施肥模式对蔬菜产量,硝酸盐含量及模拟土柱氮磷淋失的影响

1、生态与农村环境学报2009,25(2):68-73JournalofEcologyandRuralEnvironment施肥模式对蔬菜产量、硝酸盐含量及模拟土柱氮磷淋失的影响黄东风1,2,王果,李卫华,邱孝煊(1.福建省农业科学院土壤肥料研究所,福建福州350013;2.福建农林大学211资源与环境学院,福建福州350002)摘要:采用模拟土柱试验方法,通过连续种植2茬蔬菜,7即(基施),化肥(基、追肥各半),化肥+双氰胺(基施),化肥+双氰胺,(),有机肥(基施)对蔬菜产量、,“化肥+双氰胺(基施)”和“有机肥(基施)”2种施肥模式,还能明显减少蔬菜种植期间模拟土柱硝态氮、铵态,从而有效减少

2、菜地土壤的氮、磷对地下水造成的农业面源污染。关键词:;产量;硝酸盐含量;氮磷淋失中图分类号:S63413;S15714+1;S147135文献标识码:A文章编号:1673-4831(2009)02-0068-06EffectofFertilizationPatternonYieldandNitrateContentofVegetables,andLossofNitrogenandPhosphorusinSimulatedSoilColumn.HUANGDong2feng1,2211,WANGGuo,LIWei2hua,QIUXiao2xuan(1.InstituteofSoilandFerti

3、lizer,FujianAcademyofAgriculturalSciences,Fuzhou350013,China;2.CollegeofResourcesandEnvironment,FujianAgricultureandForestryUniversity,Fuzhou350002,China)Abstract:Afertilizationexperimentwascarriedoutontwocroppingofvegetablesgrowinginsimulatedsoilcolumn.Theexperimentwasdesignedtohave7fertilizationpa

4、tternsi.e.(1)CKornofertilizer,(2)chemicalfertilizerappliedasbasaldressing,(3)chemicalfertilizerappliedhalfasbasaldressingandhalfasside2dressing,(4)chemicalfertilizeranddicyandiamideappliedasbasaldressing,(5)chemicalfertilizeranddicyandiamideappliedhalfasbasaldressingandhalfasside2dressing,(6)chemica

5、lfertilizerandorganicmanure(halfandhalfonNbasis),and(7)organicmanureappliedasbasaldressingtotesteffectofdifferentfertilizationpatternsonyieldandnitratecontentofthevegetables,andlossofnitrogenandphosphorusfromthesimulatedsoilcolumn.ResultsshowthatPattern4andPattern7notonlyproducedhigh2eryieldofvegeta

6、blesthatwerelowerinnitratecontent,butalsosignificantlyreducedleachinglossofnitrate2nitrogen,am2monia2nitrogenandwater2solublephosphorusfromthesoilcolumn.Consequently,thefindingscanbeusedtoeffectivelyalleviateagriculturalnon2pointsourceNandPpollutionfromvegetablefieldstoundergroundwaterbodies.Keyword

7、s:vegetable;fertilizationpattern;yield;nitratecontent;lossofnitrogenandphosphorus过量或不合理施肥对地表水和地下水的污染问1-6题已经被国内外学者所关注。由于氮、磷污染物随渗漏水淋溶损失机理的复杂性以及作物生长发育与土壤条件的区域性,目前虽然对农田氮、磷淋失7-8影响因素的研究已有报道,但关于不同施肥措施与作物产量、品质及其农田氮、磷淋失的定量研究9-10报道不多。因此,笔者以农业面源污染风险极高的菜地土壤为研究对象,通过网室模拟土柱试验对此开展研究,为保障蔬菜食品安全,从源头上控制菜地农业面源污染提供科学依据。模

8、拟网室内,土壤类型为灰黄泥菜园土,土壤肥力中等。设计7种不同施肥模式,即:(1)不施肥(对照),(2)化肥(基施),(3)化肥(基、追肥各半),(4)化肥+双氰胺(基施),(5)化肥+双氰胺(基、追肥各半),(6)化肥+有机肥(N各半),(7)有机肥(基施);分别用(1)NF、(2)CF1、(3)CF2、(4)CFD1、(5)CFD2、(6)COF、(7)OF表示。每处理重复3次。其中CF1为试验区当地农户的习惯施肥方式,OF为有机蔬菜的习惯施肥方式。试验以等氮施用量为基础,兼顾氮磷钾养分平衡。所用肥料及氮肥基金项目:福建省自然科学基金(2006J0249,U0650005);福建省科技厅重点

