魯中典型種植區(qū)設(shè)施番茄養(yǎng)分供需特征研究

魏建林 譚德水 宋效宗 李燕 李國(guó)生 韓云堂 崔榮宗

摘要：為明確設(shè)施蔬菜種植過(guò)程中施肥與產(chǎn)量形成、養(yǎng)分吸收的關(guān)系及存在的問(wèn)題，指導(dǎo)科學(xué)施肥，對(duì)魯中典型設(shè)施番茄種植地區(qū)14個(gè)種植戶的種植管理情況進(jìn)行調(diào)查并采樣，研究了番茄土壤養(yǎng)分供應(yīng)、肥料投入結(jié)構(gòu)與數(shù)量、番茄產(chǎn)量與氮磷鉀吸收特征。結(jié)果表明：魯中區(qū)域設(shè)施番茄溫室土壤養(yǎng)分含量豐富，有機(jī)質(zhì)含量（19.81±2.66） g/kg，有效磷（71.46±25.54） mg/kg，速效鉀（404.2±262.7） mg/kg，鹽分處于較高水平。秋冬茬番茄生育期內(nèi)N投入量（878.0±346.6） kg/hm2，P2O5投入量（693.5±366.1） kg/hm2，K2O投入量（845.1±442.8） kg/hm2;不同農(nóng)戶間施肥種類和數(shù)量差異較大，有機(jī)養(yǎng)分投入占總養(yǎng)分投入的比例為6.0%～58.4%，平均35.8%，氮磷鉀養(yǎng)分平均投入比例為1∶0.81∶0.94。番茄經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量（果實(shí)部分）為（114.36±25.19）t/hm2，氮磷鉀養(yǎng)分內(nèi)在效率（IE）分別為0.61、1.13、0.38 t/kg，形成單位經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量（1 t）的N、P2O5、K2O吸收量分別為1.68、0.94、2.69 kg。當(dāng)前魯中區(qū)域設(shè)施番茄生產(chǎn)上的養(yǎng)分投入量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)需求量，磷偏高而氮鉀不足，需根據(jù)當(dāng)季目標(biāo)產(chǎn)量和單位經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量養(yǎng)分吸收量合理確定施肥種類和數(shù)量，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)施肥，以提高肥料利用率和種植效益。

關(guān)鍵詞：設(shè)施番茄;施肥;產(chǎn)量;養(yǎng)分吸收;養(yǎng)分內(nèi)在效率

中圖分類號(hào)：S641.206+.2：S627? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A? 文章編號(hào)：1001-4942（2020）11-0015-06

Nutrient Supply and Demand Characteristics of Greenhouse

Tomato in Typical Planting Area of

Central Shandong Province

Wei Jianlin1， Tan Deshui1， Song Xiaozong1， Li Yan1，

Li Guosheng1， Han Yuntang2， Cui Rongzong1

（1.Institute of Agricultural Resources and Environment， Shandong Academy of Agricultural

Sciences/ Key Laboratory of Agro-Environment of Huanghe-Huaihe-Haihe Plain， Ministry of Agriculture and Rural Affairs/

Shandong Provincial Engineering Research Center of Environmental Protection Fertilizers， Jinan 250100， China;

