天津市设施蔬菜土壤硝态氮状况研究

程文娟,潘洁,吕雄杰,赵先胜,Christoph Poschenrieder,胡云才,Urs Schmidhalter

摘要：以天津市主要蔬菜产区为研究对象，通过分析大棚内菜地耕层土壤及0～90 cm垂直分层土样，研究蔬菜地氮肥污染现状。结果表明，耕层土壤硝态氮积累量表现为蓟县>西青>静海>北辰，且菜地土壤硝态氮含量随土层深度的增加有递减趋势；蔬菜地土壤盐分与土壤硝态氮含量之间呈极显著的正相关；手持田间快速硝态氮测定仪对农田测土施肥具有一定的指导作用。

关键词：天津； 土壤； 硝态氮；蔬菜；大棚

中图分类号： S151.9文献标识码：ADOI编码：10.3969/j.issn.1006－6500.2012.02.026

Current Soil NO3-N Status of Greenhouse Vegetable Cultivation in Tianjin

CHENG Wen-juan1, PAN Jie1, LV Xiong-jie2, ZHAO Xian-sheng2, Christoph Poschenrieder3, HU Yun-cai 3，Urs Schmidhalter3

(1.Tianjin Institute of Agricultural Resources and Environment, Tianjin 300192,China; 2.Institute of Information Science, Tianjin Academy of Agricultural Sciences, Tianjin 300192,China; 3. Technical University of Munich, Munich 81245,Germany)

Ａｂｓｔｒａｃｔ: Investigated current soil NO3-N status of greenhouse vegetable cultivation in Tianjin. Soil samples in depth of 0~90 cm were taken and soil NO3-N was analysized by using nitrate on-farm quick test method. The results showed a high soil NO3-N content in all invested regions. However, soil NO3-N content was highest in Jixian county and lowest in Beichen district. High soil nitrate accumulation indicates a tendency for a risk of nitrate leaching and may result in soil salinization.

Key words: Tianjin; soil; NO3-N; greanhouse vegetable

氮素是植物体内蛋白质、叶绿素和许多酶的主要成分，硝态氮是蔬菜生长的重要无机氮源之一，是植物能直接吸收利用的氮素，也是旱作地区土壤主要的氮素形态[1]。植物所需的氮素养分基本来源于土壤，作物种植过程中增施氮肥，可保障植物健壮生长，利于植物合成较多的蛋白质，促进细胞的分裂和增长，增大植物叶面积，增强光合作用。然而，如果过量施入氮肥，则会导致土壤养分累积，肥料利用率降低，对土壤及浅地下水环境造成污染。尤其是设施蔬菜地常采用大水漫灌、过量施肥的管理方式，使土壤发生连作障碍、次生盐渍化、养分不平衡、病虫害频发等问题[2]。

在荷兰、芬兰等欧洲国家，氮素平衡是表征农田土壤氮素淋洗的指标[3]。近年来，中国对设施土壤养分、农田灌溉水质和土壤环境质量的调查及研究中都以硝酸盐含量作为一个重要的评价指标。很多研究都表明，一定深度土壤硝态氮含量可以反映土壤供氮能力，能够有效指导生产中氮肥的合理施用[4-6]。天津市近年来大力发展设施农业，氮肥过量施用问题越来越突出，为保证市民的食品安全，实现天津农业可持续发展，对设施土壤环境质量重要影响因素——氮素进行研究就显得十分必要，同时，调查研究设施土壤中硝态氮的含量现状，对指导天津主要蔬菜种植区合理施肥也具有重要的现实意义。

1材料和方法

1.1试验区概况

天津位于东经116°43'~118°04'，北纬38°34'~40°15'，地处华北平原东北部，地质构造复杂，大部分被新生代沉积物覆盖。地势以平原和洼地为主，北部有低山丘陵，海拔由北向南逐渐下降[7]。土壤主要有山地棕壤、山地淋溶褐土、褐土、潮土、沼泽土、水稻土、盐土等7类[8]。天津的年平均气温为11.6～13.9 ℃，年平均降水量在360～970 mm（1949—2010年），平均值600 mm左右。

1.2试验设计

2010年9月1日—10月25日，采集天津市静海县、西青区、北辰区、蓟县4个主要蔬菜种植区内设施蔬菜土壤样品。每个采样点分别采集0~30 cm、30~60 cm、60~90 cm3个层次土壤样品。同时选取棚龄为10年以上的蔬菜大棚，主要采集0~30 cm耕层土壤样品带回实验室进行分析测定。以田间调查为基础，用RQ easy（田间快速测定仪）调研土壤硝态氮含量，同时摸索快速测定土壤硝态氮方法的可行性。调查点基本情况详见表1。

1.3样品采集及测定

土壤样品的采集方法对分析结果和评价影响很大，采样时的误差往往比分析的测定误差更大。在调查的基础上，选取能真实反映土壤状况的地块布设采样点。同一采样地点在不同方位上选择5～10个点采样并混合均匀。在每个采样点上取深度0～90 cm的土样。按土壤层次垂直向下切取土壤（0～30 cm、30～60 cm、60～90 cm），采样完毕后将各层的土样混合均匀。采样土量1 kg左右，装入密封塑料袋，用加冰保温盒冷藏带回实验室，放入冰箱冷冻保存、待测。

