不同施磷量对蔬菜地土壤硝态氮淋失的影响

2016-08-24杨春玲胡承孝谭启玲孙学成

植物营养与肥料学报 2016年4期

关键词：壤土粉质粘土

兰翔，王婷，杨春玲，胡承孝,2, 谭启玲,3*，孙学成,3

(1 华中农业大学资源与环境学院，湖北武汉 430070; 2 新型肥料湖北省工程实验室，湖北武汉 430070;3 华中农业大学微量元素研究中心，湖北武汉 430070)

不同施磷量对蔬菜地土壤硝态氮淋失的影响

兰翔1，王婷1，杨春玲1，胡承孝1,2, 谭启玲1,3*，孙学成1,3

(1 华中农业大学资源与环境学院，湖北武汉 430070; 2 新型肥料湖北省工程实验室，湖北武汉 430070;3 华中农业大学微量元素研究中心，湖北武汉 430070)

原状土柱; 磷; 硝态氮淋失

1　材料和方法

1.1试验地概况

试验在华中农业大学进行，试验期间年降雨量1043.0 mm。供试作物为小白菜、辣椒、苋菜、萝卜，供试土壤为粉质粘壤土和粉质粘土，粉质粘土取自华中农业大学校内蔬菜基地，粉质粘壤土取自湖北新洲，均采自多年种植蔬菜大棚内，土壤的基本性质如表1所示。

表1　供试土壤基本理化性状

1.2试验设计

试验所用土柱直径为610 mm，深度为700 mm，表面积为0.29 m2。两种土壤各有12个土柱。分别种植小白菜、辣椒、苋菜、萝卜四季蔬菜。供试肥料为尿素、磷酸二氢钾和硫酸钾，各处理氮、钾肥施用水平一致，全年施用总量为N 750 kg/hm2、 K2O 500 kg/hm2，根据各季蔬菜的不同生长规律确定每季蔬菜的施肥量及底追肥比例。试验设4个P2O5水平，以不施磷为对照(P0)，以P2为适宜施磷量，磷的1/2为低磷处理(P1)，磷的1.5倍为高磷处理(P3)，具体分配到各种蔬菜上的养分量和磷肥总量见表2，每个处理3次重复。试验期间根据土壤水分状况和作物生长情况进行灌溉，各土柱总灌溉量均为120.1 L。

表2　供试蔬菜生长周期及施肥设置

注(Note): 表中所示“生长周期”包括本季作物生长时间和后茬作物播种前休闲时间“Life cycle”in the table includes vegetable growth period and the fallow period before next vegetable is planted.

1.3取样与测定方法

1.3.1 样品采集秋冬季每15天、春夏季每10天收集一次淋洗液，另外根据天气和降雨情况适当调节。采集样品时将桶内水样混匀，量取各次淋失体积，并采集适量样品带回实验室，过滤后冰冻保存。

小白菜和苋菜一次收获全部植株，在保证主根完整的情况下将包括根系在内的全部植株小心从土壤中拔取，将根部土清洗干净，各处理分别称鲜重，105℃杀青30 min，60℃烘干至恒重，记录干重。

辣椒果实分五次收获，从第一批果实成熟饱满开始，每隔半个月收获一批，称鲜重，烘干，记录干重。最后将辣椒植株全部收获，称鲜重，烘干，称干重。萝卜收获时，将块根与叶子分开称鲜重，烘干，记录干重。

1.3.2 分析方法淋洗液硝态氮含量采用FIAstar5000流动注射分析仪测定，植株全氮以H2SO4-H2O2消化后FIAstar5000流动注射分析仪测定，土壤全氮用凯氏定氮法测定，土壤pH采用酸度计(梅特勒-托利多: FE20)测定，土壤碱解氮采用碱解-扩散法测定，土壤有机质采用重铬酸钾容量法-外加热测定，土壤速效磷采用碳酸氢钠浸提—钼锑抗比色法测定，土壤容重及土壤田间持水量采用环刀法测定，土壤质地用比重计法测定。

降雨量、大气沉降量用武汉市天虹智能仪表厂的APS-2型降水降尘自动采样器采集，记录每次降雨量，采集降水样品，收集降尘，与其他样品一起进行测定分析计算大气沉降硝态氮量作为系统的沉降氮源。

作物氮素累积量是作物根系和地上部各组织的氮素累积量的总和，各组织的氮素累积量是指干物质氮素含量和干物质重的乘积。土壤硝态氮平均淋失浓度是指硝态氮累积淋失量和总淋失体积的比值。

