济南市郊设施蔬菜氮肥施用及硝态氮淋失状况研究

王春燕

（中华全国供销合作总社济南果品研究院，山东济南 250014）

济南市郊设施蔬菜氮肥施用及硝态氮淋失状况研究

王春燕

（中华全国供销合作总社济南果品研究院，山东济南 250014）

本实验以济南市城郊菜地为研究对象，对城郊菜地土壤-植物系统进行研究，系统地分析了济南市郊区设施蔬菜-土壤系统中氮素的输入输出状况，阐明了氮肥的施用对蔬菜产量及地下水的影响。本文对衡量济南市蔬菜种植对环境的污染状况及指导农业安全生产具有重要的意义。

济南市郊；设施蔬菜；氮肥施用；硝态氮淋失

城郊区是指环绕在城市中心区域周围，介于城市与农村之间的过渡地带，担负着维护城市生态环境安全和食品健康的双重功能。目前我国城市郊区农业人口总数达3亿多，占全国农业人口的30%以上。全国城郊区耕地总面积超过3000万hm2。人多地少的国情决定了城郊区必须担负着重要的农业生产功能。但在城市工业和生活废弃物不断增加和高强度农业生产方式等诸多因素的共同作用下，当前我国城郊区环境污染状况极其严重，已对城市的生态环境与食品健康安全构成严重威胁。

土壤等环境质量的恶化和生态功能的衰退及由此引起的农产品安全问题已成为严重影响城乡生态和居民健康的重要原因，并已成为城郊经济和社会可持续发展的瓶颈。针对城郊农业的土壤和农作物进行调查，对衡量城郊农业的污染水平，保障城市农产品和饮用水的安全，维持城郊农业的可持续发展具有重要意义[1,2]。本研究以济南市城郊菜地为对象，对城郊菜地土壤-植物系统进行研究，以衡量济南城郊菜地地下水硝酸盐的污染状况，为保证蔬菜产品安全和城郊农业的可持续发展提供依据。通过前期的调查发现，目前济南市设施菜地生产施用大量的有机肥和化肥，其中有机肥的施用量超过525m3/hm2，化学氮肥的施用量超过300kg N/hm2，蔬菜种植区域肥料的施用量普遍较大。

本试验选取济南市槐荫区段店镇田家庄村的大棚蔬菜为研究对象，系统地研究了济南市郊区设施蔬菜-土壤系统中氮素的输入输出状况，阐明了氮肥的施用对蔬菜产量及地下水的影响，对衡量济南市蔬菜种植对环境的污染状况及指导农业安全生产具有重要的意义。

1 材料与方法

1.1 试验材料

本试验于2013年8月25日～2014年6月8日在济南市槐荫区段店镇田家庄进行，试验地土壤基本理化性质：潮土，有机质37.3g/kg，pH7.83，全氮含量1.52g/kg，速效氮167.1mg/kg，速效钾207.2mg/kg，速效磷263.9mg/kg，日光温室面积为337.5m2，试验以茄子为供试蔬菜，品种为鲁蔬长茄1号。茄子于2013年8月25日移栽，2013年11月29日开始采摘，2014年6月8日结束生育期。试验共移栽茄子960棵。

1.2 肥料施用状况

日光温室在种植前一次性施入复合肥50kg（计施入氮肥222kg N/hm2）。鸭粪20m3，含水量54%，含氮量为1.21%（计施入氮肥3166kgN/hm2）。随着茄子的生长，分别追施复合肥11次，共计110kg（计施入氮肥521kgN/hm2）。整个生育期共施入氮肥3909kg N/hm2。

1.3 测定分析方法

按农户习惯方式进行采摘，统计每次采摘量，同时每月取样测定果实氮含量。茄子秸杆产量由两部分组成：一是，叶片及分支摘除量；二是，茄子秸杆总重量。茄子秸杆产量则按最终收获量计算。取样时在大棚内选取三个平行22.5m2计算秸杆产量，取平均值，并分别测定氮含量。

每月收集一次淋失液，称重后，取样冰冻带回试验室测定硝态氮含量；灌溉水每次收集测定其硝态氮含量。

1.4 土壤样品的制备和测定

大田土样用土钻采用S形采样，5次重复，四分法取样带回实验室后风干；土柱用土钻均匀选取三点，四分法取样带回实验室风干。风干土壤研磨过20目和100目筛，充分混匀后保存自封口袋中编号记录。20目风干土样用来测定土壤pH值、碱解氮、速效磷、速效钾等指标，100目用来测定土壤全氮、有机质等指标。土壤常规分析方法见鲍士丹的《土壤农化分析》[3]。

1.5 植物样品的制备及测定

植物样品的制备：采用分区采样，带回试验室。洗净，擦干，称重后装入信封，放入在105℃烘箱杀青30min，后温度降至60℃烘干至恒重，测定植物样品的含水量及干物质重。植物样品，磨碎过60目筛备用。

植物全氮测定：浓H2SO4-H2O2消化，定容后，蒸馏用容量法测定。

蔬菜硝酸盐含量的测定：沸水提取，紫外分光光度法测定。

1.6 水样的收集与测定

硝态氮淋失计算，淋失液每月收集一次，称量后冰冻带回试验室测定硝态氮含量；对于未有淋失液的月份，利用土壤溶液提取器提取土壤溶液，带回试验室测定。灌溉水每次读取水表计算灌溉量，同时取样带回试验室测定硝态氮含量。水中硝态氮的测定采用离子色谱法。