2. Shouguang Nongkang Biotechnology Limited Company， Weifang 262700， China）

Abstract Through investigation and sampling of 14 typical tomato planting households in central Shandong Province， the nutrient supply of soil， the input structure and amount of fertilizer and yield and NPK absorption of tomato in greenhouse were determined. It was aimed to study the relationships between fertilization and yield and nutrient absorption and clarify the existing problems of fertilization，so as to guide scientific fertilization. The results showed that the soil in tomato greenhouse had rich nutrients with organic matter content as （19.81±2.66） g/kg， available phosphorus as （71.46±25.54） mg/kg， available potassium as （404.2±262.7） mg/kg， and higher salt content. The input amount of N， P2O5 and K2O during tomato growing period in autumn and winter were （878.0±346.6）， （693.5±366.1） and （845.1±442.8） kg/hm2 respectively. The types and amounts of fertilization varied greatly among different farmers. The ratio of organic nutrient input to total nutrient input was 6.0%～58.4% with the mean of 35.8%. The average input ratio of nitrogen， phosphorus and potassium was 1∶0.81∶0.94. The economic output of tomato （tomato fruits） in autumn and winter facilities was （114.36±25.19） t/hm2. The inner efficiency （IE） of N， P， and K nutrients was 0.61， 1.13 and 0.38 t/kg， and the absorption of N， P2O5， and K2O per unit of economic output （1t） was 1.68， 0.94 and 2.69 kg， respectively. The amount of nutrient input in current greenhouse tomato production had far exceeded its demand，and the nutrient ratio was higher in phosphorus but insufficient in nitrogen and potassium. So the fertilizer type and amount would be reasonably determined according to the target output of current season and the nutrient absorption per unit economic output in order to increase fertilizer use efficiency and planting benefits.

Keywords Tomato in greenhouse; Fertilization; Yield; Nutrient absorption; Nutrient inner efficiency

中國(guó)是世界第一大番茄生產(chǎn)國(guó)，番茄產(chǎn)業(yè)是我國(guó)蔬菜產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。2017年我國(guó)設(shè)施蔬菜面積達(dá)到393.33萬(wàn)hm2，其中設(shè)施番茄播種面積為77.81萬(wàn)hm2，占設(shè)施蔬菜種植面積的19.8%[1]。主要集中在山東、河北、河南、江蘇、廣東、云南等地。番茄屬高產(chǎn)型果菜，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，需肥量大，在設(shè)施栽培生產(chǎn)中，種植戶為追求高產(chǎn)，普遍進(jìn)行頻繁灌溉施肥。馬文奇等[2]對(duì)山東省160多戶設(shè)施蔬菜地養(yǎng)分用量的調(diào)查結(jié)果表明，該地區(qū)在設(shè)施番茄上氮、磷、鉀養(yǎng)分的平均投入量分別為3 500、3 000、2 250? kg/hm2，遠(yuǎn)高于番茄的養(yǎng)分吸收量。李俊良[3]、劉兆輝[4]等通過(guò)山東省設(shè)施蔬菜施肥及土壤養(yǎng)分情況研究也認(rèn)為，設(shè)施蔬菜施肥量很大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出作物的需求量。肥料施用量超過(guò)番茄生長(zhǎng)的養(yǎng)分需求量，會(huì)造成養(yǎng)分表觀利用率下降而出現(xiàn)盈余，盈余的養(yǎng)分一部分在土壤中殘留累積，另一部分則以不同途徑進(jìn)入大氣環(huán)境和水環(huán)境，使生態(tài)環(huán)境惡化[5，6]。宋效宗等對(duì)壽光市大田（小麥-玉米）、大棚（一年兩茬番茄）兩種不同種植體系下農(nóng)田灌溉水和農(nóng)村飲用水水井的定點(diǎn)跟蹤監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，大棚區(qū)農(nóng)村飲用水硝態(tài)氮含量超標(biāo)現(xiàn)象非常普遍，與WHO推薦飲用水上限（10 mg/L）相比超標(biāo)率為42.19%，集約化大棚蔬菜栽培模式已經(jīng)對(duì)農(nóng)村地下水造成了很大的硝態(tài)氮污染，對(duì)當(dāng)?shù)鼐用窠】禈?gòu)成了潛在威脅[7]。生產(chǎn)中盈余養(yǎng)分越多，對(duì)生態(tài)環(huán)境影響越嚴(yán)重。因此，明確作物養(yǎng)分需求規(guī)律，根據(jù)目標(biāo)產(chǎn)量計(jì)算養(yǎng)分總需求，對(duì)于指導(dǎo)合理肥料投入具有重要意義。本研究通過(guò)對(duì)山東省中部14個(gè)典型設(shè)施番茄種植戶種植管理情況的跟蹤調(diào)查記錄、樣品采集及化驗(yàn)檢測(cè)，明確養(yǎng)分投入、產(chǎn)量狀況，分析產(chǎn)量與養(yǎng)分吸收之間的關(guān)系，探究養(yǎng)分在設(shè)施番茄上的內(nèi)在效率及形成單位經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的各養(yǎng)分吸收量，為設(shè)施番茄科學(xué)施肥提供數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 調(diào)研與樣品采集