9、项目(2007T0015)收稿日期:2008-08-011材料与方法111试验设计试验布置在福建省农业科学院土壤肥料研究所第2期黄东风等:施肥模式对蔬菜产量、硝酸盐含量及模拟土柱氮磷淋失的影响-1增效剂品种如下:尿素(含N460gkg)、磷酸一-1-1铵(含N100gkg,含P2O5500gkg)、氯化钾69施肥管理情况如下:第1茬,小白菜(Brassicarapachinensis),清江白菜,种子由福建榕樟种子有限公司提供,2007年3月30日播种,4月29日追肥,5月28日上午采收、考种、测产并测定植株硝酸盐含量;第2茬,蕹菜(IpomoeaaquaticaForsk),泰国双斧,旱生,

10、是我国夏秋季节主栽绿叶菜之一,种子由福州春晓种苗有限公司提供,2007月11日播种,7月5,723、测产并测定植株(含K2O600gkg-1),双氰胺(硝化抑制剂,含N670gkg-1-1);农地乐牌精制有机肥(含N9g-1-1kg、P2O52219gkg、K2O614gkg,福建省农业科学院土壤肥料研究所农普农化服务公司生产)。尿素和双氰胺施用量及基、追肥比例按试验设计施用,磷酸一铵、氯化钾和有机肥均作为基肥施用。每茬蔬菜各试验土柱的施肥情况见表1。在每个试验土柱上依次种植2茬蔬菜,表1Table1Varietytzersappliedtoeachcropofvegetableineachs

11、oilcolumnundereachfertilizerpatterng处理NFCF1CF2CFD1CFD2COFOFN11623N11623N11540N11540N01882N01141,P2O501706N01141,P2O501706N01141,P2O501706N01141,P2O501706K2O01882K2O01882K2O01882K2O01882K2O01254N01083N01083N01882,P2O521244,K2O01627N11764,P2O541488,K2O11254尿素磷酸一铵氯化钾双氰胺有机肥NF不施肥;CF1化肥(基施);CF2化肥(基、追肥各半);

12、CFD1化肥+双氰胺(基施);CFD2化肥+双氰胺(基、追肥各半);COF化肥+有机肥(N各半);OF有机肥(基施)。112试验土柱制作、模拟降雨量及样品采集取典型灰黄泥菜园土020、2040、4060cm土层土样,分别风干过5mm孔径筛,然后分层装入PVC管(直径25cm、高68cm)并层层压实,每层(20cm)装风干土样1215kg,每个土柱总计装风干土样3715kg。土壤的基本理化性状见表2。用水泥钢丝将PVC管底部封死,并在封底上装直径116cm的塑料管,在塑料管上套6cm长的橡胶管,并用弹簧铁夹子夹紧橡胶管出口以控制渗漏水的流出。在排水管顶端加1层细密(20mm)的尼龙表2土柱各层土

13、壤样品基本理化性状布,其上覆盖1层12cm厚的细石英砂(粒径为1-12mm,经210molL稀硫酸浸泡过夜并用自来水洗净,在砂粒与土壤接触面也加1层细密的尼龙布,土壤表面与土柱顶端有8cm空间可供浇灌。土样层层压实装毕,尽量保持其容重与田间土壤一致。用去离子水浇至土柱水分达到田间持水量后放置4个月,而后种植蔬菜。试验期间每天(淋溶试验当天除外)用200mL去离子水浇灌以保持土柱表层土壤湿润,以利蔬菜正常生长。Table2Basicphysico2chemicalpropertiesofeachsoillayerinthesoilcolumn土层/cm02020404060有机质/(-1)181

14、75816317101全氮/(-1)116571114101909全磷/(-1)015130149401371全钾/(-1)141394141568131160有效氮/(-1)1301000781284511756有效磷/(-1)2616371104127有效钾/(-1)241892418924164CEC/(-1)811547152771698pH419951626134在蔬菜种植期间,于2007年4月26日、5月10日、6月27日、7月17日共进行4次淋溶试验,每次每个土柱浇灌去离子水量分别为4000、2500、1750、7000mL,折算成降雨量分别为81163、生态与农村环境学报第25

15、卷7051102、35171、142186mm。淋溶试验于当天下午15:30开始,用500mL量筒(精确度为1mL)准确方法测定。数据处理采用SPSS和Excel软件。量取每次模拟降雨量所需要的去离子水,分次缓慢浇灌,至19:30浇灌完毕,历时4h。用500mL纯净水瓶(于试验前用去离子水洗净并晾干)收集渗漏水,并于次日8:30分别收集每个土柱的渗漏水,用量筒(精确度为1mL)准确量取。若1个土柱的渗漏水量超过500mL,则将收集到的多瓶水样混匀,取500mL作为实验室分析水样;若渗漏水不足500mL,则全部作为实验室分析水样主要农艺性状考察、,1132结果与分析211不同施肥模式对蔬菜产量的