1. 4统计方法

采用Excel 2003和SPSS 18.0软件进行数据处理与分析，LSD法对土壤和磷水平进行多重比较。

2　结果与分析

2.1不同施磷量对各蔬菜产量的影响

两种土壤上不同蔬菜对磷施用量的反应不同(图1)。在粉质粘土上，小白菜、苋菜、萝卜产量以及四季蔬菜总产量均随着磷肥施用量的增加而显著增加，但磷肥施用量对辣椒产量影响不显著; 在粉质粘壤土上，小白菜、苋菜、萝卜的产量以及四季蔬菜总产量均随着磷肥施用量的增加而增加，其中小白菜产量增加显著，而苋菜和萝卜的产量在高磷时增加不再显著，即施磷能显著促进苋菜和萝卜产量增加，但过量的磷对苋菜和萝卜产量增加不显著，磷肥施用量对辣椒产量影响同样不显著; 对比两种土壤上蔬菜的产量可以看出，粉质粘壤土上的小白菜、辣椒、萝卜的产量以及总产量显著高于粉质粘土上的各蔬菜产量和总产量，尤其辣椒的产量在两种土壤上的差距很大。

图1　不同磷肥水平对各季蔬菜产量的影响Fig.1　Effect of phosphorus application rates on vegetable yield[注(Note): SC—粉壤粘土 Silty clays； SCL—粉质粘壤土 Silty clay loam. 柱上不同字母表示处理间差异显著性达5%水平 Different letters above the bars indicate significant difference among treatments at 5% level.]

2.2不同施磷量对各蔬菜氮吸收量的影响

2.3不同施磷量对土壤渗漏水量的影响

由图3可知，粉质粘土水分的渗漏量显著大于粉质粘壤土; 粉质粘土不同磷肥处理之间渗漏水量没有显著性差异; 而在粉质粘壤土上，小白菜，苋菜，萝卜季不同处理渗漏水量有显著性差异，但是在不同作物季表现出来的差异是不一致的，对于累积渗漏水量而言，P0处理渗漏水量最大，显著高于渗漏水量最低的P1处理，其余处理间没有显著性差异，说明磷肥施用能显著减少渗漏量，但不同施磷量对渗漏量影响不显著。

2.4不同施磷量对土壤硝态氮平均淋失浓度的影响

由图4可知，粉质粘土的硝态氮淋失浓度始终高于粉质粘壤土(除小白菜季)，在两种土壤中均为不施磷处理的硝态氮淋失浓度显著高于其他处理(除粉质粘壤土苋菜季)。随着施磷量的增加，粉质粘土硝态氮淋失浓度有下降趋势，而粉质粘壤土则在辣椒、萝卜季降低或显著降低硝态氮淋失浓度，说明随着磷肥的施用以及施用量的增加，可以显著降低或降低硝态氮淋失浓度。在粉质粘土上的4种蔬菜中，硝态氮淋失浓度最高的是苋菜，其平均淋失浓度达到了32.84 mg/L，远大于粉质粘壤土苋菜季的硝态氮平均淋失浓度12.45 mg/L; 粉质粘土上硝态氮淋失浓度最低的是小白菜，平均淋失浓度只有7.07 mg/L，略低于粉质粘壤土小白菜的平均淋失浓度9.52 mg/L; 而粉质粘土萝卜季和辣椒季的硝态氮淋失浓度基本相同，且均高于粉质粘壤土上相应蔬菜季的硝态氮淋失浓度(图4)。

图2　不同磷肥水平对各季蔬菜氮素吸收量的影响Fig.2　Effect of phosphorus application rates on nitrogen accumulation amount of different vegetables[注(Note): SC—粉壤粘土 Silty clays； SCL—粉质粘壤土 Silty clay loam. 柱上不同字母表示处理间差异显著性达5%水平 Different letters above the bars indicate significant difference among treatments at 5% level.]

图3　不同磷肥水平对各季蔬菜渗漏液体积的影响Fig.3　Effect of phosphorus application rates on leachate volume of different vegetables[注(Note): SC—粉壤粘土 Silty clays； SCL—粉质粘壤土 Silty clay loam. 柱上不同字母表示处理间差异显著性达5%水平 Different letters above the bars indicate significant difference among treatments at 5% level.]

图4　不同磷肥水平对各季蔬菜-N 年平均淋失浓度的影响Fig.4　Effect of phosphorus application rates on the concentration of leached -N in different vegetable soils[注(Note): SC—粉壤粘土 Silty clays； SCL—粉质粘壤土 Silty clay loam. 柱上不同字母表示处理间差异显著性达5%水平 Different letters above the bars indicate significant difference among treatments at 5% level.]

