山西曲沃設(shè)施蔬菜施肥現(xiàn)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(shè)施蔬菜施肥現(xiàn)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(xué)生物工程學(xué)院, 太原 030006 2. 山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與資源研究所, 太原 030031

在山西省南部調(diào)查了種植年限為1、7、10、13、16年的越冬長茬設(shè)施蔬菜生產(chǎn)施肥現(xiàn)狀，研究了不同種植年限設(shè)施蔬菜土壤剖面硝態(tài)氮、Olsen-P和CaCl2-P的分配特征和規(guī)律，為控制設(shè)施蔬菜生產(chǎn)對農(nóng)業(yè)面源污染的影響提供參考。結(jié)果表明：不同種植年限設(shè)施養(yǎng)分投入差異較大，新建設(shè)施氮、磷和鉀投入量高達(dá)6088.3、2705.4和3287.2 kg·hm-2，隨后養(yǎng)分投入量明顯降低N、P和K的養(yǎng)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(yǎng)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(dòng)明顯，種植16年0—60 cm NO3--N含量達(dá)110—203 mg·kg-1，土層180—200 cm接近60 mg·kg-1；設(shè)施土壤0—20 cm的 Olsen-P和CaCl2-P累積明顯，種植1年分別達(dá)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(qū)域土壤Olsen-P與CaCl2-P的突變點(diǎn)為46.70 mg·kg-1，土壤NO3--N含量與EC值顯著正相關(guān)（= 0.624,<0.01），CaCl2-P/Olsen-P與有機(jī)質(zhì)含量表現(xiàn)出顯著的正相關(guān)（=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(shí)易出現(xiàn)磷的淋洗，土壤有機(jī)質(zhì)提升增加了磷淋洗的風(fēng)險(xiǎn)。

設(shè)施蔬菜; 磷突變點(diǎn); 氮磷淋溶; 養(yǎng)分投入; 土壤養(yǎng)分

0 前言

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

過量的氮在土壤中以硝態(tài)氮的形式存在, 大量灌溉極易引起硝態(tài)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(zhì)地等因素有關(guān)[9]。Olsen-P通常作為表征土壤中磷含量的指標(biāo), 其含量超過某個(gè)臨界值時(shí), CaCl2-P含量開始迅速增加, 此時(shí)相對應(yīng)的Olsen-P值被稱為磷素淋溶的“突變點(diǎn)”[10], 主要受土壤pH、有機(jī)質(zhì)、活性Fe、活性Al及有效磷含量的影響[11], 且不同地區(qū)差異較大[12]。已有研究分析過山西省設(shè)施蔬菜施肥現(xiàn)狀和耕層土壤養(yǎng)分變化特征[7], 鮮少涉及不同種植年限設(shè)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(diào)查不同種植年限設(shè)施土壤施肥差異, 并測定其養(yǎng)分含量, 進(jìn)而分析了種植年限與土壤剖面氮磷污染負(fù)荷的相關(guān)性, 為控制本區(qū)域設(shè)施蔬菜生產(chǎn)對農(nóng)業(yè)面源污染影響提供依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 調(diào)查方法與內(nèi)容

試驗(yàn)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(zhì)地為壤質(zhì)黏土, 土壤類型為褐土性土。調(diào)查區(qū)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(qū)溫室年限分別為1、7、10、13和16年的38個(gè)棚戶進(jìn)行設(shè)施蔬菜施肥現(xiàn)狀實(shí)地調(diào)查, 并進(jìn)行土樣的采集, 該園區(qū)總面積約為1000公頃。調(diào)查信息包括種植年限、底肥中有機(jī)肥種類及施用量、化學(xué)肥料的種類和施用量、生育期內(nèi)每次追肥種類及其氮、磷、鉀的養(yǎng)分含量、產(chǎn)量等信息。農(nóng)戶施用氮、磷、鉀養(yǎng)分含量的計(jì)算依據(jù)課題組測定的各類有機(jī)肥的養(yǎng)分含量, 計(jì)算有機(jī)肥提供的養(yǎng)分量; 在實(shí)際生產(chǎn)中調(diào)查區(qū)域同一種植年限的農(nóng)戶施肥水平相當(dāng), 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(xué)肥料中養(yǎng)分含量采用包裝上的標(biāo)示量計(jì)算, 總養(yǎng)分投入為有機(jī)肥和化學(xué)肥料的總和。

