不同磷肥對(duì)黃瓜的影響研究

1、gei黃瓜和番茄溫室土壤Olsen-P閾值研究張彥才1， 李若楠1，王麗英1，翟彩霞1，李巧云1，陳麗莉1，武雪萍*2，吳會(huì)軍2 （1河北省農(nóng)林科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源環(huán)境研究所，河北，石家莊 050051；2中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所，北京100081）介紹磷是植物生長發(fā)育所必需的大量營養(yǎng)元素之一，主要因?yàn)槠湓谀芰看x、糖分代謝、酶促反應(yīng)和光合作用等過程中起著至關(guān)重要的作用，并且是核酸、植素和卵磷脂的重要組成成分，在很大程度上決定了作物的產(chǎn)量和品質(zhì)(Lynch and Beebe,1995)。植物根構(gòu)型對(duì)磷吸收起著重要作用。同時(shí)在眾多種類的根分泌物中，質(zhì)子、有機(jī)酸和酸性磷酸酶被普遍認(rèn)為以直

2、接或間接的方式影響土壤磷的有效性，與植物吸收磷的效率有關(guān)。磷酸酶是土壤中最活躍的酶類之一，在土壤磷素循環(huán)中起重要作用。植物根系及其殘?bào)w、土壤動(dòng)物及其遺骸和為生物所分泌的磷酸酶是其主要來源。磷肥的當(dāng)季利用率只有1025%。其施入土壤的磷肥很快轉(zhuǎn)化為Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P等形態(tài)無機(jī)磷。長期大量施用磷肥不僅使020cm耕層土壤磷素大量積累,2040cm土層磷素均有不同程度的增加。在中國，無論是在大田還是種植蔬菜的溫室，因?yàn)椴粩嘣黾拥牧追适┯昧?，?dǎo)致磷素在土壤中過分積累。魯如坤對(duì)中國南方廣東、福建農(nóng)田土壤磷素調(diào)查發(fā)現(xiàn)，由于這一地區(qū)施肥歷史較長(近40年),大部分土壤特別是水稻土都可

3、能出現(xiàn)磷素的積累情況。在對(duì)中國北方種植蔬菜的溫室調(diào)查發(fā)現(xiàn)，隨著日光溫室棚齡增加,土壤中N、P不斷積累。北京郊區(qū)種植313年的蔬菜保護(hù)地上土壤全磷含量高達(dá)816.22921.4mg/kg,平均為1711.4mg/kg。土壤磷素組成以無機(jī)磷(Pi)為主,其含量占土壤全磷的76.6%91.7%,平均為83.5%。土壤Olsen-P的含量為23·0372·1mg/kg,平均為170·9mg/kg,占土壤全磷的2·8%17·1%。大量施入磷肥使土壤Olsen-P占土壤全磷的比率顯著增加。大量施用磷肥，不僅加重了農(nóng)民的負(fù)擔(dān)，這也給環(huán)境造成壓力。近年來，隨著

4、農(nóng)田磷水平的增加，農(nóng)田非點(diǎn)源磷對(duì)水體污染的威脅逐漸凸顯。對(duì)于那些用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的土壤而言，常常有高含量的磷素殘留，因?yàn)榱姿爻Ｒ噪y容的形態(tài)出現(xiàn)并且會(huì)在土壤中殘留很長時(shí)間(Joanne C. Gilbert et al., 2003) 。在土壤中過分積累的磷會(huì)加重地表徑流形式磷素的損失，從而造成淡水富營養(yǎng)化(Ander N. Sharpley et al., 2001)。因此化學(xué)修復(fù)和植物提取被用來減少土壤磷素的積累以及磷素的流失(Nilesh C. Sharma et al., 2006)。一般的施肥原則是補(bǔ)充不足的養(yǎng)分達(dá)到增產(chǎn)效果。根據(jù)目前的磷肥施用及土壤Olsen-P積累狀況，我們提出建立新的