16、影响不同施肥模式下的蔬菜产量见表3。由表3可见,与不施肥处理(NF)相比,其他几种施肥模式对2118765和91108和kghm-2,提高幅237161%。不同施肥模式对蔬菜产量的提高作用,小白菜为:OFCOFCFD1CF1CF2CFD2NF;蕹菜为:CFD1OFCFD2CF2COFCF1NF。方差分析结果显示,对小白11,硝态氮采用紫外分光光度法测定,铵态氮采用靛酚蓝比色法测定,水溶性总磷采用过硫酸钾消解-钼锑抗分光光度法测定;蔬菜硝酸盐含量采用水果、蔬菜及其制品亚硝(GB/T1540194)中的酸盐和硝酸盐含量的测定表3不同施肥模式对蔬菜产量的影响Table3Effectoffertili

17、zationpatternonyieldofvegetables处理NFCF1CF2CFD1CFD2COFOF菜产量的增加效果,OF与COF之间的差异不显著,但显著优于其他几种施肥模式(PCF1CFD1COFCFD2NFOF;蕹菜为:CF1COFCF2OFCFD2NFCFD1。与CF1处理相比,其他几种施肥模式可减少小-1白菜硝酸盐含量266838mgkg,减少幅度为10189%34131%(CF2除外);可减少蕹菜硝酸盐含量48544mgkg,减少幅度为3151%39162%。方-1肥中的速效养分已能满足蔬菜生长的需要;另一方面,由于供试有机肥的磷含量较高,在等氮施用情况下,其P2O5的投入

18、量也明显提高(OF处理是COF处理的2倍),从而促进蔬菜的生长。双氰胺作为硝化抑制剂在农业上的应用已经较为普遍,其与氮肥配合施用对蔬菜产量的提高效果已被试验所证明。试验结果还显示,化肥+双氰胺(基施)(CFD1)比基、追肥各半(CFD2)更有利于蔬菜产量的提高。9,12差分析结果显示,对小白菜植株硝酸盐的累积效果,CF2、CF1与CFD1、COF、CFD2处理之间的差异不显著,第2期黄东风等:施肥模式对蔬菜产量、硝酸盐含量及模拟土柱氮磷淋失的影响71但极显著高于NF、OF处理;对蕹菜植株硝酸盐的累积效果,CF1、COF、CF2、OF、CFD2处理之间的差异不显著,但显著高于NF和CFD1处理。

19、施用有机肥降低蔬菜植株硝酸盐含量的原因可能是有机肥料中的氮素释放较慢,并含有较多酚、糖、醛类化合物及羧基,可吸附+和固定肥料中的NH4,降低土壤溶液中的NH4浓度,避免蔬菜过多吸收氮素,有效降低硝酸盐在蔬菜体内的累积;同时抑制NH4的硝化作用,减少NO32N的形+-213不同施肥模式对蔬菜种植期间模拟土柱渗漏水硝态氮和铵态氮淋失的影响不同施肥模式下蔬菜种植期间模拟土柱渗漏水淋失的硝态氮和铵态氮量见表4。由表4可知,2茬蔬菜种植期间,不同施肥模式下每根模拟土柱通过渗漏水淋溶损失的硝态氮量为1810245157mg,占硝态氮、188%98170%;。几种不同施肥模、铵态CF1NFCF2CFD2OF

20、与CF1处理相比,其他几种施肥模式(COF除外)每土柱可减少硝态氮、铵态氮淋失量418721135mg,减少幅度为12119%53144%,折合减少成,从而有效地降低蔬菜对硝态氮的吸收。在本试验条件下,单施有机肥处理(OF)酸盐含量,高有关。,供应有关,而随供磷、钾量的提高而降低。钾含量高时硝态氮能很快被转化为合成氨基酸的原料;磷含量高时有利于硝酸根转化为合16成氨基酸的原料,对降低硝酸盐含量很有帮助。由此可见,施肥是导致蔬菜硝酸盐含量提高的重要原因之一,通过合理的施肥措施可以有效减少蔬菜植株硝17-19酸盐的累积。双氰胺(硝化抑制剂)降低蔬菜体内硝酸盐,其原因是硝化抑制剂可抑制土壤NH42N

