化肥減施對設(shè)施蔬菜土壤微量元素有效性的影響

代雪賓，李曉衡，田秀平，董家僖

化肥減施對設(shè)施蔬菜土壤微量元素有效性的影響

代雪賓1，李曉衡2，田秀平1，通信作者，董家僖1

（1.天津農(nóng)學(xué)院 農(nóng)學(xué)與資源環(huán)境學(xué)院，天津 300392；2.天津市薊州區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展服務(wù)中心，天津 301914）

為探討化肥減施對設(shè)施蔬菜土壤中微量元素有效性的影響，在天津市水高莊村和小沙窩村大棚內(nèi)，在施用有機(jī)肥的基礎(chǔ)上，通過減施化肥研究設(shè)施大棚土壤中有效態(tài)Fe、Mn、Cu含量的變化，為設(shè)施蔬菜合理施肥提供參考。結(jié)果表明：水高莊村冬瓜棚和小沙窩村芹菜棚土壤中有效Fe含量均以化肥減施10%處理最高，化肥減施25%處理最低，小沙窩村番茄棚土壤中有效態(tài)Fe含量以化肥減施25%處理最高；水高莊村冬瓜棚和小沙窩村芹菜棚土壤中有效Mn含量均以化肥減施25%處理最高，小沙窩村番茄棚以化肥減施35%最高；3個日光大棚土壤中有效Cu含量均以化肥不減施處理最低。

化肥減施；設(shè)施蔬菜；土壤；有效態(tài)Fe、Mn、Cu

目前，我國是世界上生產(chǎn)和消費化肥數(shù)量最多的國家，化肥消費量占世界總消費量的34%左右[1]。過量施用化肥不但導(dǎo)致大氣、土壤、水體等環(huán)境污染，而且造成肥料利用率低，土壤等自然資源效率和生產(chǎn)潛力得不到應(yīng)有的發(fā)揮。設(shè)施菜地是一類化學(xué)資源高投入和蔬菜高產(chǎn)出的特殊農(nóng)田，普遍存在施肥過量和施肥結(jié)構(gòu)不合理等問題。石生偉等認(rèn)為，天津市設(shè)施菜地施肥以基施為主，化肥基施比例偏高，追肥養(yǎng)分比例過低，養(yǎng)分總量過量施用現(xiàn)象普遍[2]。2005年農(nóng)業(yè)部制訂了《到2020年化肥使用量零增長行動方案》，并在全國開展化肥減量增效試驗示范推廣工作，取得了顯著成果。研究表明，在滿足作物需求前提下減施化肥不但節(jié)約成本，還可有效提高番茄產(chǎn)量，改善番茄品質(zhì)[3]?；蕼p施和有機(jī)肥增施是提高辣椒產(chǎn)量及果實品質(zhì)的關(guān)鍵途徑之一，化肥減施50%和有機(jī)肥增施50%是促進(jìn)黃壤土辣椒栽培增產(chǎn)提質(zhì)的推薦施肥措施[4]?；蕼p施25%并配施菌肥能維持穩(wěn)定的氮礦化量，并提高產(chǎn)量及其構(gòu)成因素[5]。岳露等在研究化肥減施對天津市設(shè)施大棚芹菜生長影響中發(fā)現(xiàn)，化肥減施35%并未影響到土壤大量養(yǎng)分的有效性[6]。楊愛玉等[7]認(rèn)為，全部施用化肥使土壤中微量元素有效含量降低，減施化肥可使土壤微量元素有效含量大大增加。一方面是因為化肥減施能夠減少土壤板結(jié)，增加土壤的大、中孔隙度，改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，使土壤蓄水保肥能力顯著增加[8]。同時，葉協(xié)鋒等[9]研究發(fā)現(xiàn)，在滿足作物基本生理需求的同時，減少化肥施用量可使土壤中的酶活性、土壤肥力水平以及微量元素含量顯著增加。李軍營等[10]認(rèn)為，減施一定比例化肥能夠改變土壤的pH、EC、CEC值，從而改變微量元素的有效性。