2.5不同施磷量对土壤硝态氮淋失总量的影响

由图5可知，随着磷肥的施用及施用量的增加，粉质粘土硝态氮淋失总量呈下降趋势，其中P2、 P3水平显著低于不施磷处理，不施磷处理硝态氮淋失量达192.99 kg/hm2，占化学氮肥施入量的25.72%; 而粉质粘壤土硝态氮含量则是先下降后升高的趋势，但均未达显著水平，P0淋失量最大，占到纯氮施入量的11%。粉质粘土各处理硝态氮累积淋失量均大于粉质粘壤土，粉质粘土上P0、 P1、 P2、 P3处理年累积淋失量达到粉质粘壤土上的2.5倍左右，这主要是由两种土壤的速效磷含量差异引起的(图5)。

图5　不同磷肥水平对各季蔬菜-N年累积淋失量的影响Fig.5　Effect of phosphorus application rates on total amount of -N leaching in different vegetable soils[注(Note): SC—粉壤粘土 Silty clays； SCL—粉质粘壤土 Silty clay loam. 柱上不同字母表示处理间差异显著性达5%水平 Different letters above the bars indicate significant difference among treatments at 5% level.]

3　讨论

研究结果表明，两种土壤上施用磷肥均显著增加了蔬菜产量，且粉质粘土上产量随着磷肥施用量增加而显著增加，而在粉质粘壤土上产量随着磷肥施用量增加呈先增加后保持稳定，这是因为粉质粘壤土基础速效磷含量较高，少量磷肥就可以满足蔬菜生长对磷肥的需求，进一步增加磷肥施用量对作物产量就不再有促进作用。对比两种土壤上的蔬菜产量可以看出，粉质粘土上的产量显著低于粉质粘壤土上的产量，这可能是由于两种土壤的质地不同引起的，米艳华等[15]认为在质地较轻、通透性较好的土壤上种植娃娃菜比在质地重、通透性弱的土壤上能获得更多的产量。

本研究结果表明，不同磷肥施用量作物氮素累积量差异显著，两种土壤上小白菜季随着磷肥施用量的增加作物氮吸收量显著增加，土壤硝态氮淋失量则显著降低，其他蔬菜季氮素吸收积累多的，相应的土壤硝态氮的淋失量明显下降。磷肥施用显著增加了四季蔬菜氮素总吸收累积量，土壤总硝态氮淋失量则显著降低,且在粉质粘壤土上施用磷肥(P2O5)250 kg/hm2时硝态氮淋失量最低，粉质粘土上施磷(P2O5)375 kg/hm2时硝态氮淋失量最低。粉质粘壤土上的氮素累积量均显著大于粉质粘土，硝态氮淋失量则显著小于粉质粘土。这一结果说明磷肥可显著增加作物的氮累积量，而显著降低硝态氮的淋失量，且在土壤质地较轻、通透性较好的土壤上淋失量较质地重、通透性弱的土壤上淋失量小。

不同质地土壤的水分淋失量不同。粉质粘土渗漏水量较粉质粘壤土高，这是因为土柱外壁阻止了水分地表径流，而粉质粘壤土的田间持水量比粉质粘土的大，在水分输入相同时，粉质粘壤土能吸附的水分更多，同时粉质粘壤土的通气性好，水分蒸发量更大，因此粉质粘土渗漏水量比粉质粘壤土渗漏量大，相同结果也出现在樊羿[16]的研究中。

粉质粘壤土上各季硝态氮淋失浓度均低于国家地下水饮用标准20 mg/L[17]，而粉质粘土上不施磷肥处理以及苋菜季所有处理上硝态氮淋失浓度均大于20 mg/L，说明粉质粘壤土硝态氮淋失对人类健康潜在危害比粉质粘土小。

4　结论

磷肥施用增加了蔬菜产量和作物氮素吸收累积量，从而显著地降低了两种土壤上硝态氮的淋失量; 土壤质地对硝态氮淋失有较大影响，质地较轻的粉质粘壤土上硝态氮淋失显著小于质地较重的粉质粘土; 粉质粘壤土上施用P2O5量为250 kg/hm2时能提高产量同时减少硝态氮淋失，而粉质粘土上施用P2O5量为375 kg/hm2时能获得较大产量和较小硝态氮淋失。

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Effect of different phosphorus application rates on soil nitrate leaching in vegetable fields

LAN Xiang1, WANG Ting1, YANG Chun-ling1, HU Cheng-xiao1,2, TAN Qi-ling1,3*, SUN Xue-cheng1,3

(1CollegeofResourcesandEnvironment,HuazhongAgriculturalUniversity,Wuhan430070,China; 2HubeiProvincialEngineeringLaboratoryforNew-TypeFertilizer，Wuhan430070,China; 3MicroelementResearchCenter,HuazhongAgriculturalUniversity,Wuhan430070,China)