21、向+14硝态氮、铵态氮淋失总量9934357ghm。方差分析结果显示,对减少硝态氮、铵态氮淋失量的效果,CFD1和OF处理较佳,显著高于COF处理,但与CF1、NF、CF2、CFD2处理之间的差异未达到显著性水平。OF处理能够减少蔬菜种植期间硝态氮、铵态氮淋失量的原因可能是:(1)该处理蔬菜生物产量明显高于其他处理,蔬菜从土壤中吸收较多的氮,从而减少土壤氮素的累积,降低氮素的淋失风险;(2)有机肥的施用激发土壤微生物量的增加,土壤微生物吸收固定部分氮素;(3)有机肥对土壤中氮素有20硝化抑制作用。添加硝化抑制剂(双氰胺)能够减少蔬菜种植期间土壤氮淋失的原因可能与其延缓+-土壤NH42N向NO3

22、2N转化,提高氮肥的利用效率,从而减少土壤中氮素的淋失有关。由此可见,化肥+双氰胺(基施)(CFD1)和有机肥(基施)(OF)是减少模拟土柱渗漏水中硝态氮、铵态氮淋失的有效施肥措施。214不同施肥模式对蔬菜种植期间模拟土柱渗漏水水溶性磷淋失的影响蔬菜种植期间不同施肥模式模拟土柱渗漏水水溶性磷淋失量见表5。由表5可见,种植2茬蔬菜,几种不同施肥模式下模拟土柱通过渗漏水淋溶损失的水溶性磷为每土柱0183621171mg,折合淋失-2量1701744311ghm;7种不同施肥模式下淋溶损失的水溶性磷依次为CF2NFCF1OFCFD1COFCFD2,与CF1相比,其他几种不同施肥模式(除CF2和NF外

23、)每土柱可减少水溶性磷淋失量0112901315mg,减少幅度为11121%-227137%,折合减少26146414ghm。方差分析结果显示,就对减少蔬菜种植期间模拟土柱渗漏水-2NO32N氧化,使氮肥较长时间地以NH42N形态保留-+在土壤中,减少土壤NO32N累积,从而减少蔬菜对土-壤中NO32N的吸收。-NF不施肥;CF1化肥(基施);CF2化肥(基、追肥各半);CFD1化肥+双氰胺(基施);CFD2化肥+双氰胺(基、追肥各半);COF化肥+有机肥(N各半);OF有机肥(基施)。=0105各处理间英文大、小写字母不同分别表示=0101、水平上差异显著,LSD法。图1不同施肥模式对蔬菜硝

24、酸盐含量的影响Fig.1Effectoffertilizationpatternonnitrateconcentrationinvegetables生态与农村环境学报第25卷72水溶性磷淋失量的效果而言,CFD2、COF、CFD1、OF与CF1、NF之间的差异不显著,但前4种施肥模式均显著优于CF2。由此可见,“化肥(基、追肥各(CF2)的施肥模式明显增加了模拟土柱渗漏水半)”的水溶性磷淋失量,故在蔬菜生产中应该避免使用该模式;而其他几种施肥模式与不施肥(NF)处理的水溶性磷淋失量差别不大,其原因有待进一步研究。表4不同施肥模式对模拟土柱渗漏水硝态氮和铵态氮淋失量的影响(2茬合计)Table4

25、Effectoffertilizationpatternonleachinglossofnitrate2Nandammonia2Ninleachatewafromthesimulatedsoilcolumn(totalof2croppingofvegetables)处理NFCF1CF2CFD1CFD2COFOF每土柱硝态氮淋失量/mg341381411639103182310221885544515727162201562198每土柱铵态氮淋失量/010104501580112015001120160012201780135/10814137ab391958112ab311653136ab18

26、1602160b271385161ab4611727184a211343132b折合值/(-2)71602933815316586459742379653155871144942356814355678NF不施肥;CF1化肥(基施);CF2化肥(基、追肥各半);CFD1化肥+双氰胺(基施);CFD2化肥+双氰胺(基、追肥各半);COF化肥+有机肥(N各半);OF有机肥(基施)。同列数据中英文小写字母不同表示=0105水平上差异显著,LSD法。表5不同施肥模式对模拟土柱渗漏水水溶性磷淋失量的影响(2茬合计)Table5Effectoffertilizationpatternonleachingl

27、ossofwater2soluble2Pinleachatewaterfromthesimulatedsoilcolumn(totalof2croppingofvegetables)处理NFCF1CF2CFD1CFD2COFOF(2)在几种不同施肥模式中,“有机肥(基施)”(OF)对降低小白菜硝酸盐的累积效果相对较佳;(CFD1)对降低蕹菜硝酸盐“化肥+双氰胺(基施)”(CF1和的累积效果相对较好。而“单施化肥模式”CF2)则明显增加了蔬菜植株硝酸盐的含量。(3)2茬蔬菜种植期间,几种不同施肥模式下每每土柱淋失量/mg1117401512ab1115101420ab2117111248a019