以山東省設(shè)施蔬菜種植區(qū)為研究區(qū)域，2017年10月下旬調(diào)研了壽光市稻田鎮(zhèn)、廣饒縣大王鎮(zhèn)、臨淄區(qū)皇城鎮(zhèn)典型番茄種植地區(qū)，這三個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)均為設(shè)施番茄集約化、規(guī)?；瘋鹘y(tǒng)種植區(qū)[8-10]，種植技術(shù)較為成熟，具有代表性。種植品種多為“齊達(dá)利”，其次為“大紅7845”，也有個(gè)別農(nóng)戶種植“迪利奧”“金鵬118”等品種，調(diào)查時(shí)大多處于秋冬茬番茄第一、二穗果果實(shí)膨大期。隨機(jī)選定14個(gè)種植番茄的設(shè)施溫室（其中壽光市7個(gè)、廣饒縣5個(gè)、臨淄區(qū)2個(gè)）進(jìn)行詳細(xì)記錄，采集每戶設(shè)施番茄種植密度、施肥、灌溉、抹叉等相關(guān)種植管理信息以及肥料樣品。到當(dāng)季番茄臨近收獲拉秧時(shí)（2018年1—2月）調(diào)研收集相應(yīng)設(shè)施番茄溫室的相關(guān)信息，并采集代表性設(shè)施番茄整株5株和土壤樣品，每個(gè)設(shè)施溫室采用9點(diǎn)取樣法采集0～30 cm土層的土壤樣品，混合制樣冷凍保存。

1.2 樣品處理與測(cè)定

有機(jī)肥樣品參照NY 525—2012測(cè)定氮磷鉀養(yǎng)分含量[11]。

土壤樣品測(cè)定銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀、pH值和鹽分含量等項(xiàng)目。土壤硝態(tài)氮、銨態(tài)氮：以2 mol/L KCl浸提鮮土后采用FIASTAR 5000流動(dòng)注射儀測(cè)定，同時(shí)測(cè)定土壤含水量;土壤有機(jī)質(zhì)：重鉻酸鉀容量法-外加熱法;土壤有效磷：NaHCO3浸提-鉬藍(lán)比色法;土壤速效鉀：NH4OAc浸提-火焰光度計(jì)法;土壤pH值：pHS-3酸度計(jì)測(cè)定（土液比1∶5）;土壤鹽分：重量法[12]。

設(shè)施番茄整株按經(jīng)濟(jì)（果實(shí)）和非經(jīng)濟(jì)部分（秸稈）分別稱重，利用四分法分別采取經(jīng)濟(jì)和非經(jīng)濟(jì)部分的樣品，稱鮮重，然后105℃殺青05 h，65℃烘干至恒重，記錄干重，計(jì)算含水量。取部分烘干樣品粉碎，采用濃H2SO4-H2O2消煮-蒸餾、定氮法測(cè)定植株全氮，釩鉬黃比色法測(cè)定植株全磷，火焰光度計(jì)法測(cè)定植株全鉀[12]。

