引入豆角的轮作模式对设施土壤硝态氮淋失的影响.pdf

华北农学报 nullnullnullnull nullnull null nullnullnull nullnullnull 收稿日期 nullnullnullnull nullnull nullnull 基金项目 国家重点研发计划课题 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 河北省农林科学院博士资金项目 作者简介 刘 蕾 nullnullnullnull 女 河北石家庄人 助理研究员 博士 主要从事农业面源污染防控等研究 通讯作者 张国印 nullnullnullnull 男 山西陵川人 研究员 硕士 主要从事农业面源污染防控等研究 引入豆角的轮作模式对设施土壤硝态氮淋失的影响 刘 蕾 王 凌 肖广敏 茹淑华 孙世友 郜 静 李 玭 赵欧亚 张国印 河北省农林科学院 农业资源环境研究所 河北省肥料技术创新中心 河北 石家庄 nullnullnullnullnullnull 摘要 为研究引入豆角的轮作模式对设施土壤硝态氮淋失的影响及机理 nullnullnullnull nullnullnullnull 年采用田间定位试验对比番 茄 null甜瓜 豆角 null甜瓜 番茄 null豆角 null 种轮作模式下设施土壤硝态氮淋失量的变化特征 并探讨驱动硝态氮淋失差异的关 键因子 结果表明 相对于传统番茄 null甜瓜轮作 引入豆角的轮作模式显著降低硝态氮淋失 其中 番茄 null豆角轮作 null null总 硝态氮淋失量比番茄 null甜瓜显著下降 nullnullnullnullnullnull 豆角 null甜瓜轮作硝态氮淋失量比番茄 null甜瓜降低 nullnull nullnullnull null 种轮作模式 中 番茄 null豆角环境效益最佳 为推荐种植模式 nullnullnullnullnullnullnullnull 相关分析表明 设施土壤硝态氮淋失量受 null nullnullnullnull nullnull 土壤储 水量 硝态氮累积量和温度影响最大 呈极显著正相关 与 null null nullnullnull nullnull 有机碳储量和全氮累积量显著正相关 与 null nullnullnull nullnull土壤 nullnull 值显著负相关 与传统番茄 null甜瓜轮作相比 推荐种植模式 番茄 null豆角 主要通过显著降低 null nullnullnullnull nullnull土壤储水量 硝态氮和全氮累积量并提高土壤 nullnull 值 从而改变土壤理化性质 以及缓解氮淋失敏感季节有 机氮矿化等作用引起的背景氮淋失从而改变氮循环过程等途径降低硝态氮淋失 关键词 豆科轮作 氮淋失 设施蔬菜 土壤性质 温度 中图分类号 nullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnull 文献标识码 null 文章编号 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 华 北 农 学 报 37 卷 我国是世界上最大的蔬菜生产国和消费国 设施 蔬菜产值约占蔬菜总产值 nullnullnull 因摆脱季节限制的生 产模式和高效益产出 设施蔬菜种植在我国迅速发展 是农民增收 农业增效 农村经济和社会发展的重要推 动力 然而为追求高产 过量施肥 特别是氮肥 现象 十分严重 据统计我国设施蔬菜氮投入量普遍超过 null nullnullnull nullnullnullnullnull null null null 部分地区超过 null nullnullnull nullnullnullnullnull null null null 大 量氮素残留在土壤中 加之过量且频繁的灌溉 对地下 水污染风险逐年加剧 威胁人类健康 研究表明 北方 环渤海地区 nullnullnull nullnull 的地下水硝酸盐含量超过世界 卫生组织 nullnull nullnullnullnull 饮用标准 null 而设施农业产区更 成为氮淋失的热点区域 null 硝态氮处于氮素流动 损失和被利用的中心环 节 大量结果显示 硝态氮是北方农田土壤氮素淋失 的主要形式 null 因此 降低设施土壤硝酸盐含量 防控 和削减硝态氮淋失措施的研究一直受到广泛关注 目 前 大部分研究集中在优化水肥投入 null nullnull 使用化学 添加剂 nullnull nullnull 或种植填闲作物 null nullnull 然而 单纯采用上 述措施难以从根本上在降低硝态氮淋失带来的环境 风险和保证农民经济效益之间达到平衡 nullnull 越来越 多的研究表明 不同类型作物搭配种植不仅可以提高 产量 同时在高效利用土壤养分 降低硝态氮污染风 险方面具有很大潜力 nullnull nullnull 其中 轮作模式调整对 土壤 null作物系统中养分循环 土壤培肥与淋失防控 保 障经济效益有着上述措施不可替代的作用 针对不 同轮作模式对硝态氮淋失的影响在国外研究起步较 早 且引入豆科作物的轮作模式一直是研究热点 但 结果不尽相同 有研究认为 在禾本科轮作中加入豆 科作物氮淋失会增加 nullnull nullnull 但也有研究表明 豆科作 物加入轮作中 可在培肥土壤的同时减少硝态氮淋 失 nullnull 但目前我国涉及轮作模式调整对设施土壤氮 素淋失影响的研究较少 陆扣萍等 nullnull 对太湖地区芹 菜 null番茄 null莴苣轮作模式调整时发现由金花菜 Medica go hispida nullnullnullnullnullnull 取代芹菜周年氮淋失量显著降低 nullnullnullnullnullnullnull 并且 目前针对不同轮作模式之间硝态 氮淋失关键因素和作用机理的研究更加缺乏 设施番茄 Solanum lycopersicum 是我国主要的 蔬菜种植种类 在菜篮子工程中占有重要地位 我国 是世界上最大的甜瓜 Cucumis melo 生产和消费 国 设施甜瓜种植经济收益较高 因此 番茄 null甜瓜轮 作是典型的以果实为食用部分的茄科 null葫芦科蔬菜 轮作的代表 该模式已在河北衡水国家农业科技园 区广泛推广 周年收益可达到 nullnull nullnullnull 万 nullnullnull null 是当 地农民脱贫致富的重要途径 然而 茄科和葫芦科 等茄果类蔬菜的养分和水分需求量较高 肥大水 勤 