1.2 土壤樣品的采集

對調(diào)查的38個(gè)棚戶進(jìn)行土壤剖面樣品采集。每個(gè)棚按S形采點(diǎn), 每20 cm一層采集0—200 cm土壤樣品, 每個(gè)棚室采四鉆, 相同層次的土壤混合為一個(gè)樣品, 在室內(nèi)條件下風(fēng)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(dǎo)率(土水比1:5)用便攜式電導(dǎo)率儀測定; 土壤有機(jī)質(zhì)用重鉻酸鉀-硫酸外加熱法測定; 土壤硝態(tài)氮含量用2 mol·L-1KCl(土水比1:10)浸提, 連續(xù)流動(dòng)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(lán)比色法測定; 土壤CaCl2-P用0.01 mol·L-1CaCl2溶液浸提1 h, 鉬藍(lán)比色法測定[10]。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及分析

數(shù)據(jù)采用Minitab 14進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析, Pearson進(jìn)行相關(guān)性分析; 用Sigmaplot 12.5或Excel 2007繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 設(shè)施蔬菜養(yǎng)分投入現(xiàn)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(dá)6088.3、2705.4和3287.2 kg·hm-2, 最高的分別達(dá)到7639.2、3459.2和4160.7 kg·hm-2, 三種養(yǎng)分投入的變異系數(shù)分別為18.1%、21.7%和16.8%; 隨后養(yǎng)分投入量明顯降低, 氮、磷和鉀的養(yǎng)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(shè)施, 底肥氮和磷投入分別高達(dá)5704.52和2573.17 kg·hm-2, 占氮和磷養(yǎng)分總投入量的93%—94%左右(圖1); 有機(jī)肥投入的氮占總投入氮素的89.7%, 有機(jī)肥投入的磷占總投入磷素的88.4%(圖2)。種植一年后的設(shè)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(jī)肥投入氮占總氮投入總量的80%—90%, 有機(jī)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(tài)氮累積特征

在采集設(shè)施土壤的同時(shí)采集設(shè)施周邊的露地(糧田)剖面土壤, 糧田0—20 cm土層硝態(tài)氮含量為6.76—26.06 mg·kg-1, 20 cm以下土壤剖面的硝態(tài)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(tài)氮含量分別增至125.50 mg·kg-1和42.96 mg·kg-1, 整個(gè)剖面的硝態(tài)氮含量均大于 30.00 mg·kg-1, 180—200 cm土層硝態(tài)氮含量高達(dá)37.38 mg·kg-1; 隨種植年限的增加, 硝態(tài)氮在土壤剖面表現(xiàn)出向下移動(dòng)的趨勢, 種植10年后120—140 cm處硝態(tài)氮含量達(dá)到54.69 mg·kg-1, 種植13年后160—180 cm處硝態(tài)氮含量達(dá)到50.88 mg·kg-1, 種植16年后180—200 cm處硝態(tài)氮含量達(dá)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(shù)據(jù)均為平均值±標(biāo)準(zhǔn)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(jī)肥和無機(jī)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(shù)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(dá)到40.32和65.14mg·kg-1, 種植16年后60—80 cm土層Olsen-P含量達(dá)21.03mg·kg-1。

CaCl2-P是土壤磷素淋溶的重要指標(biāo)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(dá)7.31—7.58 mg·kg-1; 隨種植年限的增加, 土壤剖面CaCl2-P出現(xiàn)淋溶現(xiàn)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(guān)性[10], 當(dāng)土壤Olsen-P含量小于46.7 mg·kg-1時(shí), 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(shí), 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(diǎn)”的Olsen-P值為46.7 mg·kg-1, 此時(shí)土壤CaCl2-P含量約為0.852 mg·kg-1(圖5)。

2.4 土壤N和P負(fù)荷風(fēng)險(xiǎn)分析

為明確設(shè)施土壤N、P淋洗污染風(fēng)險(xiǎn), 以0—20 cm土壤NO3--N、Olsen-P、CaCl2-P以及PCaCl2-P/Olsen-P比值為N、P負(fù)荷指標(biāo), 分析其與土壤EC值、pH和有機(jī)質(zhì)含量的相關(guān)性, 結(jié)果表明:隨EC值增加, 土壤NO3--N增加, 二者呈極顯著的正相關(guān)(=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(guān)關(guān)系不顯著, Olsen-P與EC的相關(guān)系數(shù)=0.192(>0.05), CaCl2-P與EC的相關(guān)系數(shù)=0.178(>0.05) (圖6), 這表明設(shè)施土壤EC值與設(shè)施土壤氮污染風(fēng)險(xiǎn)具有較好的相關(guān)性。