1.3 有關(guān)指標(biāo)說(shuō)明及計(jì)算

施肥量折算純養(yǎng)分量，化肥、商品有機(jī)肥養(yǎng)分含量按包裝袋標(biāo)識(shí)計(jì)算。其他當(dāng)季施用有機(jī)肥盡量采集到肥料樣品進(jìn)行室內(nèi)分析化驗(yàn)，測(cè)定其養(yǎng)分含量;采集不到有機(jī)肥樣品的，其含量參照《中國(guó)有機(jī)肥料養(yǎng)分志》[13]、《中國(guó)肥料》[14]等資料，按肥料種類用統(tǒng)一數(shù)據(jù)計(jì)算。

經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量（t/hm2）即生物產(chǎn)量中的果實(shí)部分產(chǎn)量，由種植戶當(dāng)季整個(gè)溫室大棚實(shí)際收獲果實(shí)產(chǎn)量折算公頃產(chǎn)量。非經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量（t/hm2）即生物產(chǎn)量中秸稈部分的產(chǎn)量，由調(diào)查的抹叉量及采集的秸稈產(chǎn)量折算公頃產(chǎn)量。收獲指數(shù)=經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量/（經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量+非經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量）;

養(yǎng)分吸收量（kg/hm2）=經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量干重（kg/hm2）×養(yǎng)分含量（%）+非經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量干重（kg/hm2）×養(yǎng)分含量（%）;養(yǎng)分內(nèi)效率（IE，作物吸收單位養(yǎng)分所能生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量）=經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量（t）/養(yǎng)分吸收量（kg）[15，16];RIE，IE的倒數(shù)，即形成單位經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量（1 t）所吸收養(yǎng)分量（kg）。

2 結(jié)果與分析

2.1 設(shè)施番茄土壤養(yǎng)分狀況

調(diào)查結(jié)果（表1）表明，魯中地區(qū)設(shè)施番茄土壤有機(jī)質(zhì)、硝態(tài)氮、銨態(tài)氮、堿解氮、速效磷、速效鉀及鹽分的含量在不同農(nóng)戶間變異范圍較大。有機(jī)質(zhì)含量14.51～25.30 g/kg，平均19.81 g/kg，變異系數(shù)13.43%。硝態(tài)氮含量15.27～111.79 mg/kg，平均38.19 mg/kg，變異系數(shù)64.88%。銨態(tài)氮含量為0.27～6.21 mg/kg，平均2.47 mg/kg，變異系數(shù)65.12%。土壤有效磷含量為34.29～133.10 mg/kg，平均71.46 mg/kg，變異系數(shù)35.74%。土壤速效鉀含量為104.9～822.9 mg/kg，平均404.2 mg/kg，變異系數(shù)64.79%。鹽分含量0.04‰～2.01‰，平均1.01‰，變異系數(shù)5937%?？梢?jiàn)，土壤養(yǎng)分含量豐富，同時(shí)鹽分也屬于較高水平，顯然與設(shè)施栽培“高投入、高產(chǎn)出”模式下大量投入肥料有關(guān)。

2.2 設(shè)施番茄施肥現(xiàn)狀

從調(diào)查結(jié)果看，14個(gè)種植戶均在定植前施用了有機(jī)肥，有機(jī)肥種類有干雞糞、鵪鶉糞、豆粕肥、豬欄糞、鮮雞糞等，折算實(shí)物施用量3 000～150 000 kg/hm2，因有機(jī)肥的來(lái)源廣、種類多，不同農(nóng)戶間施用方案存在很大不同。根據(jù)氮磷鉀養(yǎng)分含量將有機(jī)肥和化肥投入折算純養(yǎng)分，從總的氮磷鉀養(yǎng)分投入量看， N投入量423.2～1 433.0 kg/hm2，平均878.0 kg/hm2，變異系數(shù)83.9%;P2O5投入量253.3～1 505.7 kg/hm2，平均693.5 kg/hm2，變異系數(shù)50.7%;K2O投入量285.4～1 588.9 kg/hm2，平均845.1 kg/hm2，變異系數(shù)35.6%。從不同養(yǎng)分的投入差異程度看，氮肥投入不同農(nóng)戶間的差異小于磷鉀肥。氮磷鉀總養(yǎng)分投入量961.9～3 699.0 kg/hm2，平均2 416.6 kg/hm2，變異系數(shù)40.2%。從各種植戶的有機(jī)、無(wú)機(jī)養(yǎng)分投入結(jié)構(gòu)看，有機(jī)養(yǎng)分投入占總養(yǎng)分投入的比例為6.0%～58.4%，平均35.8%。14個(gè)種植戶在設(shè)施番茄上氮磷鉀總養(yǎng)分平均投入比例為1∶0.81∶0.94（圖1）。

