施氮模式对番茄氮素吸收利用及土壤硝态氮累积的影响

摘要：采用田间小区试验，以番茄为指示植物，研究不同施氮模式：农民习惯施肥（N-farmer）、减施化肥氮26%（74%N-farmer）、减施化肥氮26%结合调节土壤C/N（74%N-farmer+S）、减施化肥氮26%结合调节土壤C/N 和采用滴灌（74%N-farmer+S+D）、减施化肥氮45%结合调节土壤C/N 和采用滴灌（55%N-farmer+S+D）的集成模式对设施番茄氮素吸收利用及土壤硝态氮累积的影响。结果表明，55%N-farmer+S+D 模式下番茄产量最高为108 349 kg·hm-2，产投比最高为26.1；与N-farmer 模式相比，74%N-farmer、74%Nfarmer+S、74%N-farmer+S+D 和55%N-farmer+S+D 模式的氮素利用率和氮素农学利用效率均有增加，其中55%N-farmer+S+D 模式的氮素当季利用率为9.56%，氮素农学效率为43.67 kg·kg-1，均显著高于N-farmer 模式（P<0.05）；氮肥生理利用效率在各施氮模式间没有显著差异，55%N-farmer+S+D 模式的效率最高为598.06 kg·kg-1；55%N-farmer+S+D 模式的氮素果实生产效率和收获指数分别为493.81 kg·kg-1 和53.84%，均高于N-farmer 模式。氮平衡结果表明，N-farmer 模式的表观损失最高，55%N-farmer+S+D 模式显著低于N-farmer 模式；相同土壤剖面中不同模式硝态氮含量随番茄生育进程均呈先增高后降低的趋势；番茄盛果期和拉秧期，74%N-farmer+S、74% N-farmer+S+D 和55%N-farmer+S+D 模式在0~100 cm 剖面累积的硝态氮含量均低于N-farmer 模式，拉秧期Nfarmer模式累积的硝态氮含量最高达705.24 kg·hm-2，74%N-farmer+S+D 模式累积的硝态氮含量最低为453.75 kg·hm-2；番茄在3个不同生育期，土壤硝态氮多累积在0~40 cm 土层，硝态氮的相对累积量约为50%。综合以上分析结果，集成模式55% N-farmer+S+D 具有明显优势，能够提高氮肥的吸收和利用效率，减少土壤硝态氮的残留。

    设施栽培作为一种终年可以种植作物的栽培模式，能够形成蔬菜的反季节生产，是我国蔬菜生产发展的主要趋势。但传统设施蔬菜生产的高产出通常是以高投入为前提，尤其是肥料的投入量远远超过了作物的需求量，从而导致了资源浪费和环境污染等一系列严重的后果。在我国的设施蔬菜生产中，山东寿光市是最具代表性的，据黄化刚等[1]对山东寿光设施栽培地区施肥状况等进行的研究表明，养分投入主要以化肥为主，每年投入的化肥氮高达2 538 kg N·hm-2。过量施用氮肥，不但造成氮肥利用率降低，当季利用率不到10%，而且大量盈余的养分进入环境，存在着巨大的环境风险[2-3]。由于设施菜地灌水量大而且频繁，土壤经常处于水分饱和状态，土壤中累积的硝酸
盐容易随水淋洗到深层土壤，作物很难再吸收利用，同时也会对地下水源造成更严重的污染[4]。王立河等[5]研究表明，保护地蔬菜品质下降和土壤质量恶化的主要原因是过量施用氮肥而造成的土壤硝酸盐累积。其他一些调查研究也表明地下水硝酸盐含量超标现象与氮肥的过量施用密切相关，施肥量、施肥方式等都会直接影响到硝态氮在土壤中的动态变化[6-11]。
    综合研究氮肥产量效应、氮肥的吸收利用效率以及土壤-植物体系中的氮素平衡，始终是评价氮肥合理施用与否的关键所在。为此，我们在山东寿光以设施番茄为研究对象，以当地农民习惯施肥模式为对照，通过对试验区的系统调研，分析该区域农民习惯施肥模式下化肥氮的施用量和方法，通过增施作物秸秆和采用滴灌方式，研究不同施氮模式对番茄氮素吸收利用及土壤硝态氮累积的影响，以期为提高设施蔬菜氮素养分利用率及氮素的循环利用，减少环境污染，保持设施蔬菜生产优质高效和土壤可持续利用提供理论和技术支持。