CaCl2-P/Olsen-P比值與土壤EC、pH和有機(jī)質(zhì)含量相關(guān)分析結(jié)果顯示(圖7), 基本沒有相關(guān)關(guān)系(= -0.026); 雖然CaCl2-P/Olsen-P比值與pH相關(guān)性不顯著(= -0.112,>0.05), 但表現(xiàn)出隨pH降低, CaCl2-P/Olsen-P比值降低; CaCl2-P/Olsen-P比值與土壤有機(jī)質(zhì)含量呈顯著正相關(guān)(=0.317,<0.05)。

3 討論

3.1 山西設(shè)施蔬菜施肥特點(diǎn)

蔬菜產(chǎn)量對農(nóng)民收入有顯著[13]。為了獲得較高的經(jīng)濟(jì)收入, 設(shè)施蔬菜施肥過量的現(xiàn)象十分普遍[14], 在滿足蔬菜高產(chǎn)所需養(yǎng)分的基礎(chǔ)上, 減少施肥量是減少施肥對環(huán)境污染的重要措施[15]。在全國范圍內(nèi)設(shè)施蔬菜種植蔬菜多種化、種植茬口種類多樣化的情況下, 設(shè)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(shè)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(yuǎn)遠(yuǎn)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(dá)到1741—6088、619—2705和877—3287 kg·hm-2(表1 ), 這可能是由于調(diào)查區(qū)域主要是越冬長茬種植模式, 生育期長達(dá)200—250 d; 由于新建溫室施工原因造成土壤結(jié)構(gòu)和養(yǎng)分含量較低以及受到傳統(tǒng)施肥觀念的影響, 調(diào)查區(qū)菜農(nóng)在新建溫室(種植一年)種植前投入大量導(dǎo)致種植一年溫室的養(yǎng)分投入量最高; 在不考慮新棚養(yǎng)分投入情況下, 與本課題組2008年調(diào)查的結(jié)果比較[7]施肥量稍有下降; 但本區(qū)域目前產(chǎn)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(shè)施土壤的養(yǎng)分管理現(xiàn)狀對土壤氮和磷污染負(fù)荷有著重要的影響。

圖5 土壤Olsen-P與CaCl2-P含量的關(guān)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(guān)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(jī)質(zhì)含量的關(guān)系

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

山西設(shè)施蔬菜施肥的不合理性不僅表現(xiàn)在總量過高, 且施肥時(shí)空也表現(xiàn)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(nèi)蔬菜氮和磷的吸收累積量僅為總吸收量的20%[16], 結(jié)合定植時(shí)大水漫灌, 過高投入基礎(chǔ)養(yǎng)分, 勢必加劇養(yǎng)分淋洗, 增加氮和磷的污染風(fēng)險(xiǎn); 新建設(shè)施氮磷投入量是正常種植大棚2—3倍(表1), 所以新建設(shè)施的氮磷污染風(fēng)險(xiǎn)不容忽視。

3.2 設(shè)施土壤氮磷負(fù)荷時(shí)空變化

設(shè)施條件下氮素?fù)]發(fā)所占的氮損失較低[17], 新建設(shè)施氮投入量高達(dá)6000 kg·hm-2(表1), 因此即使種植一年也會(huì)有大量的氮素滯留在土壤中, 結(jié)合大水漫灌, 勢必導(dǎo)致土壤剖面NO3--N的大量淋洗, 180—200 cm土層NO3--N含量高達(dá)37 mg·kg-1(圖1); P在土壤中的移動(dòng)性較弱[18], 土壤對磷的吸附作用是控制土壤磷移動(dòng)的主要機(jī)制[19], 在種植1年后, 盡管0—20 cm土層Olsen-P含量高達(dá)138.0 mg·kg-1, 但在土壤剖面移動(dòng)不明顯, 但隨種植年限的增加, 也在土壤剖面表現(xiàn)出明顯的淋溶移動(dòng)的現(xiàn)象(圖1)。設(shè)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(dá)到15 mg·kg-1。所以說該區(qū)域日光溫室的過量施肥導(dǎo)致硝態(tài)氮在土壤剖面根層以下及深層的累積; 過量施磷不僅導(dǎo)致耕層土壤無機(jī)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(fèi)。

