滨州保护地番茄氮磷钾肥料效应研究

来源:用户上传      作者: 张乐森

　　施肥与增产具有着密不可分的关系，为了进一步明确肥料对产量的影响作用，笔者在滨州市设置了保护地番茄氮磷钾肥效试验，通过2006年秋冬茬和2007年冬春茬两季番茄田间肥效试验，研究了保护地番茄的需肥量、基肥与追肥分配比例及氮磷钾肥的增产效果，为肥料配方和合理施肥提供科学的指导和理论依据。
　　
　　一、材料和方法
　　
　　1.试验地点及供试作物
　　试验于2006年7月－2007年6月在山东省滨州市农业高科技示范园进行。试验选用的日光温室为典型的水泥柱钢架结构，已连续种植7年，前茬作物为番茄，供试作物为番茄。试验大棚种植面积637.5m2，小区面积7.8m×1.4m×3m=32.76m2，试验地基础土壤理化性状见表1。栽培方式为畦栽，畦宽1.00m，畦间距0.40m，每畦2行，株距0.35～0.40m。
　　秋冬茬番茄：2006年7月－2007年1月，品种为布鲁斯特，密度为每公顷36630棵，每株留8穗，每穗留果4～6个。
　　
　　冬春茬番茄2007年2月－2007年6月，品种为粉安娜，密度为每公顷41208棵，每株留4穗，每穗留3～5果。
　　
　　2.试验处理
　　采取“3414”方案中的1、2、4、6和8共5个处理(“典型5处理设计”)，即无肥区、无氮区、无磷区、无钾区和氮磷钾区，3次重复，小区随机排列，施肥处理见表2。
　　
　　3.田间管理
　　(1)施肥情况各处理追施的肥料品种相同，均为普钙(P2O512％)、硫酸钾(K2O 50％)、尿素(N46％)。追施的方式为将肥料溶解于塑料桶中，灌溉时均匀融入灌溉水中冲施。在番茄的生育期内按照当地习惯每隔7～10d喷施1次杀菌剂，防治番茄叶霉病和晚疫病。磷肥作基肥一次性均匀撒施后翻耕，氮肥和钾肥每次追施时溶化于塑料桶中在地头随水冲施，肥料使用情况见表3、表4和表5。
　　
　　(2)水分管理灌溉根据作物的需要按照农户的灌溉习惯进行，每次灌水时计算出灌水量，并取部分水样品测定硝态氮含量。
　　
　　4.土壤样品的采集
　　在移栽前，开花前，第2穗果和第4穗果收获后于植株行内，距植株主根10cm处取3个点0～30cm混合土样，将土样迅速装入一个口袋内封口，在实验室立即过5mm筛并混匀，浸提出Nmin(土壤无机氮值)值后，土样风干，过1mm筛。
　　
　　5.土壤样品的测定项目及分析方法
　　土壤Nmin含量测定：过5mm筛后立即称取12g盛于塑料瓶中，加入0.01mol/L的CaCl2溶液100mL震荡浸提，取部分滤液放人胶卷盒中置于-18℃冰柜中冷冻贮存，待用流动分析仪(TRAACS2000)测定溶液中的NO-3-N和NH+4-N，计算土壤无机氮含量。根据无机氮含量和灌溉水带人氮含量计算施氮量。
　　灌溉水NOa-3-N含量测定：每次施肥前取大棚的灌溉水，采用试纸条一反射仪法速测灌溉水中的N0-3-N浓度。
　　土壤速效磷含量测定：NaCO3－钼锑抗比色法；土壤速效钾含量测定：火焰光度计法；土壤全氮测定：凯氏定氮法；土壤有机质测定：重铬酸钾容量法；土壤pH值测定：pH计测定法；土壤EC值测定：电导法。(注：其中pH和EC水土比均为5:1。)
　　
　　6.番茄产量
　　番茄收获时选每个处理的中间两行作为测产区，记录每个小区的产量，并且对果实分类，＞150g属于大果，100～150g属于中果，<100g属于小果。详细记录各类别的个数，统计小区实际收获产量，最后折算成1hm2的产量。