28、5501310b0183601415b0183601077b1102201496b折合值/(ghm23916234194431119510170151701720815-2)根模拟土柱通过渗漏水淋溶损失的硝态氮量为1810245157mg,铵态氮量为每土柱01500192(CFD1)和“mg,此外,“化肥+双氰胺(基施)”有机(OF)、肥(基施)”“化肥+双氰胺(基、追肥各半)”(CFD2)对减少模拟土柱渗漏水中硝态氮和铵态氮NF不施肥;CF1化肥(基施);CF2化肥(基、追肥各半);CFD1化肥+双氰胺(基施);CFD2化肥+双氰胺(基、追肥各半);COF化肥+有机肥(N各半);OF有机肥(

29、基施)。同列数据中英文小写字母不同表示=0105水平上差异显著,LSD法。淋失量的效果较佳。(4)几种不同施肥模式下,2茬蔬菜每根模拟土柱通过渗漏水淋溶损失的水溶性磷为0183621171mg,折合1701744311ghm-2;与“化肥3结论(1)与不施肥处理(NF)相比,其他几种施肥模(基施)”(CF1)相比,“化肥+双氰胺(基、追肥各(CFD2)、(COF)、半)”“化肥+有机肥”“化肥+双(CFD1)和“(COF)4氰胺(基施)”有机肥(基施)”式对小白菜和蕹菜产量的提高值分别为446415849和1858728678kghm-2,提高幅度分别种施肥模式减少水溶性磷淋失量的效果相对较佳

30、。(CF2)的施肥模式则明显而“化肥(基、追肥各半)”增加了模拟土柱渗漏水的水溶性磷淋失量。综上所述,“化肥+双氰胺(基施)”和“有机肥(基施)”2种施肥模式,不仅能使蔬菜获得较高的产为66192%237161%。对小白菜产量的增加效(OF)、果,“有机肥(基施)”“化肥+有机肥(N各(COF)和“(CFD1)相半)”化肥+双氰胺(基施)”对较好;对蕹菜产量的增加效果,各施肥模式(除不施肥处理外)之间的差异不显著。量、硝酸盐含量较低,还能明显减少蔬菜种植期间模拟土柱硝态氮、铵态氮和水溶性磷随渗漏水淋溶的第2期黄东风等:施肥模式对蔬菜产量、硝酸盐含量及模拟土柱氮磷淋失的影响73损失量,从而有效减

31、少菜地土壤氮、磷淋失对地下水造成的农业面源污染。但本试验结论仅是由室内模拟得出,其在田间的应用效果尚需进行进一步大田试验加以验证。参考文献:1曹志洪.施肥与水体环境质量论施肥对环境的影响(2)J.土壤,2003,35(5):353-363.2贾继元,吴建军,张苗.肥料结构对红壤氮素淋失的影响及防66.11国家环境保护总局水和废水监测分析方法编委会.水和废水监测分析方法M.4版.北京:中国环境科学出版社,2002:246-283.12余光辉,张杨珠.三种硝化抑制剂对小白菜产量及品质的影响J.土壤通报,2006,37(4):737-740.13滕葳,柳琪,郭栋梁,等.国内蔬菜硝酸盐污染原因分析及防

32、治对策J.食品研究与开发,2003,(6):38-42.14李会合,.J.应用2004,(9:-,治措施J.农机化研究,2005(1):56-58.3宋玉芳,任丽萍,许华夏.J.园艺学报,1989,16(4):-298.16杨少海,徐培智,刘国坚.降低蔬菜硝酸盐含量的农业措施J.土壤与环境,1999(3):235-237.17黄东风,罗涛,邱孝煊.氮抑制剂对蔬菜产量和硝态氮含量的实验研究J.生态学杂志,4庄舜尧,J土壤,1997(2):80-5DANIELTC,AN,LEMUNYONJL.AgriculturalPhosphorusandEutrophication:ASymposiumOverviewJ.JournalofEnvironmentalQuality,1998,27(2):251-257.6汪涛,朱波,高美荣,等1川中丘陵区典型小流域地下水硝酸影响J.中国蔬菜,2005(12):14-16.18邱孝煊,黄东风,蔡顺香,等.施肥对蔬菜硝酸盐累积的影响研究J.中国生态农业学报,2004,12(2):111-114.19余光辉,张杨珠