目前，有關(guān)化肥施用量對天津設(shè)施蔬菜影響的研究主要集中在產(chǎn)量、品質(zhì)及土壤大量元素和化學(xué)指標(biāo)等方面，對土壤微量元素的影響則未見報道。土壤中Fe、Mn、Cu等微量元素在植物生長發(fā)育過程中起著重要作用[11]。這些微量元素不僅是植物體的重要組成部分，也參與激素和酶的合成，為植物代謝提供原料[12]。人類如果長期食用缺乏重要微量元素的食材，會給身體健康帶來潛在威脅[13]。鑒于此，本試驗在施入等量有機(jī)肥的基礎(chǔ)上，設(shè)置不同化肥減施比例，研究化肥減施對3種設(shè)施蔬菜土壤中有效態(tài)Fe、Mn、Cu含量的影響，為設(shè)施蔬菜合理施肥提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況及供試材料

試驗在天津市西青區(qū)水高莊村和小沙窩村3個日光蔬菜大棚內(nèi)進(jìn)行。其中，水高莊村日光大棚1個，代號SDG，面積為930 m2，供試蔬菜為冬瓜（‘農(nóng)樂’）；小沙窩村日光大棚2個，代號為XFQ和XQC，面積分別為480、456 m2，供試蔬菜分別為番茄（‘杠9’）和芹菜（‘雅士’）。3個日光大棚土壤均為潮土，0～30cm土壤養(yǎng)分含量見表1。供試商品有機(jī)肥：恒潤（天津）生物科技開發(fā)有限公司生產(chǎn)的精制有機(jī)肥N＋P2O5＋K2O≥5%，有機(jī)質(zhì)≥45%；供試化肥：基肥為立德牌16-16-16復(fù)合肥，追肥為芭田15-10-23復(fù)合肥。

表1 試驗田0～30 cm土壤養(yǎng)分含量

1.2 試驗設(shè)計

SDG大棚：2017年12月中旬開始育苗，2018年２月１日移栽定植。栽培方式為傳統(tǒng)畦栽，行距70cm，株距40cm。XFQ大棚：2018年1月25日開始育苗，2018年2月6日整地，施入基肥，2月10日移栽定植。栽培方式為傳統(tǒng)畦栽，行距50cm，株距40cm。XQC大棚：2017年12月中旬開始育苗，2018年１月18日整地，施入基肥，移栽定植。3個大棚均采用棚內(nèi)小區(qū)試驗，SDG、XFQ和XQC小區(qū)面積分別為62、40和38m2，在基施等量有機(jī)肥基礎(chǔ)上，設(shè)4種基施化肥處理，3次重復(fù)，施肥量見表2。追肥是在蔬菜生長過程中分次施入土壤，SDG大棚追肥分3次施入土壤，每次每小區(qū)用量1.28kg；XFQ大棚追肥分4次施入土壤，每次每小區(qū)用量0.9kg；XQC大棚追肥分2次施入土壤，每次每小區(qū)用量0.9kg。

表2 試驗小區(qū)基肥用量 kg/hm2

1.3 取樣和測定方法

分別于蔬菜種植前和蔬菜收獲后，采用多點法在每個試驗小區(qū)取混合土樣，風(fēng)干后，測定土壤中基礎(chǔ)養(yǎng)分含量和有效態(tài)Fe、Mn、Cu含量。基礎(chǔ)養(yǎng)分含量采用常規(guī)法測定，有效態(tài)Fe、Mn和Cu含量采用DTPA浸提-原子吸收法測定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel2003和Origin9.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與作圖，采用SPSS22.0統(tǒng)計軟件Duncan’s方法進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 化肥減施對設(shè)施蔬菜土壤中有效態(tài)Fe的影響