　　
　　7.数据统计与分析
　　试验数据均采用Excel2000进行处理，番茄产量用SAS统计软件进行数据方差分析与多重比较。土壤养分做动态变化图，进行趋势及原因分析。
　　
　　二、结果与分析
　　
　　1.保护地栽培番茄氮磷钾不同处理对番茄产量的影响
　　从图1和图2可得出两季试验最高产量的处理都是无磷区，最低产量是无肥区。通过SAS软件分析，数据进行LSD检验，秋冬茬无磷区与无氮区没有显著性差异，但与其他处理均有显著差异，无肥区与其他处理也有显著差异，冬春茬无磷区与其他处理也有显著性差异，冬春茬无钾区和氮磷钾区的差异比秋冬茬稍大，冬春茬无氮区和无钾区间的差异也比秋冬茬稍大，但都没出现极显著性差异。冬春茬无氮区和氮磷钾区间出现显著性差异。秋冬茬氮磷钾交互作用显著，冬春茬磷钾交互作用和氮钾交互作用显著，但氮磷交互作用不明显。
　　本试验地土壤基础速效磷含量为226mg/kg，属于极高的磷素水平，本试验秋冬茬氮磷钾区与无磷区相比较，减产6.6％，冬春茬减产11.7％，即土壤中速效磷含量过高，不仅不会增产，反而会减产。无钾区、无氮区和氮磷钾区间的差异，冬春茬比秋冬茬稍大，这可能与冬春茬是在秋冬茬的基础上进行的有关，秋冬茬是本试验的第一季，试验田土壤肥力很高，在经过一季的处理后，各营养元素的含量和他们间的比例均发生了变化，而冬春茬是在秋冬茬的基础上进行的，各处理间的差异会更明显。
　　
　　
　　2.保护地栽培番茄氮磷钾不同处理对Nmin值的影响
　　由图3知道，在7月23日到8月23期间，各种处理的Nmin值都是下降趋势，主要是这期间灌溉较多，氮素被水淋洗至土壤下层，作物吸收全部来自灌溉水和上季盈余，部分可能也来自有机肥。
　　在8月23日至9月13日期间，除无肥区以外，其他处理Nmin含量均升高，其原因可能是因为这期间温度较高，高温灌水促进有机肥的矿化，有机肥的分解峰值在定植1个月后，且前期作物生长缓慢，根系吸氮量少，而氮肥投入多，造成这期间Nmin值含量一直上升。可以观察到此阶段无钾区Nmin值最高，各处理在整个变化过程中，无钾区的Nmin值基本是最高的，这也说明了钾对作物吸收氮索起的作用最大。
　　各处理在2007年2月2日至3月11日均是上升趋势，至3月11日已移栽1个月，有机肥分解也处在一个比较高的阶段，加之灌溉水提供的氮素较多，此时番茄吸收的氮素比较慢，据苗艳芳等研究，番茄吸收氮素最快的两个时期在定植30～45d和75～90d，这也是各处理土壤Nmin

值在3月11日后下降的原因。
　　无磷区在2006年10月3日到2007年2月2日，Nmin一直是上升趋势，可能是因为土壤中磷含量减少导致氮磷钾比例失调，导致植物对氮素吸收受阻，造成磷素胁迫，据氮磷互作效应原理，磷能促进植物对氮素的吸收和利用。无钾区在此阶段也呈上升趋势，原因相类似；此阶段氮磷钾区Nmin下降迅速，这与磷钾促氮是密切相关的。
　　无钾区在9月13日到10月3日Nmin含量下降，究其原因可能是因为有机肥在此阶段分解释放钾素较多，平衡了氮钾，钾的释放直接促进了氮的吸收，此时作物马上结第4穗果，作物吸氮能力较强，也引起土壤Nmin下降。所以建议农户在保护地栽培番茄前期少施用钾肥，但在第4穗果时需追加1次钾肥。
