不同施氮模式对日光温室番茄产量、品质及土壤肥力的影响

在日光温室栽培条件下,研究了不同施氮模式对番茄产量、品质及土壤肥力的影响。结果表明,与当地习惯施肥模式(N1)相比,分别减施化肥氮26%(N2)、减施化肥氮26%结合调节土壤C/N(N3)、减施化肥氮26%结合调节土壤C/N和采用滴灌(N4)、减施化肥氮45%结合调节土壤C/N和采用滴灌(N5)的集成模式对产量和品质无显著影响;减氮模式下植物吸收的总氮量、氮素利用率和氮肥农学效率均高于习惯施肥模式,其中N5模式的氮素利用率和氮肥农学效率显著高于N1模式(P<0.05),说明减少化肥氮的施用量结合调节土壤C/N和/或滴灌措施能够保证番茄的产量和品质,达到减肥增效的目的。结果还看出,番茄拉秧后0—100 cm土层累积的硝态氮含量低于习惯施肥模式,对0—20 cm表层土壤碱解氮、速效磷、速效钾含量和土壤脲酶和蔗糖酶活性的影响不显著;减氮条件下,N3和N5模式土壤细菌/真菌比值高于N1模式。综上研究结果表明,N3和N5两个集成模式具有明显优势。

我国设施番茄氮肥施用量现状及其利用率、产量影响和地力贡献率分析评价

通过对国内与设施番茄施肥有关的57篇文献中的79个试验数据进行分析,评价了目前设施番茄的氮肥投入量、氮肥效率和地力贡献率。结果表明,传统施肥模式下,设施番茄有机肥氮素投入量平均为617.0kg·hm-2,化肥氮素投入量平均为705kg·hm-2,总氮投入达到1313kg·hm-2;优化施肥模式下的有机肥氮素投入量、化肥氮素投入量和总氮投入分别为581.7、353kg·hm-2和936kg·hm-2。优化施氮处理比传统施氮处理平均增产8%。传统施肥的氮肥偏生产力(PFP)、农学效率(AE)、当季利用率(RE)平均值分别为155.7kg·kg-1、28.0kg·kg-1、9.5%。优化施肥模式下,氮肥偏生产力、农学效率、当季利用率平均值分别为356.3kg·kg-1、63.6kg·kg-1、17.8%。传统施肥和优化施肥处理的菜田地力贡献率平均值分别为72.9%和70.4%,与传统施肥相比,优化施肥的化肥氮减量潜力很大。

氮肥与有机肥配施对设施土壤可溶性氮动态变化的影响

【目的】在氮肥与有机肥配施条件下,研究设施番茄生长期内土壤可溶性氮(矿质氮和可溶性有机氮)的动态变化,评估可溶性氮在设施土壤中的作用,为设施土壤的合理施肥提供理论参考。【方法】以连续两年不施肥(CK)、不同施氮量(N0、N1、N2、N3)、单施有机肥(M)以及不同氮量配施有机肥(MN0、MN1、MN2、MN3)的设施番茄栽培的田间小区试验的方法,研究氮肥与有机肥配施以及不同施氮量对番茄生长期、休耕期土壤可溶性氮动态变化的影响。【结果】在番茄生长期,与施用氮肥处理相比,氮肥与有机肥配施处理均能够显著增加0—30 cm土层土壤矿质氮和土壤可溶性有机氮的含量(P<0.01),特别是提高了矿质氮的含量。土壤矿质氮和土壤可溶性有机氮均表现出比较大的动态变化,总体来说,土壤矿质氮和土壤可溶性有机氮含量均在第一穗果膨大期最高,在第二穗果膨大期土壤矿质氮含量大于可溶性有机氮含量,而在收获期土壤可溶性有机氮含量大于矿质氮含量,且在整个生长季内土壤矿质氮和土壤可溶性有机氮含量之间均有显著的正相关关系(P<0.05)。在休耕期(番茄收获后60 d),与施用氮肥处理相比,氮肥与有机肥配施处理均能显著增加0—50 cm土层土壤矿质氮和0—10 cm土层土壤可溶性有机氮的含量(P<0.05);在0—50 cm土层内,土壤矿质氮和土壤可溶性有机氮的含量均随土层深度加深呈逐渐下降趋势,且在20—40 cm处有明显的累积。此外,不管是在番茄生育期还是在休耕期,总体上来看,不施有机肥处理下,土壤矿质氮和土壤可溶性有机氮的含量均以N2处理的含量为最高,而且土壤可溶性有机氮在可溶性氮中占有更大的比例;而在氮肥与有机肥配施处理中,MN2和MN3处理的土壤矿质氮和土壤可溶性有机氮含量最高,而且在可溶性氮库中以土壤矿质氮为主。【结论】本试验条件下,适量氮肥与有机肥配施能够更好协调和改善设施土壤中可溶性氮的供应状况。