5、施磷肥原則：即在土壤磷素積累到某種程度(如施磷無效)后,如何施磷肥的問題。我們認(rèn)為在施磷肥無效的情況下,施磷的原則不再是為了增產(chǎn)而應(yīng)是為了把土壤有效磷水平保持在某一合理的水平上。土壤Olsen-P是表征土壤供磷能力、確定磷肥用量和農(nóng)田磷環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的重要指標(biāo)。在這篇文章中，我們研究如下三方面的問題：(i) 調(diào)查河北省146個(gè)溫室大棚土壤Olsen-P(Oslen-P)和土壤PH值，土壤電導(dǎo)率之間的關(guān)系；(ii) 不同磷肥施用量對(duì)于蔬菜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響；(iii) 對(duì)于土壤Olsen-P嚴(yán)重積累的番茄和黃瓜溫室，土壤Olsen-P臨界值研究。 結(jié)果與討論調(diào)查試驗(yàn)依據(jù)陳倫壽等人對(duì)菜園土壤Olsen-P

6、含量分級(jí)分別為嚴(yán)重缺乏組(土壤Olsen-P含量30)，缺乏組(30土壤Olsen-P含量60)，適量組(60土壤Olsen-P含量90)和過量組（土壤Olsen-P含量90），將我們的土壤Olsen-P結(jié)果分為4部分，結(jié)果見表4。結(jié)果顯示在河北省98個(gè)種植番茄的溫室土壤Olsen-P含量在14.75674.93 mg/kg，有72.45 %的溫室土壤Olsen-P含量超過90 mg/kg過量積累。48個(gè)種植黃瓜的溫室土壤Olsen-P含量范圍在27.56536.00 mg/kg，有77.08 %的溫室土壤Olsen-P過量積累。分析土壤Olsen-P含量高于90mg/kg的溫室Olsen-P

7、平均值可見，土壤Olsen-P過量積累的現(xiàn)象在種植黃瓜的溫室表現(xiàn)的更為嚴(yán)重。這可能與黃瓜對(duì)P的忍耐值高有關(guān)。表4土壤調(diào)查結(jié)果SAP/溫室數(shù)項(xiàng)目溫室土壤Olsen-P（mg/kg）番茄黃瓜30Max21.14Min14.75Ave17.9427.56Std4.523060Max59.6858.05Min33.1442.38Ave46.7450.55Std9.518.426090Max80.4587.59Min61.7064.72ave71.6875.88std9.518.8690max674.93536.00min92.1491.46ave185.62247.92std92.08117.45土壤

8、Olsen-P含量與土壤電導(dǎo)率/全鹽之間的關(guān)系土壤全鹽和電導(dǎo)率常被用作表示土壤鹽漬化程度的重要指標(biāo)。在被調(diào)查的98個(gè)種植番茄的溫室土壤電導(dǎo)率在44.55 758.54 us/cm 25，平均值為166.44 us/cm 25。48個(gè)種植黃瓜的溫室土壤電導(dǎo)率在55.88 1142.91 us/cm 25，平均值為317.02。根據(jù)多數(shù)蔬菜對(duì)鹽分的忍耐臨界值（文獻(xiàn)?）400 us/cm 25，有9.18 %的番茄溫室和22.92 %的黃瓜溫室土壤電導(dǎo)率超過該值；有1.02 %的番茄溫室和16.67 %的黃瓜溫室土壤電導(dǎo)率超過生理鹽害臨界值600 us/cm 25。圖1為土壤Olsen-P與電導(dǎo)率的

9、相關(guān)分析。從圖中可見無論是黃瓜溫室還是番茄溫室，土壤電導(dǎo)率值與土壤Olsen-P含量之間均極顯著正相關(guān)。這說明溫室土壤鹽漬化程度較高，這可能源于農(nóng)民過量的磷肥料投入。而這種現(xiàn)象在種植黃瓜的溫室表現(xiàn)的更加明顯。根據(jù)我們的電導(dǎo)率與全鹽的相關(guān)性。Olsen+P與全鹽的關(guān)系。圖1土壤Olsen-P與電導(dǎo)率之間的關(guān)系圖*代表在0.05顯著度水平上的相關(guān)性. *代表在0.01顯著度水平上的相關(guān)性，下同。土壤Olsen-P含量與土壤PH值之間的關(guān)系土壤次生鹽漬化普遍引起土壤pH下降，使土壤酸化，從而影響作物的生長。98個(gè)番茄溫室土壤PH范圍在6.86 8.43之間，平均值在7.74；48個(gè)黃瓜溫室土壤PH在

