引入豆角的輪作模式對設施土壤硝態(tài)氮淋失的影響.pdf

華北農(nóng)學報 nullnullnullnull nullnull null nullnullnull nullnullnull 收稿日期 nullnullnullnull nullnull nullnull 基金項目 國家重點研發(fā)計劃課題 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 河北省農(nóng)林科學院博士資金項目 作者簡介 劉 蕾 nullnullnullnull 女 河北石家莊人 助理研究員 博士 主要從事農(nóng)業(yè)面源污染防控等研究 通訊作者 張國印 nullnullnullnull 男 山西陵川人 研究員 碩士 主要從事農(nóng)業(yè)面源污染防控等研究 引入豆角的輪作模式對設施土壤硝態(tài)氮淋失的影響 劉 蕾 王 凌 肖廣敏 茹淑華 孫世友 郜 靜 李 玭 趙歐亞 張國印 河北省農(nóng)林科學院 農(nóng)業(yè)資源環(huán)境研究所 河北省肥料技術創(chuàng)新中心 河北 石家莊 nullnullnullnullnullnull 摘要 為研究引入豆角的輪作模式對設施土壤硝態(tài)氮淋失的影響及機理 nullnullnullnull nullnullnullnull 年采用田間定位試驗對比番 茄 null甜瓜 豆角 null甜瓜 番茄 null豆角 null 種輪作模式下設施土壤硝態(tài)氮淋失量的變化特征 并探討驅(qū)動硝態(tài)氮淋失差異的關 鍵因子 結(jié)果表明 相對于傳統(tǒng)番茄 null甜瓜輪作 引入豆角的輪作模式顯著降低硝態(tài)氮淋失 其中 番茄 null豆角輪作 null null總 硝態(tài)氮淋失量比番茄 null甜瓜顯著下降 nullnullnullnullnullnull 豆角 null甜瓜輪作硝態(tài)氮淋失量比番茄 null甜瓜降低 nullnull nullnullnull null 種輪作模式 中 番茄 null豆角環(huán)境效益最佳 為推薦種植模式 nullnullnullnullnullnullnullnull 相關分析表明 設施土壤硝態(tài)氮淋失量受 null nullnullnullnull nullnull 土壤儲 水量 硝態(tài)氮累積量和溫度影響最大 呈極顯著正相關 與 null null nullnullnull nullnull 有機碳儲量和全氮累積量顯著正相關 與 null nullnullnull nullnull土壤 nullnull 值顯著負相關 與傳統(tǒng)番茄 null甜瓜輪作相比 推薦種植模式 番茄 null豆角 主要通過顯著降低 null nullnullnullnull nullnull土壤儲水量 硝態(tài)氮和全氮累積量并提高土壤 nullnull 值 從而改變土壤理化性質(zhì) 以及緩解氮淋失敏感季節(jié)有 機氮礦化等作用引起的背景氮淋失從而改變氮循環(huán)過程等途徑降低硝態(tài)氮淋失 關鍵詞 豆科輪作 氮淋失 設施蔬菜 土壤性質(zhì) 溫度 中圖分類號 nullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnull 文獻標識碼 null 文章編號 nullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnullnull nullnull doi nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull Vigna unguiculata nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnull nullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnull nullnull null null nullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnull null nullnullnull nullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnull null null nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull null nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull null nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnull null null nullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull null nullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnull nullnull null nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull null nullnull nullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull null nullnullnull nullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnull null nullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 130 華 北 農(nóng) 學 報 37 卷 我國是世界上最大的蔬菜生產(chǎn)國和消費國 設施 蔬菜產(chǎn)值約占蔬菜總產(chǎn)值 nullnullnull 因擺脫季節(jié)限制的生 產(chǎn)模式和高效益產(chǎn)出 設施蔬菜種植在我國迅速發(fā)展 是農(nóng)民增收 農(nóng)業(yè)增效 農(nóng)村經(jīng)濟和社會發(fā)展的重要推 動力 然而為追求高產(chǎn) 過量施肥 特別是氮肥 現(xiàn)象 十分嚴重 