2.3 設(shè)施番茄生物產(chǎn)量及收獲指數(shù)

從調(diào)查結(jié)果（圖2）看，設(shè)施番茄經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量在不同農(nóng)戶間差異較大，最高達(dá)159.40 t/hm2，最低只有79.15 t/hm2，平均為114.36 t/hm2，變異系數(shù)22.03%。非經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量為18.10～55.79 t/hm2，平均33.56 t/hm2，變異系數(shù)32.94%。設(shè)施番茄的收獲指數(shù)為0.64～0.83，平均0.78，變異系數(shù)6.23%。

2.4 設(shè)施番茄養(yǎng)分吸收積累

設(shè)施番茄經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量部分含水量為94.0%～96.5%，平均95.5%，變異系數(shù)0.96%。N含量為1.57%～2.47%（干基計(jì)，下同），平均2.03%;P含量為0.32%～0.80%，平均0.51%;K含量為1.45%～2.98%，平均2.31%。非經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量部分含水量為81.7%～91.3%，平均86.7%，變異系數(shù)4.15%。N含量為1.91%～2.79%（干基計(jì)，下同），平均1.91%，P2O5含量為0.28%～0.70%，平均0.45%，K2O含量為2.19%～3.71%，平均3.08%。秋冬茬設(shè)施番茄不同營(yíng)養(yǎng)元素總吸收積累情況見(jiàn)圖3。

從不同農(nóng)戶番茄經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量與氮磷鉀養(yǎng)分吸收量的關(guān)系（圖4）看，各養(yǎng)分吸收量都有隨經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量增加而增加的趨勢(shì)，其中鉀的趨勢(shì)最為顯著，氮磷變異的幅度相對(duì)較大。從三種養(yǎng)分積累的絕對(duì)值看，鉀積累最多，其次為氮，磷最少。綜合14個(gè)種植戶結(jié)果，設(shè)施番茄N、P、K平均吸收比例為1∶0.24∶1.33。氮磷鉀養(yǎng)分在設(shè)施番茄上內(nèi)在效率（IE）分別為0.61、1.13、0.38 t/kg，換算RIE分別為1.68、0.94、2.69 kg/t，即每生產(chǎn)1 t番茄果實(shí)需要吸收N 1.68 kg、P2O5 0.94 kg、K2O 2.69 kg（圖5）。