2 结果与分析

2.1 硝态氮淋失浓度分析

图1 茄子试验期内硝态氮淋失浓度变化

由图1可知，试验期内硝态氮淋失浓度变化幅度较大，最大浓度出现在2013年8月份，为78.0mg N/L；最低在2014年4月，为49.6mg N/L，平均浓度为59.3mg N/L。硝态氮含量均超过国家规定的饮用水标准（10mg N/L）和地下水源硝态氮控制标准（20mgN/L）。硝态氮淋失浓度在冬季出现峰值。这与前人的研究结果一致，也充分说明了耕作和季节对硝态氮淋失的影响[4]。

2.2 硝态氮淋失量分析

图2 硝态氮淋失量的变化

由图2可知，试验期间硝态氮共淋失294.8kgN/hm2，其中淋失最大量出现在2013年9月1日，这可能是因为2013年8月移栽前对大棚进行了耕作，该农作措施加大了水分及硝态氮的淋失。其次淋失较大值出现在2014年3月1日，可见，对农田进行耕作处理和气温较低时，硝态氮的淋失量较大，说明了农作措施和季节变化对硝态氮淋失的影响[5]。综合图1和图2可以看出，在设施栽培条件下，作物生长前期，硝态氮淋失量与淋失浓度二者的变化趋势较为一致，而在作物生长后期，硝态氮淋失量不断减少，而淋失浓度呈现先减小后增加的趋势。

2.3 产量分析

图3 茄子生育期内产量变化

由图3可知，本试验中，茄子生育期内共采摘29次，平均每次8.64×104kg/hm2，总产量为2.51×105kg/hm2。茄子在生育期内产量如图3所示，最高值出现在2014年5～6月份。与寿光温室大棚的黄瓜和苦瓜的产量变化相比，茄子产量变化较平稳，但在2014年1～3月份受天气因素影响，产量出现低谷。除最后一次采摘外，产量最高出现在2014年5月25日，达到17079kg/hm2。

2.4 茄子氮肥携出量及总干物质量积累结果分析

图4 茄子氮肥携出量与干物质产量

由图4可知，在本试验中，茄子的干物质积累量与氮肥携出量分别为3.56伊104kg/hm2与924.9kg N/hm2，若不考虑前季作物氮素在土壤中的残留，氮肥的利用率为23.6%，不足30%，可见，氮肥的利用率处于较低水平。

2.5 试验期间灌溉量与水分淋失量

图5显示，试验期间灌溉量与水分淋失量均处于较高水平，总计进行灌溉26次，灌溉总量为1275.6mm，收集淋失液11次，淋失总量为497.5mm，淋失量占总水分输入量的39.0%。茄子移栽时由于耕作完成，土壤松散，致使灌溉量与淋失量均处于较高水平。同时，由图5可以看出，冬季水分淋失量要高于生长期的其它季节。

图5 试验期间灌溉量与水分淋失量

试验期间对灌溉水进行7次取样，硝态氮平均浓度为14.5mgN/L，通过灌溉输入的氮素为185.0kgN/hm2，可见，在本试验中，灌溉是氮素输入的一个不可忽视的方式。

2.6 茄子中的硝酸盐含量分析

对茄子中的硝酸盐含量测定5次的结果如表1所示，茄子中硝酸盐含量平均为233.2mg/kg，远低于国家对茄果类硝酸盐含量的标准（≤440mg/kg）。且在4月中旬追肥之后，硝酸盐含量最高。这与图2中所示的在追肥之后硝态氮的淋失量较大的趋势较为一致。

表1 茄子中的硝酸盐含量分析

3 结果分析

试验结果表明，济南郊区设施蔬菜生产中大量无机肥及有机肥的施用能造成地下水硝酸盐污染，本试验中所取得的硝态氮淋失浓度范围为49.6～78.0mg N/L，平均为59.3mg N/L，均超过国家规定的地下水饮用标准（10mg N/L）。在生育期内，茄子的氮肥携出量为924.9kg N/hm2，若不考虑前季作物的氮肥效应，氮肥利用率仅为23.6%，还不足30%。可见，济南市郊区设施菜地生产氮肥利用效率较低，硝态氮的淋失严重，已经对地下水环境造成了潜在的威胁。

[1]郝小雨,高伟,王玉军,等.有机无机肥料配合施用对设施番茄产量、品质及土壤硝态氮淋失的影响[J].农业环境科学学报, 2012,31(3):538-547.

[2]高伟,李明悦,高宝岩,等.有机无机肥料配合施用对设施黄瓜产量、氮素累积及硝酸盐淋溶的影响[J].华北农学报,2015, 30(4):188-193.

[3]鲍士丹.土壤农化分析（三）[M].中国农业出版社,2000.

[4]颜明娟,林琼,吴一群,等.不同施氮措施对茶叶品质及茶园土壤环境的影响[J].生态环境学报,2014,(3):452-456.

[5]朱旭君,王玉花,张瑜,等.施肥结构对茶园土壤氮素营养及茶叶产量品质的影响[J].茶叶科学,2015,(3):248-254.

Study on Nitrogen and Nitrate Leaching of Greenhouse Vegetable in Outskirts of Jinan City

WANGChun-yan (Jinan Fruit Research Institute,All China Federation of Supp ly&Marketing Co-operatives,Jinan 250014,China)

In thepaper,theauthor took the vegetable in outskirtsof Jinan city as the research object,and studied thevegetable

soil plant system,systematic analyzed inputand output status of nitrogen in vegetable-soil system,in outskirts of Jinan city, illustrated the influence of nitrogen fertilizer on groundwater and yield of vegetable.There is importantsignificance tomeasure the cultivation ofvegetables in Jinan cityenvironmentalpollution and guideagriculturalproduction safety.

Outskirts of Jinan city;greenhouse vegetable;nitrogen fertilizer;nitrate leaching

TQ447.1

A

1008-1038(2017)02-0022-04

2016-09-20

王春燕（1979—），女，助理研究员，研究方向为土壤环境化学