據(jù)統(tǒng)計我國設施蔬菜氮投入量普遍超過 null nullnullnull nullnullnullnullnull null null null 部分地區(qū)超過 null nullnullnull nullnullnullnullnull null null null 大 量氮素殘留在土壤中 加之過量且頻繁的灌溉 對地下 水污染風險逐年加劇 威脅人類健康 研究表明 北方 環(huán)渤海地區(qū) nullnullnull nullnull 的地下水硝酸鹽含量超過世界 衛(wèi)生組織 nullnull nullnullnullnull 飲用標準 null 而設施農(nóng)業(yè)產(chǎn)區(qū)更 成為氮淋失的熱點區(qū)域 null 硝態(tài)氮處于氮素流動 損失和被利用的中心環(huán) 節(jié) 大量結(jié)果顯示 硝態(tài)氮是北方農(nóng)田土壤氮素淋失 的主要形式 null 因此 降低設施土壤硝酸鹽含量 防控 和削減硝態(tài)氮淋失措施的研究一直受到廣泛關注 目 前 大部分研究集中在優(yōu)化水肥投入 null nullnull 使用化學 添加劑 nullnull nullnull 或種植填閑作物 null nullnull 然而 單純采用上 述措施難以從根本上在降低硝態(tài)氮淋失帶來的環(huán)境 風險和保證農(nóng)民經(jīng)濟效益之間達到平衡 nullnull 越來越 多的研究表明 不同類型作物搭配種植不僅可以提高 產(chǎn)量 同時在高效利用土壤養(yǎng)分 降低硝態(tài)氮污染風 險方面具有很大潛力 nullnull nullnull 其中 輪作模式調(diào)整對 土壤 null作物系統(tǒng)中養(yǎng)分循環(huán) 土壤培肥與淋失防控 保 障經(jīng)濟效益有著上述措施不可替代的作用 針對不 同輪作模式對硝態(tài)氮淋失的影響在國外研究起步較 早 且引入豆科作物的輪作模式一直是研究熱點 但 結(jié)果不盡相同 有研究認為 在禾本科輪作中加入豆 科作物氮淋失會增加 nullnull nullnull 但也有研究表明 豆科作 物加入輪作中 可在培肥土壤的同時減少硝態(tài)氮淋 失 nullnull 但目前我國涉及輪作模式調(diào)整對設施土壤氮 素淋失影響的研究較少 陸扣萍等 nullnull 對太湖地區(qū)芹 菜 null番茄 null萵苣輪作模式調(diào)整時發(fā)現(xiàn)由金花菜 Medica go hispida nullnullnullnullnullnull 取代芹菜周年氮淋失量顯著降低 nullnullnullnullnullnullnull 并且 目前針對不同輪作模式之間硝態(tài) 氮淋失關鍵因素和作用機理的研究更加缺乏 設施番茄 Solanum lycopersicum 是我國主要的 蔬菜種植種類 在菜籃子工程中占有重要地位 我國 是世界上最大的甜瓜 Cucumis melo 生產(chǎn)和消費 國 設施甜瓜種植經(jīng)濟收益較高 因此 番茄 null甜瓜輪 作是典型的以果實為食用部分的茄科 null葫蘆科蔬菜 輪作的代表 該模式已在河北衡水國家農(nóng)業(yè)科技園 區(qū)廣泛推廣 周年收益可達到 nullnull nullnullnull 萬 nullnullnull null 是當 地農(nóng)民脫貧致富的重要途徑 然而 茄科和葫蘆科 等茄果類蔬菜的養(yǎng)分和水分需求量較高 肥大水 勤 的管理模式在資源浪費的同時更增加了環(huán)境風 險 nullnull 豆科蔬菜養(yǎng)分需求量低并有助于培肥土壤 然而在番茄 null甜瓜輪作體系中引入豆角對設施土壤 硝態(tài)氮淋失的削減效果如何以及其作用機理尚未明 確 本研究以河北省饒陽縣設施農(nóng)業(yè)定位試驗為對 象 對比研究番茄 null甜瓜 豆角 null甜瓜 番茄 null豆角 null 種 輪作模式下設施土壤硝態(tài)氮淋失量的變化特征及主 要影響因素 探討基于豆科作物的輪作模式調(diào)整技 術對降低氮素淋失環(huán)境風險的可行性 為建立作物 高產(chǎn)與環(huán)境保護協(xié)調(diào)的養(yǎng)分資源管理體系 維護土 壤健康提供科學依據(jù) null 材料和方法 nullnullnull 試驗設計 定位試驗位于河北省農(nóng)林科學院饒陽試驗基地 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 典型種植模式為秋冬茬 番茄 null冬春茬甜瓜輪作 null null null 茬 研究區(qū)屬冀中平原 黑龍港流域 地貌類型為滹沱河洪積平原 土壤類型 為潮土 質(zhì)地為沙壤 地下水埋深 null null null null 年均溫 nullnullnullnull null 降雨量 nullnullnullnullnull nullnull 屬于溫帶大陸季風氣候 試驗開始于 nullnullnullnull 年 null 月 設置 null 個處理 番茄 null甜 瓜 豆角 null甜瓜 番茄 null豆角 隨機區(qū)組設計 每個處理 null 個重復 共 null 個小區(qū) 小區(qū)面積 nullnullnullnull null null 試驗開始前 在各小區(qū)中間挖掘淋溶池 nullnullnull null nullnullnullnull null nullnullnullnull null 長 null 寬 null 高 四周和底部鋪設塑料布 淋溶池底部中 央放置塑料桶用于接收淋溶液 桶口鋪設粗砂 nullnullnull nullnull尼龍網(wǎng) 留出液管 逐層回填土壤并壓實 通 過多次灌溉使土壤恢復原狀 番茄于每年 null 月底施 入牛糞加復合肥作為底肥 有機肥氮投入量占底肥 氮投入量的 nullnullnull 每穗果坐果后追肥 null 次 共 null 次 追肥氮占總氮投入量的 nullnullnull 甜瓜于每年 null 月中 旬施入羊糞加復合肥作為底肥 有機肥氮投入量占 底肥氮投入量的 nullnullnull 其中 甜瓜坐果后每 nullnull null nullnull null追肥 null 次 共 null 次 追肥氮占總氮投入量的 nullnullnull 