10、6.43 8.40之間，平均值7.61。圖2為土壤Olsen-P與土壤PH的相關(guān)性。從圖中可見土壤PH和0-20cm土壤Olsen-P含量之間極顯著負(fù)相關(guān)。說明隨著土壤Olsen-P含量的增加，土壤有酸化、退化的趨勢。圖2 土壤Olsen-P與土壤PH的相關(guān)性土壤Olsen-P含量與有機(jī)質(zhì)含量的關(guān)系從土壤調(diào)查結(jié)果看98個(gè)番茄溫室土壤有機(jī)質(zhì)范圍在0.83 6.02之間，平均值為1.97 %；48個(gè)黃瓜溫室土壤有機(jī)質(zhì)范圍在0.60 8.17 %，平均值為2.31 %。從圖3土壤Olsen-P與有機(jī)質(zhì)含量的相關(guān)性發(fā)現(xiàn)，土壤有機(jī)質(zhì)含量與土壤Olsen-P含量顯著正相關(guān)。這與其他人的結(jié)果一致。這可能是因

11、為有機(jī)質(zhì)不僅豐富了土壤磷庫，增加了磷的解吸，減少了磷的固定，提高土壤微生物轉(zhuǎn)化有機(jī)磷的強(qiáng)度和堿性磷酸化酶的活性，從而提高土壤磷的有效性。 圖3 土壤Olsen-P與有機(jī)質(zhì)含量的相關(guān)性土壤Olsen-P含量與種植年限的關(guān)系被調(diào)查98個(gè)番茄溫室種植年限在115年，平均種植年限為5.64年；48個(gè)黃瓜溫室種植年限在1 16年，平均種植年限為6.54年。圖4為土壤Olsen-P與種植年限的相關(guān)性。從中可見土壤Olsen-P含量和種植年限之間的呈顯著正相關(guān)，這暗示了隨著種植年限的增加，磷素在土壤耕層不斷積累。圖圖4 土壤Olsen-P與種植年限的相關(guān)性田間試驗(yàn)產(chǎn)量番茄圖5顯示了在不同磷肥施用量下番茄的產(chǎn)

12、量差異。在T1溫室中，隨著磷肥施用量的增加，番茄的產(chǎn)量下降，P0處理番茄產(chǎn)量最高為6.6042×104 kg/ ha，顯著高于P800和P1000處理。這說明T1溫室土壤速效磷水平已經(jīng)超過了番茄生理耐受臨界值，不施磷肥，單施有機(jī)肥、氮肥和鉀肥即可維持產(chǎn)量。分析T2溫室番茄產(chǎn)量結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著磷肥施用量的增加，番茄產(chǎn)量先升高后降低；其中P500處理產(chǎn)量最高，為9.0849 × 104 kg/ ha，顯著高于P0和P1000處理。比較T1和T2溫室番茄產(chǎn)量發(fā)現(xiàn)，T2溫室各處理番茄產(chǎn)量均高于T1溫室。圖5 各施用磷肥處理番茄產(chǎn)量黃瓜圖6顯示在不同磷肥施用量下黃瓜產(chǎn)量及其構(gòu)成。在C1

13、溫室中，P800處理黃瓜產(chǎn)量和果數(shù)最多，分別為22.3049 × 104 kg/ ha和134.1050×104 /ha，P300處理黃瓜單果重最高為170.60 g，但各處理均為達(dá)到顯著差異。在C2溫室中，也為P800處理黃瓜產(chǎn)量和果數(shù)最多，分別為23.3764 × 104 kg/ ha和124.2504 ×104 /ha，但各處理均未達(dá)到顯著差異；P0處理黃瓜單果重最高為204.12 g。比較C1和C2溫室黃瓜產(chǎn)量發(fā)現(xiàn)，C2各處理黃瓜產(chǎn)量均高于C1，且其主要是通過增加單果重來增加黃瓜的產(chǎn)量的。比較番茄和黃瓜的產(chǎn)量數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)：番茄比黃瓜對(duì)不同磷肥施用量反

