cm土層有效磷的積累，降低土壤磷素深層的遷移量，并保證黃瓜、番茄產(chǎn)量不降低。建議：土壤有效磷含量≥40 mg·kg-1的溫室，黃瓜產(chǎn)量水平170 t·hm-2下施用磷不宜超過300 kg P2O5·hm-2，番茄產(chǎn)量水平100 t·hm-2下施用磷不宜超過225 kg P2O5·hm-2。

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（責任編輯 李云霞）

Effects of Reduced Phosphorus Fertilization on Soil Phosphorus Accumulation, Leaching and Utilization in Greenhouse Vegetable Production

LI RuoNan1,2, WU XuePing1, ZHANG YanCai2, WANG LiYing2, ZHAI FengZhi2, CHEN LiLi2, SHI JianShuo2, XU QiangSheng2, HUANG ShaoWen1

(1Institute of Agricultural Resources and Regional Planning, Chinese Academy of Agricultural Sciences/National Engineering Laboratory for Improving Quality of Arable Land, Beijing 100081;2Institute of Agricultural Resources and Environment, Hebei Academy of Agricultural and Forestry Sciences, Shijiazhuang 050051)

Excessive application of phosphorus fertilizer is commonly observed in vegetable production in China. The purpose of this study was to investigate the potential of phosphorus fertilization reduction in vegetable production and recommend appropriate phosphorus rates for cucumber and tomato.Cucumber and tomato were widely cultivated in North China, and thus were taken as the research objects. In this study, cropping model was the winter-spring cucumber and autumn-winter tomato double cropping system. The basic Olsen-P level was 40.2 mg·kg-1. Three treatments were designed in this experiment, including a non-phosphorus control (P0), a reduced phosphorus rate (P1) and a farmers’ conventional phosphorus rate (P2). In cucumber season, the amounts of P2O5applied in P0, P1and P2treatments were 0, 300, 675 kg·hm-2, respectively. The corresponding phosphorus amounts in the tomato season were P2O50, 225, 675 kg·hm-2, respectively. The apparent phosphorus balances, soil phosphorus availability and movement and yield changes among 3 years were collected and analyzed to find out the appropriate phosphorus rates.(1) Phosphorus surplus was P 480.0 kg·hm-2·a-1and the average Olsen-P content in 0-20 cm soil was 70.2 mg·kg-1in P2treatment during 3 years. Due to the surplus application, the Olsen-P in 0-20 cm soil increased by 2.7 mg·kg-1when phosphorus surplus increased by P 100 kg·hm-2. The DPSM3was 80% at 0-20 cm depth in P2treatment and phosphorus leached obviously to deeper soil. (2) Compared to P2treatment, the phosphorus application rate decreased by 61.1% and the phosphorus surplus among 3 years reduced by 71.0%-77.3% in P1treatment; the Olsen-P contents decreased by 18.6%-43.5% with the average of 49.3 mg·kg-1among 3 years, which was close to the critical value of the fruit vegetable production; the average of Olsen-P content decreased by 9.3%-30.1% at 20-60 cm soil depth, and the DPSM3decreased by 21 percentage point, which indicated lower phosphorus leaching in P1treatment, and no yield reduction was observed. (3) The Olsen-P in 0-20 cm soil decreased by 3.4 mg·kg-1when phosphorus uptake increased by P 100 kg·hm-2in P0treatment. The average Olsen-P content in 0-20 cm soil was 30.5 mg·kg-1in P0treatment. Although no yield decrease was observed, the phosphorus uptake in 2008 tomato season decreased by 19.8%-30.0% in P0treatment. (4) Based on this results, when the soil Olsen-P was above 40 mg·kg-1, less than 300 kg·hm-2P2O5was recommended for cucumber with yield level of 170 t·hm-2, and not more than 225 kg·hm-2P2O5was recommended for tomato with yield level of 100 t·hm-2.The reduction of phosphorus fertilizer exhibited a great potential in the greenhouse vegetable production in North China Plain. For greenhouse planted for more than 3 years, 60% phosphorus could be saved and significantly decrease the phosphorus surplus, lessen available phosphorus accumulation, reduce phosphorus leaching and keep vegetable yield at high level.

greenhouse vegetable; reducing phosphorus rate; soil available phosphorus; phosphorus balance; yield

2017-03-15；接受日期：2017-05-31

國家重點研發(fā)計劃（2016YFD0201001）、國家科技支撐計劃課題（2015BAD22B03）、“863”計劃（2013AA102901）、國家公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項（201203077）、河北省農(nóng)林科學院科學技術(shù)研究與發(fā)展計劃（A2015130101）、河北省農(nóng)林科學院農(nóng)業(yè)資源高效利用與綠色增長創(chuàng)新團隊項目（F17R01）

李若楠，E-mail：liruonan2004@163.com。張彥才與李若楠為本文同等貢獻作者。通信作者武雪萍，E-mail：wuxueping@caas.cn