的管理模式在资源浪费的同时更增加了环境风 险 nullnull 豆科蔬菜养分需求量低并有助于培肥土壤 然而在番茄 null甜瓜轮作体系中引入豆角对设施土壤 硝态氮淋失的削减效果如何以及其作用机理尚未明 确 本研究以河北省饶阳县设施农业定位试验为对 象 对比研究番茄 null甜瓜 豆角 null甜瓜 番茄 null豆角 null 种 轮作模式下设施土壤硝态氮淋失量的变化特征及主 要影响因素 探讨基于豆科作物的轮作模式调整技 术对降低氮素淋失环境风险的可行性 为建立作物 高产与环境保护协调的养分资源管理体系 维护土 壤健康提供科学依据 null 材料和方法 nullnullnull 试验设计 定位试验位于河北省农林科学院饶阳试验基地 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 典型种植模式为秋冬茬 番茄 null冬春茬甜瓜轮作 null null null 茬 研究区属冀中平原 黑龙港流域 地貌类型为滹沱河洪积平原 土壤类型 为潮土 质地为沙壤 地下水埋深 null null null null 年均温 nullnullnullnull null 降雨量 nullnullnullnullnull nullnull 属于温带大陆季风气候 试验开始于 nullnullnullnull 年 null 月 设置 null 个处理 番茄 null甜 瓜 豆角 null甜瓜 番茄 null豆角 随机区组设计 每个处理 null 个重复 共 null 个小区 小区面积 nullnullnullnull null null 试验开始前 在各小区中间挖掘淋溶池 nullnullnull null nullnullnullnull null nullnullnullnull null 长 null 宽 null 高 四周和底部铺设塑料布 淋溶池底部中 央放置塑料桶用于接收淋溶液 桶口铺设粗砂 nullnullnull nullnull尼龙网 留出液管 逐层回填土壤并压实 通 过多次灌溉使土壤恢复原状 番茄于每年 null 月底施 入牛粪加复合肥作为底肥 有机肥氮投入量占底肥 氮投入量的 nullnullnull 每穗果坐果后追肥 null 次 共 null 次 追肥氮占总氮投入量的 nullnullnull 甜瓜于每年 null 月中 旬施入羊粪加复合肥作为底肥 有机肥氮投入量占 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 追肥氮占总氮投入量的 nullnullnull 豆角播种时间和底肥种类与番茄 null甜瓜一 致 有机肥氮投入量占底肥氮投入量的 nullnullnull 嫩 荚坐住后每 nullnull null 追肥 null 次 共 null 次 追肥氮占总 氮投入量的 nullnullnull 具体养分和水分投入量如表 null 所示 试验开始前土壤基础理化性状 容重 nullnullnullnull nullnullnullnull null 黏 粒 nullnullnullnullnullnull nullnull nullnull nullnull 砂 粒 nullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnull 有机碳 nullnullnull nullnull nullnullnullnull 硝态 氮 nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull 有效磷 nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnull 有效钾 nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnull 值 nullnullnullnull nullnullnull 测定项目与方法 nullnullnullnull nullnullnullnull 年共轮作 null 茬 每次采摘时按小区 1 期 刘 蕾等 引入豆角的轮作模式对设施土壤硝态氮淋失的影响 131 表 null 不同轮作模式下周年养分及水分投入量 nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull null nullnullnullnull 项目 nullnullnullnullnull 西红柿 null甜瓜 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 豆角 null甜瓜 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 西红柿 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 括号外数据为轮作周年总养分 水分投入量 括号里数据分别为轮作体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 记录产量 随机取 nullnull 个番茄或甜瓜 nullnull 个豆角测定 果实含氮量 分别于 nullnullnullnull 年 null null nullnull 月和 nullnullnullnull 年 null 月收获季各小区随机取番茄 甜瓜 豆角植株 null 株 用于测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 层取样 各小区每层取 null 个点混合成 一个土壤样品 放入冰箱带回实验室测定硝态氮 全 氮 有机碳及 nullnull 值 淋溶液于每次灌溉后 null null 采 集 记录体积后取 nullnullnull nullnull 淋溶液装入塑料瓶 放入 冰箱带回实验室测定硝态氮含量 采用 nullnullnullnullnull 高 精度空气土壤温湿度监测系统测量记录土壤温度 量程 nullnullnull nullnullnull null 精度 nullnullnull null null 和土壤湿度 量 程 null nullnullnullnullnull 精度 null nullnull 土壤传感器埋在每个小 区距离陇上 nullnull nullnull 的土壤中 数据采集间隔为每 nullnull nullnullnull null 次 日平均温湿度为当天从 null nullnull nullnull nullnul