14、應(yīng)更加敏感。這可能是因?yàn)辄S瓜是一種潛在的磷素富集植物。在高磷含量的土壤中，其器官生物量有明顯積累。( Nilesh C. Sharma et al., 2007)圖6各施用磷肥處理黃瓜產(chǎn)量品質(zhì)番茄表5顯示在不同磷肥施用量下番茄品質(zhì)的差異。番茄Vc含量，番茄紅素，可滴定酸，可溶性糖和硝酸鹽含量受各處理顯著影響。在T1溫室中，P1000處理Vc含量、可溶性糖含量最高，而可滴定酸、硝酸鹽含量最低，因此品質(zhì)最好。這與產(chǎn)量結(jié)果相背離。在T2溫室中，P500處理Vc含量、番茄紅素和可溶性糖含量最高，但是其可滴定酸、硝酸鹽含量也是最高的；而P0處理可滴定酸含量是最低的，P1000處理硝酸鹽含量最低。表5 不

15、同磷肥施用量對(duì)番茄產(chǎn)量與品質(zhì)的影響溫室代號(hào)處理Vc 含量(mg/ 100g)番茄紅素含量(mg/ 100g)可滴定酸含量 (%)可溶性糖含量 (%)硝酸鹽含量(mg/ kg)T1A04.39c1.12b2.63a15.65ab193.68aA16.39ab1.43b2.24ab15.54b180.62aA24.81bc2.67a2.31ab16.57ab182.35aA38.05a1.51b1.91b16.82a119.96bT2B07.51c1.26b1.67b10.85b141.00abB112.90a1.70a2.19a14.89a174.31aB29.28b1.64a1.84b13.5

16、0a153.20abB38.20bc1.06b1.85b14.89a115.01b比較這些平均數(shù)，在每一列中不同的子母表示在005水平上有顯著差異。黃瓜表6顯示不同磷肥施用量對(duì)黃瓜品質(zhì)的影響。在C1溫室中，P500處理Vc含量、可溶性糖含量最高，而P0處理硝酸鹽含量最低。在C2溫室中，也為P500處理Vc含量最高，P300處理可溶性糖含量最高，而P1000處理硝酸鹽含量最低。比較番茄和黃瓜品質(zhì)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)：無論番茄還是黃瓜，P500處理果實(shí)中Vc含量最高，而P1000處理硝酸鹽含量最低。表6 不同磷肥用量對(duì)黃瓜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響溫室編號(hào)處理號(hào)VC含量(mg/ 100g)可溶性糖 (%)硝酸鹽(mg/

17、 kg)C1C04.18ab6.53ab139.23aC14.47a6.44ab148.88aC24.52a8.13a140.33aC33.73b7.41ab161.66aC44.01ab5.955b144.72aC2D07.44abc10.00a150.12aD17.88ab12.00a134.98aD28.56a10.02a152.89aD36.74bc10.23a151.61aD46.12c11.66a119.00a比較這些平均數(shù)，在每一列中不同的子母表示在005水平上有顯著差異。施磷肥量與土壤Olsen-P番茄圖7顯示在幼苗移栽后15天、80天（盛果期）土壤Olsen-P含量和施磷量之

18、間的關(guān)系。無論是在幼苗移栽后15天還是在拉秧期，土壤Olsen-P含量隨著施用磷肥量的增加而增加。在移栽后15天和結(jié)果末期T1溫室土壤Olsen-P含量與磷肥施用量之間相關(guān)性r值分別為0.9051和0.9786。這兩個(gè)時(shí)期T2溫室土壤Olsen-P含量與磷肥施用量之間相關(guān)性r值分別0.9181和0.8687（使用的是兩次重復(fù)數(shù)據(jù)作的相關(guān)性）。但是比較T1和T2兩個(gè)溫室發(fā)現(xiàn)T1土壤速效磷含量高于T2。 圖7 在幼苗移栽15天后和80天（盛果期）土壤Olsen-P含量與磷肥施用量之間的關(guān)系。 黃瓜圖8顯示在幼苗移栽后15天、50天、140天和235天（盛瓜前期、盛瓜中期和拉秧期）土壤Olsen-P