　　无氮区和无肥区的Nmin变化较为平缓，但在8月23日到10月3日期间，他们的Nmin变化相反，无氮区先升后降，无肥区先降后升。无氮区之所以先升后降，是因为在9月6日施肥，无氮区施用磷钾肥，造成养分不平衡，影响了作物对氮肥的吸收利用，而后又由于灌溉水带来的氮素平衡了施用的磷钾肥。而无肥区作物所需要的氮磷钾肥的来源只有有机肥和灌溉水，所以随着作物的吸收利用，Nmin开始呈下降趋势，后来又呈上升趋势，有可能是因为灌溉水中带入部分氮素，养分平衡失调影响了作物对氮素的吸收利用。氮磷钾区和无肥区在10月3日后Nmin较稳定，变化不大，可能都是因为氮磷钾含量较平衡，而氮磷钾区的总肥含量相对无肥区的水平要高，所以氮磷钾区的Nmin水平要比无肥区高。
　　
　　3.保护地栽培番茄氮磷钾不同处理对土壤速效磷含量的影响
　　从图4动态变化图可以看出土壤速效磷含量很高，无肥区和无磷区无论在哪个阶段速效磷含量都比其他处理低。
　　秋冬茬番茄在移栽1个半月左右土壤速效磷有明显的上升趋势，这是因为土壤本身地力较高，加之当季有机肥的分解造成，且有机肥能显著提高土壤中的磷的活性，又因在取土前不久施用了磷肥，导致施磷区上升更明显。
　　秋冬茬中期相同的施磷水平下，无氮区和无钾区速效磷含量较氮磷钾区低，这可能与在低氮低钾水平下更能促进磷的吸收有关，此结论与齐红岩等研究大致相同。秋冬茬后期各处理变化很小，土壤速效磷较中期低，但下降不可能是很明显，这与土壤本身肥力较高有很大关系。
　　
　　冬春茬番茄土壤速效磷含量初期均呈下降趋势，一是因为冬春茬番茄在有机肥和磷肥的数量上均有所降低，此时番茄移栽刚刚1个月，又处于冬季，温度较低，有机肥分解较慢。随着温度的回升，有机肥分解加快，土壤速效磷有上升的趋势，但总趋势仍然下降。据刘军等研究，秋冬茬受光温等影响，吸肥能力相对较差，这也可能导致秋冬茬速效磷含量升高，冬春茬番茄土壤速效磷含量有下降趋势的原因。
　　
　　4.保护地栽培番茄氮磷钾不同处理对土壤速效钾含量的影响
　　从图5土壤速效钾含量动态变化看，在移栽初期，速效钾含量均下降，这与此阶段速效磷含量升高有很大关系，刘虎林等研究说明番茄初期吸磷虽少但对作物早期生长至关重要，作者认为早期过量施磷会影响作物对钾的吸收。冬春茬初期，各处理速效钾含量下降缓慢，第1穗果开花之后这个阶段速效钾含量均下降，可能与番茄吸钾主要在中后期有关，据苗艳芳等研究，番茄吸钾主要在中后期，最快的两个时期是第30～45d和75～90d，从图中也可看出在中期土壤速效钾含量较低，所以建议农户中后期多施用钾肥。
　　在相同的钾肥施用量上，无磷区含量较氮磷钾区和无氮区低，无氮区和氮磷钾区相比较，无氮区土壤速效钾含量较氮磷钾区高，这可能与氮素比磷素更能促进植株对钾的吸收有关。至此，番茄还没有收获，但番茄中后期需钾较多，所以可以预见，土壤速效钾含量有继续下降的趋势。
　　
　　5.肥效参数和丰缺值
　　从表6中各处理的肥效参数可以得出：各处理产量相对于氮磷钾区作比较，肥效参数除秋冬茬无肥区为中外，其他都为高，在施用有机肥的基础上，两季不施氮或磷或钾肥，对产量基本没影响，尤其不施磷能显著提高产量，这可能与土壤基础肥力过高，有机肥的残效作用有直接关系。
　　
　　
　　三、讨论
　　
　　1.土壤氮磷钾的来源