测定土样的含水量以便按烘干土为基准进行计算。在百分之一的天枰上称取混合均匀的新鲜土样20～30 g，在105 ℃下烘4～5 h，干燥至恒质量，计算含水量[4]。

EC的测定：按土水比1∶5配制土壤饱和浸提液,采用DDS-307型电导率仪测定土壤EC值。

用RQ easy 测定仪测定土样的硝态氮含量。其特点为田间快速检测，监测方法称取混匀好的新鲜土壤样品50 g放入振荡瓶中，按水土比1∶1加去离子水，震荡30 min，RQ easy 快速测定。

1.4数据处理

采用Excel和DPS数据处理系统进行数据分析处理。

2结果与分析

2.1 主要蔬菜种植区耕层土壤硝态氮含量及对土壤EC值的影响

通过对西青区及静海县被调查耕层土样硝态氮含量的分析对比发现，西青区土壤中硝酸盐含量要高于静海县。从图1可看出，西青区土壤硝态氮含量主要集中在50～160 mg·kg-1，静海县土壤硝态氮含量主要集中在30～120 mg·kg-1。硝态氮含量的明显差异，主要因素是农民施肥习惯及施肥量多导致。西青区及静海县土壤EC值与土壤中硝态氮含量均呈正相关，静海县相关性较西青区高。

2.2不同地区土壤剖面层次硝态氮和EC值变化

土层0~30 cm土壤EC值表现为北辰>静海>蓟县>西青，土层30~60 cm及60~90 cm土壤EC值表现为北辰>静海>西青>蓟县。调查地区土壤剖面土层硝态氮含量均表现为0~30 cm>30~60 cm>60~90 cm；整体土壤硝态氮含量表现为：蓟县>西青>静海>北辰（图2）。菜地土壤硝态氮含量随土层深度的增加有递减趋势，这与多数学者研究结果一致[10-12]。在设施蔬菜大棚内，高温季节土壤水分蒸发强烈，深层土壤硝态氮随水分上移,导致大棚土壤硝态氮表聚现象严重。

通过土壤硝态氮含量计算土体硝态氮含量后得知，蓟县0~30 cm、30~60 cm、60~90 cm土层硝态氮平均含量达487.67，419.92 ，371.38 kg·hm-2，较北辰相同特征硝态氮含量高出近30%（表2）。这可能是农户为了使蔬菜高产，大量施用化肥，特别是氮肥，从而引起土壤中氮肥过剩、积累的结果。

2.3 不同种植年限蔬菜大棚硝态氮含量

静海县15个种植棚龄在10~20年的蔬菜大棚耕层土壤硝态氮平均含量为73.13 mg·kg-1，EC平均值为1.533 ms·cm-1；8个种植棚龄在20年以上的蔬菜大棚土壤硝态氮平均含量为84.50 mg·kg-1，EC平均值为1.73 ms·cm-1。已有研究表明，蔬菜大棚土壤硝态氮积累迅速，随着大棚使用年限的增加会逐年提高[13-14]。

3结论与讨论

（1）抽样调查天津市60个蔬菜大棚耕层（0~30 cm）土壤硝态氮含量，结果表明，土壤硝态氮平均含量均较高：蓟县（487.67 kg·hm-2）>西青（329.85 kg·hm-2）>静海（288.92 kg·hm-2）>北辰（188.14 kg·hm-2）。通过数据可发现，4个调查区域内大棚的施肥量远大于大田作物获得较高产量的“平均适宜施氮量”(N 150~180 kg·hm-2)，所以减少氮肥的施用不会对产量造成明显影响，可建议农户减少氮肥施用量。

当施氮量超过作物最高产量所需氮量时，增施氮肥能够引起土壤硝态氮的大量淋失，威胁菜地良好的生态环境。合理施用复合氮肥和配施磷肥以及有机肥都可以降低土壤硝态氮的淋溶损失，增加作物对土壤硝态氮的吸收，大幅减少硝态氮的累积。快速消除土壤积累的硝态氮,可以提高蔬菜地土壤质量。

（2）研究结果表明，蔬菜地土壤盐分与土壤硝态氮含量之间呈显著的正相关，天津市西青区及静海县主要菜区大棚土壤电导率与土壤硝态氮含量之间的相关系数为0.281 5(西青n=38)，0.4877（静海n=38）。蔬菜种植大棚剖面土层硝态氮含量均表现为0~30 cm>30~60 cm>60~90 cm，菜地土壤硝态氮含量随土层深度的增加有递减趋势。

（3）试纸条-反射仪法是目前比较流行的快速、简便、经济的硝酸盐测定技术，手持田间快速硝态氮测定仪对农田测土施肥具有一定的指导作用。随着国内外对土壤硝态氮检测工作重视程度的提高，产生了很多土壤硝态氮的测定方法，测定方法的不统一，极大地影响到数据分析及技术指导等重要研究的开展和推进，需进一步加以解决。

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