3 討論與結(jié)論

設(shè)施番茄種植管理較為復(fù)雜，缺乏標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)和方法，各農(nóng)戶間種植經(jīng)驗(yàn)及技術(shù)水平不同，所以設(shè)施番茄肥料施用方面差異較大，但相對(duì)于番茄生長(zhǎng)養(yǎng)分需求整體上各戶肥料投入均為過(guò)量。由于番茄果實(shí)采收期較長(zhǎng)，產(chǎn)量高，土壤養(yǎng)分移出量大，需要充足的養(yǎng)分供應(yīng)才能保證植株的持續(xù)迅速生長(zhǎng)。菜農(nóng)為追求高產(chǎn)量、高收益，加大供肥強(qiáng)度，以提高作物吸收效率，雖然能夠獲得較高的果實(shí)產(chǎn)量，但是總的養(yǎng)分吸收利用率下降，導(dǎo)致養(yǎng)分盈余。從養(yǎng)分投入量看，本次調(diào)查結(jié)果顯示秋冬茬設(shè)施番茄N、P2O5、K2O總投入量分別為878.0、693.5、845.1 kg/hm2，低于1997年[4]、1998年[2]、2004年[4]、2010年[17]的調(diào)查結(jié)果，說(shuō)明種植戶的施肥技術(shù)有了改進(jìn)和提升。測(cè)土配方施肥技術(shù)的推廣、化肥使用量零增長(zhǎng)行動(dòng)方案的實(shí)施等有力推動(dòng)了生產(chǎn)中合理施肥、科學(xué)施肥。水溶肥、水肥一體化等各類新產(chǎn)品、新技術(shù)的應(yīng)用體現(xiàn)出了一定的效果。但養(yǎng)分投入量仍遠(yuǎn)高于番茄生長(zhǎng)吸收量，而且不同農(nóng)戶間差異較大，需要進(jìn)一步優(yōu)化和改進(jìn)。從施肥結(jié)構(gòu)上看，各種植戶均施用了有機(jī)肥，說(shuō)明設(shè)施蔬菜種植戶對(duì)有機(jī)肥的認(rèn)可度高，有機(jī)-無(wú)機(jī)肥配施技術(shù)普遍[18]。本研究中當(dāng)季養(yǎng)分計(jì)算投入按有機(jī)肥投入量和養(yǎng)分含量進(jìn)行折算，但有機(jī)肥養(yǎng)分釋放速度慢，并非當(dāng)季全部釋放，有相當(dāng)部分的養(yǎng)分在下一季或更久才釋放，在本研究中為統(tǒng)計(jì)總養(yǎng)分投入按全部養(yǎng)分進(jìn)行折算，但建議在實(shí)際生產(chǎn)中計(jì)算有機(jī)肥當(dāng)季養(yǎng)分投入時(shí)考慮其養(yǎng)分的當(dāng)季釋放率。

通過(guò)本研究計(jì)算得出設(shè)施番茄對(duì)于N、P、K的吸收比例為1∶0.24∶1.33，與劉中良等[19]通過(guò)盆栽試驗(yàn)得出的試驗(yàn)結(jié)果接近，即鉀吸收量最高，其次為氮和磷。本次調(diào)查結(jié)果顯示，設(shè)施番茄上總施肥量N∶P2O5∶K2O比例為1∶0.81∶0.94，與江麗華等[20]在聊城、濰坊、濟(jì)南地區(qū)調(diào)查的結(jié)果基本一致，存在P2O5的投入比例過(guò)高，K2O明顯不足的問(wèn)題。所以在設(shè)施番茄肥料投入時(shí)應(yīng)注意氮磷鉀的合理配比，適當(dāng)提高鉀的比例。經(jīng)計(jì)算分析得出形成1 t設(shè)施番茄需要N為 1.16～2.16 kg，平均1.68 kg;P2O5為0.60～1.19 kg，平均0.94 kg;K2O為2.24～3.13 kg，平均2.69 kg。據(jù)此可計(jì)算出當(dāng)季不同目標(biāo)產(chǎn)量下各養(yǎng)分的需求量作為確定施肥用量的參考。因施入的肥料養(yǎng)分并不是全部被番茄生長(zhǎng)吸收，在明確養(yǎng)分吸收總量的情況下，應(yīng)盡量提高肥料利用率，減少肥料投入，以實(shí)現(xiàn)作物產(chǎn)量提高、品質(zhì)改善及經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

當(dāng)前設(shè)施番茄生產(chǎn)上的養(yǎng)分投入量遠(yuǎn)超其需求量，養(yǎng)分比例上磷偏高，而氮鉀不足;可根據(jù)當(dāng)季目標(biāo)產(chǎn)量和形成單位經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的養(yǎng)分吸收量，結(jié)合肥料當(dāng)季利用率合理確定施肥種類和數(shù)量，以提高肥料利用率和種植效益。

參 考 文 獻(xiàn)：

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