滴灌水肥一体化配施有机肥对土壤N2O排放与酶活性的影响

【目的】通过在有机肥基础上增施不同量无机氮,研究滴灌水肥一体化条件下温室番茄土壤N2O排放和脲酶(UR)、硝酸还原酶(NR)、亚硝酸还原酶(Ni R)以及羟胺还原酶(Hy R)活性的动态变化,分析各处理土壤N2O排放特征及土壤UR、NR、Ni R和Hy R活性对土壤N2O排放的影响,揭示在滴灌水肥一体化下N2O排放过程机制。【方法】试验共设CK(不施氮)、N1(200 kg·hm^-2有机氮)、N2(200 kg·hm^-2有机氮+250 kg·hm^-2无机氮)、N3(200 kg·hm^-2有机氮+475 kg·hm^-2无机氮)4个处理。采用静态箱-气相色谱法,对番茄生育期内土壤N2O排放、土壤酶活性、土壤温湿度等进行监测。【结果】滴灌水肥一体化,各施氮处理均在施肥+灌溉后第1天出现N2O排放高峰,随着时间推移不断下降,不同处理番茄整个生育期N2O排放通量在0.98—1544.79μg·m^-2·h^-1。土壤N2O排放总量差异显著,依次为N3((7.13±0.11)kg·hm^-2)>N2((4.87±0.21)kg·hm^-2)>N1((2.54±0.17)kg·hm^-2)>CK((1.56±0.23)kg·hm^-2),与N3相比,处理N1、N2土壤N2O排放总量分别降低了64.38%、31.70%。番茄生育期内N2O季节排放特征明显,秋季高,冬季低。土壤氮素转化相关酶活性大致随施氮量的升高而增高。土壤N2O排放通量与5 cm土壤温度、0—10 cm土层硝态氮含量、土壤NR活性及土壤Hy R活性均呈极显著正相关(P<0.01)。【结论】滴灌水肥一体化下,土壤微生物处于好气环境,土壤N2O主要来自于硝化过程,减少了由反硝化过程所产生的N2O排放。综合考虑番茄产量、品质、N2O排放等因素,推荐北方温室秋冬茬番茄施用200 kg·hm^-2有机氮+250 kg·hm^-2无机氮,75 kg·hm^-2 P2O5,450 kg·hm^-2 K2O较为适宜。

水氮调控对设施土壤氨挥发特征的影响

基于连续6年设施番茄水氮调控定位试验,采用高分辨激光光谱法观测分析灌水下限(土壤水吸力为W 1:25 kPa、W 2:35 kPa、W 3:45 kPa)和施氮量(N 1:75 kg N/hm^2、N 2:300 kg N/hm^2、N 3:525 kg N/hm^2)对设施土壤氨挥发通量、累积挥发量、番茄产量及单产累积排放量的影响。结果表明:灌水下限、施氮量及两者交互作用极显著的影响设施土壤氨挥发通量峰值、累积挥发量、单产氨挥发累积量、氨挥发损失率和番茄产量。氨挥发通量表现为施氮后6~8天氨挥发达到峰值。经验S模型可以较好地表征基肥和追肥2个时期氨挥发累积量随时间的变化,氨挥发特征参数表现为基肥期以灌水下限和水氮交互影响为主,追肥期以施氮量和水氮交互影响为主。与基肥相比,采用滴灌追肥可显著的降低氨挥发累积量94.78%~96.30%。受土壤pH和土壤NH 4^+-N含量及施肥带比例影响,氨挥发的氮损失率在0~2%。施氮量为300 kg N/hm^2和灌水下限25 kPa组合的水氮处理(W 1 N 2)是协调氨挥发量和设施番茄产量的最佳水氮管理模式。