采用國家微量元素分級標(biāo)準(zhǔn)對土壤中有效態(tài)Fe、Mn和Cu含量進(jìn)行分級[14]。從圖1可以看出，土壤中有效態(tài)Fe含量豐富，在施用有機(jī)肥情況下，化肥減施土壤中有效態(tài)Fe含量不同。SDG大棚各處理土壤中有效態(tài)Fe含量從高到低依次為DHD（17.37mg/kg）＞GHD（16.90mg/kg）＞CKD（16.76mg/kg）＞ZHD（15.69mg/kg），DHD、GHD、CKD處理間差異不顯著，但都顯著高于ZHD處理；XFQ大棚各處理土壤中有效態(tài)Fe含量從高到低依次為GHF（16.27mg/kg）＞DHF（16.05mg/kg）＞ZHF（15.85mg/kg）＞CKF（15.49mg/kg），各處理間差異不顯著；XQC大棚各處理土壤中有效態(tài)Fe含量從高到低依次為DHQ（16.20mg/kg）＞CKQ（15.61mg/kg）＞GHQ（15.45mg/kg）＞ZHQ（14.48mg/kg），DHQ處理顯著高于ZHQ處理，其他處理間差異不顯著。

注：不同小寫字母代表處理間差異顯著（＜0.05）。下同

2.2 化肥減施對設(shè)施蔬菜土壤中有效態(tài)Mn的影響

由圖2可知，SDG大棚土壤中有效態(tài)Mn含量較低，不同處理高低順序依次為DHD（9.22mg/kg）＞CKD（8.96mg/kg）＞ZHD（8.03mg/kg）＞GHD（6.81mg/kg），其中，DHD和CKD處理顯著高于GHD處理，ZHD和CKD、DHD、GHD處理間差異不顯著；XFQ大棚土壤中有效態(tài)Mn含量處于中等水平，其中，GHF處理顯著高于DHF處理，而CKF、DHF、GHF處理間差異不顯著；XQC大棚不同處理土壤中有效態(tài)Mn含量處于中等到豐富之間，其中，DHQ處理顯著高于CKQ和ZHQ處理，而與GHQ處理間差異不顯著。

2.3 化肥減施對設(shè)施蔬菜土壤中有效態(tài)Cu的影響

如圖3所示，SDG大棚土壤中有效態(tài)Cu含量處于中等水平，其中，ZHD處理最高，為0.87mg/kg，較CKD處理提高了1.78倍，CKD最低，DHD、GHD、CKD處理間無顯著差異；XFQ大棚土壤中有效態(tài)Cu含量處于中等到豐富之間，ZHF（1.12mg/kg）和GHF（1.08mg/kg）處理有效態(tài)Cu含量達(dá)豐富水平，兩者間差異不顯著，顯著高于CKF處理；XQC大棚土壤中有效態(tài)Cu含量處于豐富水平，化肥減施處理均高于不減施處理，有效態(tài)Cu含量高低依次為GHQ（1.57mg/kg）＞ZHQ（1.41mg/kg）＞DHQ（1.11mg/kg）＞CKQ（1.03mg/kg），處理間差異不顯著。

3 討論與結(jié)論

在施用一定量有機(jī)肥、減施一定比例化肥情況下，3個日光大棚土壤中有效態(tài)Fe含量都較高；水高莊村冬瓜棚土壤中有效態(tài)Mn含量不足，有效態(tài)Cu含量處于中等到豐富之間；小沙窩村番茄棚土壤中有效態(tài)Mn含量處于中等水平，有效態(tài)Cu含量較高；小沙窩村芹菜棚土壤有效態(tài)Mn含量處于中等到豐富之間，有效態(tài)Cu含量處于中等水平。3個日光大棚土壤有效態(tài)Cu含量均以化肥不減施處理最低，這與ZHANG等[15]研究結(jié)果一致，其研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)化肥減施處理土壤中的有效態(tài)Mn含量增加，并證明了化肥減施會改變土壤的某些特性，從而在提高微量元素有效性方面發(fā)揮著重要作用。方梅存[16]、金書泰等[17]研究也證明了化肥減施可顯著增加土壤中Cu的有效性。3個日光大棚土壤中有效態(tài)Fe和Mn含量在不同化肥處理中表現(xiàn)不同，含量也不同，且沒有規(guī)律可尋。分析原因可能是（1）本試驗中沒有補充微量元素化肥，基肥和追肥都是氮磷鉀化肥，減少氮磷鉀化肥使用并不能改變土壤微量元素的總量，只能通過施用氮磷鉀化肥改變土壤pH來影響微量元素的有效性；（2）本試驗在不同處理中基施了一定量有機(jī)肥料，有機(jī)肥料是全肥，施入土壤可增加土壤全量和有效態(tài)微量元素含量，有機(jī)肥在分解過程中也會改變土壤化學(xué)性質(zhì)，從而改變微量元素的有效性；（3）土壤中微量元素有效性受很多因素影響，其中受土壤pH影響較大。研究表明[18-19]，土壤中Fe、Cu、Mn、Zn等有效性與pH呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，即pH越低，有效性越高。本研究中3個日光大棚土壤pH都較高，降低了土壤中Fe、Cu、Mn元素的有效性。建議采用合適的施肥或改土方式降低土壤pH，可采用施用生理酸性肥料、木醋液或增加有機(jī)肥用量，有機(jī)肥除了補充土壤中微量元素含量外，還可分解產(chǎn)生有機(jī)酸降低土壤pH，增加Fe、Cu、Mn元素的有效性。