　　氮磷钾索的来源主要是施用的化肥和有机肥，有机肥的矿化分解及残效叠加作用也使土壤中的氮磷钾库得到积累，有机肥肥效持久的原因也在于此。但试验过程中每次灌溉水采集的水样中的硝态氮含量也很高，单次输入量14～29kg/hm2，整个生育期内的灌溉水带入的氮素不容忽视，灌溉水带来的氮素就极大的补充了土壤的氮库。从分析数据可看出试验地的基础地力较高(基础土样理化性状见表1)，这可能是当地长期施用过量肥料及保护地这一特殊栽培模式造成的，而有机肥和化肥有相互促进肥效的作用，尤其有机肥能极大地促进磷的释放，活化土壤中难利用的磷，增加土壤中磷的供应。
　　
　　2.磷对保护地栽培番茄产量的影响
　　保护地栽培番茄肥效试验中，无磷区的产量最高，相对氮磷钾区产量增产明显。其他施磷的处理产量均低于无磷区，一方面这可能与土壤中大量元素间的协调有关，另一方面也可能与有机肥有关，有机肥可降低土壤对磷的吸附，增加磷的解析，活化土壤中难利用的磷为可用磷有关，所以在施用有机肥的同时配施磷肥，土壤中磷含量过高，不仅没有增产，甚至可能减产，这与高慧等研究大致相同。本试验虽然在处理时没有做无机肥配施磷肥的处理，但也可以证明在土壤速效磷含量较高时，增加磷肥的投入无效，番茄产量不仅不会增产，反而减产。而据吴建繁等试验也表明土壤在速效磷含量较高(超过101mg/kg)时施用磷肥基本无效，不仅不会增产，反而会减产。
　　
　　3.番茄吸收氮磷钾的相关性
　　从土壤氮磷钾动态变化图中可以初步得出以下结论：对于番茄这种喜氮和钾的作物而言，在一定范围内，氮磷钾间有相互促进作物吸收作用，尤其钾对氮的作用更大。在营养平衡的条件下，低氮低钾更能促进作物对磷的吸收，但在番茄早期，过量磷肥会抑制番茄对钾的吸收。
　　从5个处理番茄产量的比较看，虽然单因素增产效果不明显，但氮磷钾的交互作用比较明显，尤其钾与氮、钾与磷作用更显著。
　　
　　4.栽培季节对番茄吸收氮磷钾的影响
　　栽培季节不同可能是秋冬茬和冬春茬在不同处理间比较差异时产生的结果有所不同的原因之一，据刘军等研究，秋冬茬吸收氮磷钾量大约相当于冬春茬的75％，这可能与两季所处的日光温度条件不同有关，秋冬茬番茄果实膨大期和采收初期处于低温弱光的环境条件，因此相同的生育阶段对氮磷钾吸收的绝对量，秋冬茬比冬春茬少，即冬春茬和秋冬茬相比较，吸磷能力更强，所以在这样基础肥力高的土壤上种植番茄，冬春茬无磷区增产更大，而无氮区与氮磷钾区的差异性在秋冬茬时差异不显著，冬春茬差异显著，也可能是因为冬春茬番茄吸收氮素过高，而过量的氮反而使番茄减产，所以施用肥料时冬春茬可少施一些肥料，这样既不会造成肥料的浪费，也不会给环境带来负担，还可产生经济效益。
　　
　　四、结论
　　
　　两季番茄产量无磷区产量最高，施磷有明显减产趋势，即土壤速效磷较高的水平上，只需施适量有机肥即可达到理想产量，施用磷肥过量反而可能会减产，且番茄早期施磷肥过量会影响番茄对钾的吸收，从而引发生理病害，所以提醒农户番茄早期慎重施用磷肥。在肥力水平较高的土壤中钾肥在前期效果不是很明显，番茄吸收钾肥主要在中后期，且钾能极大促进氮的吸收，与氮磷的交互作用明显，所以中后期要适当多施钾肥，前期可少施。无氮区与无钾区增产不明显，且在氮素超过一定量时会减产，总之在此土壤肥力水平上，应减少氮磷钾的施用量，在土壤肥力较高时，一季不施氮肥或钾肥或磷肥不会影响农户的经济效益，还可降低对土壤及地下水的污染。

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