水氮耦合对设施土壤N_(2)O和NO排放的影响

为实现设施生产水氮高效利用及N_(2)O和NO减排,基于连续7a的设施水氮定位试验,采用密闭静态箱法,分别对番茄生长季的N_(2)O和NO排放进行田间原位同步观测。通过灌水下限(土壤水吸力W_(1)、W2和W3分别为25、35 kPa和45 kPa)和施氮量(N_(1)、N_(2)和N_(3)分别为75、300 kg·hm^(-2)和525 kg·hm^(-2))两因素三水平随机区组设计,研究了水氮耦合对设施土壤N_(2)O和NO排放特征的影响。结果表明,N_(2)O和NO排放峰值出现在施肥和灌溉后,峰值期的排放通量表现为N_(2)O高于NO,但NO峰值持续时间较长。水分、施氮量和水氮交互作用对设施土壤N_(2)O、NO总累积排放量均有极显著影响,水氮耦合效应使W_(1)N_(1)处理的NO总累积排放量、W_(2)N_(1)处理的N_(2)O和N_(2)O+NO总累积排放量最低,且均与其他处理差异显著。水分、施氮量和水氮交互效应对番茄产量影响效力表现为灌水下限>施氮量>水氮交互。与W_(1)N_(1)、W_(1)N_(2)、W_(1)N_(3)相比,W_(2)N_(1)处理的番茄产量分别显著增加48.92%、50.69%和17.82%。水氮耦合效应使W_(2)N_(1)处理单产N_(2)O和NO累积排放量最低(P<0.01),分别比其他处理降低40.00%~78.57%和21.43%~60.71%。冗余分析表明,N_(2)O和NO排放通量与铵态氮含量、硝态氮含量、amoA-AOA和nirK基因丰度均呈显著正相关关系。综合设施蔬菜经济和环境效应,配施有机肥条件下,灌水下限35 kPa和施氮量75 kg·hm^(-2)的水氮管理更有助于设施土壤N_(2)O和NO减排及产量保证。

2050年农田土壤温室气体排放及碳氮储量变化SPACSYS模型预测

【目的】优化华北平原农田土壤的施肥措施,实现维持农田作物产量、提升土壤肥力的同时减少温室气体排放。【方法】基于长期定位试验观测数据,选取氮磷钾化肥(NPK)、有机肥配施化肥(NPKM)和单施有机肥(OM)三个试验处理来评价和验证过程模型(SPACSYS)对不同施肥措施下的作物产量、土壤有机碳(SOC)和土壤全氮(TN)储量及土壤CO_2和N_2O排放动态变化的模拟效果,并预测至2050年不同施肥情景和肥料配施情景下作物产量、SOC、TN储量及土壤CO_2和N_2O排放量。【结果】统计分析结果表明,SPACSYS模型的小麦和玉米产量模拟值与实测值的相关系数R^2为0.63～0.78,RMSE为3.78%～4.86%,EF为0.59～0.73;土壤有机碳和全氮储量模拟值与实测值的R^2为0.73～0.89,RMSE为2.69%～3.79%,EF为0.67～0.82;土壤CO_2和N_2O排放量模拟值与实测值的R2为0.16～0.80,RMSE为4.03%～9.99%,EF为0.24～0.78,相关性均达到显著水平,表明SPACSYS模型模拟值的可靠性和准确性较高。利用该模型进行预测,结果显示到2050年,在当前施氮水平下,减氮50%会显著降低玉米产量约9%;减氮25%,与单施化肥处理相比,有机肥配施化肥处理和单施有机肥处理分别显著提高SOC年均储量约31%和62%,提高TN年均储量约18%和6%,而CO_2和N_2O年均排放量均没有显著增加。【结论】SPACSYS模型可以模拟中国华北平原典型农田冬小麦-夏玉米轮作体系的农作物产量、SOC和TN储量以及土壤CO_2和N_2O的排放情况。但是模型低估了OM处理的全氮储量,下一步研究需对模型做相应改进。至2050年,施用化肥和有机肥均可不同程度地提高有机碳和全氮储量,且该地区可适当降低氮肥施用量(减氮25%),并采用有机肥配施化肥或单施有机肥的方式来维持作物产量、提升土壤肥力,同时降低温室气体排放。