通過化肥減施對設(shè)施蔬菜土壤中有效態(tài)Fe、Cu和Mn含量影響研究發(fā)現(xiàn)，在補充有機(jī)肥情況下，減施不同比例化肥對土壤有效態(tài)Fe、Cu、Mn含量影響不同，在3個供試大棚中有效Cu含量均以化肥不減施處理最低；水高莊村冬瓜棚和小沙窩村芹菜棚土壤中有效Fe含量均以化肥減施10%處理最高，化肥減施25%處理最低，而小沙窩村番茄棚中則以化肥減施25%處理最高；水高莊村冬瓜棚和小沙窩村芹菜棚土壤中有效Mn含量均以化肥減施25%處理最高，小沙窩村番茄棚則以化肥減施35%最高。

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Effect of chemical fertilizer reduction on the availability of microelement in facilities vegetable soil

Dai Xuebin1, Li Xiaoheng2, TianXiuping1,Corresponding Author, Dong Jiaxi1

（1. College of Agronomy and Resource Environment, Tianjin Agricultural University, Tianjin 300392, China；2. Tianjin Jizhou Agricultural Development Service Center, Tianjin 301914, China）

In order to study whether reducing the amount of chemical fertilizers will affect the availability of microelement in the facilities vegetable soil, the change of available Fe, Mn and Cu contents in the soil of the facilities vegetable of Shuigaozhuang and Xiaoshawo village of Tianjin were studied by reducing fertilizer application on the basis of applying organic fertilizer, so as to provide reference for rational fertilization of facilities vegetable. The results indicated that the available Fe content was the highest in the 10%chemical fertilizer reductiontreatments, and was the lowest in the 25%chemical fertilizer reductiontreatments both in thesoil of the winter melon shed in Shuigaozhuang and the celery shed in Xiaoshawo; the available Fe content was the highest in the 25%chemical fertilizer reduction treatment in the soil of the tomato shed in Xiaoshawo; the winter melon shed in Shuigaozhuang village and the celery shed in Xiaoshawo had the highest available Mn content when the chemical fertilizer was reduced by 25%, while the tomato shed in Xiaoshawo when reduced by 35%. The available Cu content in the soil of the three vegetable sheds was the lowest with no chemical fertilizer reduction.

chemical fertilizer reduction; facility vegetables; soil; available Fe, Mn, Cu

1008-5394（2021）03-0001-05

10.19640/j.cnki.jtau.2021.03.001

S606；S626

A

2020-07-13

國家重點研發(fā)計劃項目（2018YFD0800405）

代雪賓（1996—），女，碩士在讀，主要從事作物營養(yǎng)與栽培工作。E-mail：dxb134567@163.com。

田秀平（1965—），女，教授，博士，主要從事土壤和植物營養(yǎng)學(xué)的教學(xué)和科研工作。E-mail：tian5418@sina.com。

責(zé)任編輯：宗淑萍