表層土壤磷的濃度與犁底層及其排水中磷的移動(dòng)有關(guān)[22], 研究和建立預(yù)測土壤磷淋洗風(fēng)險(xiǎn)可測定的土壤磷指標(biāo)也是研究磷污染風(fēng)險(xiǎn)的熱點(diǎn)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(qiáng)的關(guān)聯(lián)度[10], 由于浸提1 h省時(shí), 故本試驗(yàn)分析了浸提1 h的CaCl2-P與Olsen-P的關(guān)系, Olsen-P突變點(diǎn)因土壤類型和土壤性質(zhì)有所差異, 已有報(bào)道表明Olsen-P突變點(diǎn)為 63.7[10]、80.3[22]、47.8 mg·kg-1[23]和53 mg·kg-1[25], 研究區(qū)域發(fā)生磷淋溶的土壤Olsen-P含量突變點(diǎn)為46.7 mg·kg-1, 對應(yīng)CaCl2-P的濃度為0.852 mg·kg-1(圖5)。即當(dāng)土壤Olsen-P含量>46.7 mg·kg-1或CaCl2-P的濃度>0.852 mg·kg-1時(shí), 會(huì)發(fā)生磷淋溶。為此種植1年土壤0~20 cm的磷會(huì)發(fā)生淋溶, 種植10年時(shí)40 cm土層和種植1年時(shí)60 cm的土層中的磷會(huì)發(fā)生淋洗。

3.3 設(shè)施土壤氮磷負(fù)荷與土壤化學(xué)性質(zhì)關(guān)系

耕層土壤NO3--N含量與EC值呈顯著正相關(guān)(=0.624), 說明土壤中NO3--N累積對土壤可溶鹽的貢獻(xiàn)率達(dá)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(guān)性均未達(dá)到顯著水平(圖6), 說明設(shè)施土壤EC能較好地預(yù)測土壤氮污染負(fù)荷, 但對磷污染負(fù)荷的預(yù)期較差。影響水分移動(dòng)的因素會(huì)影響磷的移動(dòng)[26], 土壤物化特性均會(huì)影響磷的轉(zhuǎn)化和移動(dòng), 例如土壤pH、有機(jī)質(zhì)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(guān)性不顯著, 但與pH有一定的負(fù)相關(guān), 由于隨栽培年限增加設(shè)施土壤pH呈下降趨勢[28], 因此設(shè)施土壤的酸化更會(huì)加劇土壤磷淋溶的風(fēng)險(xiǎn); 有機(jī)肥能夠促進(jìn)磷轉(zhuǎn)化[28], 有機(jī)質(zhì)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(jī)質(zhì)增加亦會(huì)增加磷淋洗的風(fēng)險(xiǎn), 故在提升設(shè)施土壤有機(jī)質(zhì)的情況下運(yùn)籌磷的養(yǎng)分管理降低磷的污染十分重要。

4 結(jié)論

山西南部設(shè)施蔬菜養(yǎng)分投入總量過高, 尤其新建溫室表現(xiàn)更為明顯; 基礎(chǔ)養(yǎng)分投入過高, 與蔬菜需肥規(guī)律耦合較差, 加劇了氮和磷污染負(fù)荷, 因此設(shè)施蔬菜生產(chǎn)氮磷投入總量需結(jié)合養(yǎng)分遷移規(guī)律, 以控制氮磷污染; 該區(qū)域新建設(shè)施土壤NO3--N淋洗嚴(yán)重至200 cm土體, 表層Olsen-P累積明顯; 發(fā)生磷淋溶的土壤Olsen-P含量突變點(diǎn)為46.7 mg·kg-1, 結(jié)合根系能夠利用0—40 cm土層磷, 認(rèn)為種植10年會(huì)出現(xiàn)磷淋洗污染風(fēng)險(xiǎn); 有機(jī)質(zhì)含量的提升也增加了磷的淋溶風(fēng)險(xiǎn)。

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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(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2017YFD0800405); 山西省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(201703D211020-1); 山西省煤基重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目(FT201402-15)

孫曉姝(1993—), 女, 山西交城人, 碩士研究生, 從事施肥與環(huán)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(yǎng)與生態(tài)環(huán)境研究, E-mail: xiaoyan_jiao@126.com

孫曉姝, 王立革, 郭珺, 等. 山西曲沃設(shè)施蔬菜施肥現(xiàn)狀及土壤氮磷累積與分配特征[J]. 生態(tài)科學(xué), 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.