智能灌溉施肥对设施番茄水氮利用效率的影响

【目的】明确测墒自动灌溉对水氮利用效率的影响,探索确定设施番茄最佳墒情管理参数。【方法】通过连续3季的田间试验,结合土壤墒情实时原位监测与“智能+”技术,以传统漫灌施肥为对照(CK),探究不同土壤含水率范围(田间持水率的60%~65%、75%~80%、60%~95%)对设施番茄产量、品质、水氮利用效率的影响。【结果】基于土壤墒情原位监测的智能灌溉施肥技术能够将土壤表层(0~30cm)含水率控制在设定区间之内。60%~65%、75%~80%、60%~95%处理单季灌溉次数分别平均为55、87、10次,单季灌水量为1215~3105 m^(3)/hm^(2)比传统漫灌施肥处理减少了35.9%~78.4%,番茄果实产量增加了2.6%~24.3%,灌溉水利用效率提高至42.8~58.7kg/m^(3),氮素利用效率提高至26.3%~34.7%,其中75%~80%处理较其他处理产量显著增加12.8%~18.3%,3季平均产量达111 t/hm^(2),单季灌溉量平均为2655 m^(3)/hm^(2),较漫灌处理节水51.4%,灌溉水利用效率达到42.78 kg/m^(3)。氮素表观损失量为漫灌处理的67.1%。【结论】基于土壤墒情原位监测的智能灌溉施肥技术可实现“少量多次”的灌溉制度,从而大幅度减少灌溉量和劳动力成本,降低氮素淋溶风险,提高设施番茄产量和水氮利用效率。

微润灌有机肥配施对土壤硝态氮和番茄生长的影响

以设施番茄为试材,以不施肥为对照(CK)、设置低水平无机肥T1(N∶P∶K=150∶60∶120 kg·hm^(-2))、中水平无机肥T2(N∶P∶K=300∶120∶240 kg·hm^(-2))、高水平无机肥T3(N∶P∶K=450∶180∶360 kg·hm^(-2)),以及低水平无机肥分别配施低水平有机肥M1(75 kg·hm^(-2))、中水平有机肥M2(225 kg·hm^(-2))、高水平有机肥M3(375 kg·hm^(-2))共7个处理,进行了微润灌溉水肥一体化栽培试验,研究了无机肥减量配施可溶性有机肥对土壤硝态氮和番茄生长的影响,以期为设施番茄绿色高效生产提供参考依据。结果表明:少量无机肥配施有机肥能显著降低土壤硝态氮累积,还能使番茄保持优良的生长状况,提高番茄果实品质,其中M2处理下土壤硝态氮累积量低、生长情况良好、果实品质最优,为最佳施肥比例。

模糊综合评价法评估盐渍化潮土区温室番茄减量施氮效益

以番茄为研究对象,采用模糊综合评价法,建立了包括社会、经济和生态环境3个方面共7项指标的多因素二级评价指标体系,定量评价不同施氮处理(不施氮(N_0),施氮150kg·hm^(-2)(N_1),施氮300kg·hm^(-2)(N_2),施氮450kg·hm^(-2)(N_3),农户习惯施氮量600kg·hm^(-2)(N_4))对温室番茄种植的社会效益、经济效益、生态环境效益以及综合效益的影响,以期为沧州盐渍化潮土区温室番茄种植提供最优施氮量。结果表明:只考虑社会效益时,N_0、N_1和N_2处理均达到良好效果;仅考虑经济效益时,N_2处理的评价值最高;只考虑生态环境效益时,N_0处理对生态环境的影响最小;将社会效益、经济效益、生态环境效益三因素综合考虑时,综合效益最高的是N_2,综合效益最差的是N_4处理。

不同氮肥处理对春季大棚番茄产量及肥料利用率的影响

以"荣威"番茄为试材,采用田间随机区组排列的方法,设置4个施肥处理(不施肥处理,CK;依据目标产量计算全氮处理,T1;减氮30%处理,T2;増施20%有机肥处理,T3),研究不同处理对番茄株高茎粗、土壤酶活性、肥料利用率及产量的影响。结果表明:T2处理番茄株高和茎粗与T1处理差异均不明显,显著高于CK和T3处理;采收盛期T2处理4种土壤酶(脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶、磷酸酶)活性及肥料利用率均最高,春季氮、磷、钾肥利用效率分别为36.66%、60.51%、26.19%,肥料偏生产力为237.17kg·kg^(-1);每667m2产量为9 952kg,显著高于其它处理,较T1处理显著提高79%。因此,T2处理(每667m^2施入N:21.01kg;P_2O_5:2.71kg;K:18.24kg)产量最高,施肥效果最佳,推荐为杨凌区春季番茄施肥标准。