豆角播種時間和底肥種類與番茄 null甜瓜一 致 有機肥氮投入量占底肥氮投入量的 nullnullnull 嫩 莢坐住后每 nullnull null 追肥 null 次 共 null 次 追肥氮占總 氮投入量的 nullnullnull 具體養(yǎng)分和水分投入量如表 null 所示 試驗開始前土壤基礎理化性狀 容重 nullnullnullnull nullnullnullnull null 黏 粒 nullnullnullnullnullnull nullnull nullnull nullnull 砂 粒 nullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnull 有機碳 nullnullnull nullnull nullnullnullnull 硝態(tài) 氮 nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull 有效磷 nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnull 有效鉀 nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnull 值 nullnullnullnull nullnullnull 測定項目與方法 nullnullnullnull nullnullnullnull 年共輪作 null 茬 每次采摘時按小區(qū) 1 期 劉 蕾等 引入豆角的輪作模式對設施土壤硝態(tài)氮淋失的影響 131 表 null 不同輪作模式下周年養(yǎng)分及水分投入量 nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull null nullnullnullnull 項目 nullnullnullnullnull 西紅柿 null甜瓜 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 豆角 null甜瓜 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 西紅柿 null豆角 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnull null null nullnullnull nullnullnull nullnullnullnull null nullnullnull nullnullnull nullnullnullnull null nullnullnull nullnullnull nullnullnullnull null null null null null nullnullnullnullnull null nullnullnull nullnullnull nullnullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnullnull null null nullnull nullnullnullnullnull null null nullnullnull null nullnullnull nullnull nullnullnull null nullnullnull nullnullnull nullnull nullnullnull null nullnullnull null nullnullnull nullnullnullnull 灌溉量 null null null nullnullnull null nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnull nullnullnull nullnull nullnullnull nullnull nullnullnull null nullnullnull nullnull nullnullnull nullnull nullnullnull nullnull nullnullnull nullnull nullnullnull 注 括號外數(shù)據(jù)為輪作周年總養(yǎng)分 水分投入量 括號里數(shù)據(jù)分別為輪作體系中番茄季和甜瓜季的水肥投入量 nullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 記錄產(chǎn)量 隨機取 nullnull 個番茄或甜瓜 nullnull 個豆角測定 果實含氮量 分別于 nullnullnullnull 年 null null nullnull 月和 nullnullnullnull 年 null 月收獲季各小區(qū)隨機取番茄 甜瓜 豆角植株 null 株 用于測定地上部及地下部植株含氮量 拉秧后按 null 形分 null nullnullnull nullnull nullnull nullnullnull nullnull nullnull nullnullnull nullnull nullnull nullnullnull nullnull nullnull nullnullnullnull nullnull null 層取樣 各小區(qū)每層取 null 個點混合成 一個土壤樣品 放入冰箱帶回實驗室測定硝態(tài)氮 全 氮 有機碳及 nullnull 值 淋溶液于每次灌溉后 null null 采 集 記錄體積后取 nullnullnull nullnull 淋溶液裝入塑料瓶 放入 冰箱帶回實驗室測定硝態(tài)氮含量 采用 nullnullnullnullnull 高 精度空氣土壤溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)測量記錄土壤溫度 量程 nullnullnull nullnullnull null 精度 nullnullnull null null 和土壤濕度 量 程 null nullnullnullnullnull 精度 null nullnull 土壤傳感器埋在每個小 區(qū)距離隴上 nullnull nullnull 的土壤中 數(shù)據(jù)采集間隔為每 nullnull nullnullnull null 次 日平均溫濕度為當天從 null nullnull nullnull nullnul