19、含量和施磷量之間的關(guān)系。無論是在什么時(shí)期，土壤Olsen-P含量隨著施用磷肥量的增加而增加。在幼苗移栽后15天、50天、140天和235天（盛瓜前期、盛瓜中期和拉秧期）C1溫室土壤Olsen-P含量與磷肥施用量之間相關(guān)性r值為0.9386，0.8290，0.5853，0.8426。該四個(gè)時(shí)期C2溫室土壤Olsen-P含量與磷肥施用量之間相關(guān)性r值為0.9064，0.9230，0.8759，0.7610（使用的是兩次重復(fù)數(shù)據(jù)作的相關(guān)性，并非平均數(shù)）。比較C1和C2兩個(gè)溫室土壤速效磷發(fā)現(xiàn)C1溫室各處理隨著時(shí)間推移，土壤Oslen-P含量變化大，而C2溫室變化小。 圖8 在幼苗移栽15天后、50天、

20、140天和235天（盛瓜前期、盛瓜中期和拉秧期）土壤Olsen-P含量與磷肥施用量之間的關(guān)系。 土壤電導(dǎo)率與Olsen-P之間的關(guān)系圖9將T1和T2溫室番茄移栽后15天和80天（盛果期）土壤速效磷含量與電導(dǎo)率（所有數(shù)據(jù)非平均數(shù)）作相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)兩者之間遵循對(duì)數(shù)關(guān)系，且達(dá)到極顯著水平。將C1和C2溫室黃瓜移栽后15天、50天、140天和235天（盛瓜前期、盛瓜中期和拉秧期）土壤速效磷含量與電導(dǎo)率（所有數(shù)據(jù)非平均數(shù)）作相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)兩者之間也遵循對(duì)數(shù)關(guān)系，亦達(dá)到極顯著水平。圖9土壤Olsen-P含量與電導(dǎo)率之間的關(guān)系。 土壤Olsen-P閾值的確定 可以用品質(zhì)的數(shù)據(jù) 電導(dǎo)率與產(chǎn)量找臨界值番茄圖黃瓜圖結(jié)

21、論參考引文Andrew N. Sharpley, Richard W. McDowell, Peter J. A. Kleinman, 2001. Phosphorus loss from land to water: integrating agricultural and environmental management. Plant Soil. 237, 287-307.B. Colomb, P. Debaeke, C. Jouany, J.M. Nolot, 2006. Phosphorus management in low input stockless cropping syst

22、ems: Crop and soil responses to contrasting P regimes in a 36-year experiment in southern France. Eur J Agron. 26, 154-165.Joanne C. Gilbert, David J.G. Gowing, Peter Loveland, 2003. Chemical amelioration of high phosphorus availability in soil to aid the restoration of species-rich grassland. Ecol

23、Eng. 9, 297-304.Nilesh C. Sharma, Daniel L. Starnes, Shivendra V. Sahi, 2007. Phytoextraction of excess soil phosphorus. Envir Pollu. 146, 120-127.Supplemental data:表1 番茄大棚土壤調(diào)查結(jié)果SAP/溫室數(shù)項(xiàng)目Olsen-P（mg/kg）電導(dǎo)率(us/cm)25有機(jī)質(zhì)含量（）PH年限302/98max21.14 234.93 1.51 8.12 3.00 min14.75 68.57 1.50 7.81 3.00 ave17.94

24、151.75 1.50 7.97 3.00 std4.52 117.63 0.01 0.22 0.00 306012/98 max59.68 406.37 3.46 8.43 13.00 min33.14 77.96 0.83 7.19 1.00 ave46.74 150.58 1.60 7.81 3.58 std9.51 87.21 0.62 0.32 3.26 609013/98 max80.45 275.83 2.14 8.35 10.00 min61.70 44.55 0.95 7.39 1.00 ave71.68 116.03 1.53 7.93 4.54 std9.51 87.21 0.62 0.32 3.26 9071/98 max674.93 758.54 6.02 8.26 15.00 min92.1