日光温室番茄产量与土壤养分、植株养分的关系

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(山东农业大学 土肥资源高效利用国家工程实验室 农业环境山东省重点实验室，山东 泰安 271018)

0 引 言

日光温室是北方越冬蔬菜生产的主要设施，番茄(Lycopersiconesculentummill.)是日光温室栽培面积最大的蔬菜之一。番茄需肥量大，用肥频繁，但日光温室密闭时间长，缺乏自然雨水淋洗，再加上根系的选择性吸收，致使某些酸根离子在根层逐年沉积，土壤养分失衡、酸化、盐渍化现象呈上升趋势[1]。调查发现，温室养分的投入量远高于作物需求，有机肥投入偏低，高浓度复合肥施用较多；肥料中氮肥含量相对较低，施用后在作物外观上表现不明显，农户认为可能是肥料用量太少，便加大其用量，如此反复，导致目前温室土壤普遍出现有机质缺乏而速效养分过剩的问题[2]。同时，由于蔬菜对不同元素吸收比例的差异易导致磷素供应过高，氮素、钾素则相对偏低，养分投入的不平衡加之温室栽培条件下单一作物的连续种植，更加剧了土壤养分的供应失衡，从而引发一系列的土壤危害，如次生盐渍化、酸化等[3]。研究发现，日光温室土壤盐分是露地的2.1～13.4倍，使用3～5年便开始出现盐害[4-5]。连作4～5年的土壤碱解氮、速效磷含量达150～200 mg·kg-1，速效钾含量高达800～1 000 mg·kg-1[6-7]。土壤交换性钾逐年增加，而Ca2+、Mg2+与盐基总量的比值则出现显著降低的趋势[8]。一般认为，蔬菜缺镁主要发生在南方酸性土壤，而北方石灰性土壤含镁丰富，不易出现缺镁症，但实际生产中日光温室缺镁现象频繁出现[9-10]。由于土壤中元素间复杂的颉抗和协助效应，高氮低产、高磷低产等现象也时有发生[11-12]。泰安岱岳区日光温室种植番茄1.5万多亩，是山东省最大的番茄专业生产批发基地，日照莒县和淄博临淄地区的番茄日光温室的数量也较多，具有一定的代表性，因此研究调查该3地的番茄日光温室土壤养分状况、植株养分、番茄产量及土壤养分离子间的相互关系，明确影响产量的限制因子，对设施蔬菜的营养诊断和平衡施肥及产量的提高具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 番茄日光温室基本情况及施肥状况调查

调查地点为日照、淄博、泰安3个地区。日照莒县(118°35′～119°06′E，35°19′～36°02′N)，土壤类型为棕壤土，pH 6.0～7.0；淄博临淄(118°06′～118°29′E，36°37′～37°00′N)，土壤类型为褐土，pH 7.0～7.5。泰安岱岳区(116°20′～117°59′E，35°38′～36°28′N)，土壤类型为棕壤土，pH 6.0～7.0；岱岳区和临淄区为连作，春茬、秋茬均种植番茄。3地区温室冬季番茄的栽培模式为：8月下旬至9月初定植，12月为盛果期。采用问卷调查的方式，调研3个地区52个村庄367栋温室的施肥习惯、施肥种类、施肥量及番茄产量等指标。

1.2 样品采集

2012年12月中旬番茄进入盛果期时，对所调查的日光温室采集无病虫害的番茄叶片，去离子水洗净，105℃杀青30 min，75℃烘干，磨细，备用。采样时对每个温室进行编号(与调查问卷一致)。番茄拉秧时采集植株相应部位的土壤样品，温室内随机选取5～7个点(避开施肥点)采集0～20 cm土层，四分法混匀，编号装袋。风干、磨细、封袋，备用。

1.3 测定项目和方法

1.3.1 土壤EC值和pH的测定。采用5∶1水土比浸提土壤，TM-03笔形电导率仪测定土壤EC值，便携式酸度计(雷磁PHB-1)测定土壤pH值。

1.3.2 土壤速效养分的测定。采用碱解扩散法测定土壤碱解氮；用5 mol·L-1NaHCO3浸提过20目筛子的风干土样，钼锑抗显色法测定有效磷；用1 mol·L-1NH4OAc浸提过1 mm筛孔的风干土样，火焰光度法测定速效钾，参照鲁如坤(2000)[13]。用醋酸铵代换-原子吸收法测定交换性钙、交换性镁，土样过2 mm筛孔；用DTPA浸提-原子吸收法测定有效铁、锰、铜、锌，土样过1 mm筛孔[14-15]。

1.3.3 叶片养分的测定。采用浓H2SO4-H2O2一次消煮法测定植株全氮、全磷和全钾含量，用凯氏定氮仪测定全氮，钒钼黄比色法测定全磷，火焰光度计法测定全钾。采用浓HNO3-HClO4(4∶1)消煮-原子吸收法测定叶片微量元素[13]。

1.4 数据处理

运用Microsoft Excel 2010软件进行标准差、均值、变异系数等统计，用SPSS18.0进行相关分析。

2 结果与分析

2.1 番茄日光温室施肥状况

调查发现，日光温室番茄施用的化肥种类主要有磷酸二氢铵、复合肥、过磷酸钙及尿素等；有机肥以农家肥为主，包括猪粪、鸡粪、鸭粪、牛粪和豆饼。除日照加施商品有机肥外，3个地区的基肥均以农家肥和复合肥为主，淄博的化肥平均施用量最高，其次是日照地区，泰安地区化肥施用量最少，见表1。

表1 番茄日光温室土壤施肥状况Table 1 Soil fertilization in tomato greenhouse

2.2 土壤速效养分与番茄产量基本状况

淄博地区的土壤电导率值最高，达到730 μS·cm-1，超出蔬菜生长临界值(600 μS·cm-1)21.7%，是日照的2.19倍，是泰安的1.77倍，盐渍化趋势明显，见表2。日照地区土壤电导率的变异系数最大(60.2%)，且有4%的温室土壤pH低于6.0，有酸化的趋势，其它地区土壤pH值均在番茄适宜生长范围内；3地区土壤碱解氮平均含量在130～150 mg·kg-1之间，水平偏低；日照、淄博2地区土壤有效磷分别为228 mg·kg-1和226 mg·kg-1，水平极高，泰安地区土壤有效磷亦为高水平，但变异系数大；3地区土壤速效钾含量均大于300 mg·kg-1，属高或极高水平。可见，大部分番茄日光温室土壤磷钾供应充分。

日照地区日光温室番茄产量均值为117 930 kg·hm-2，最高产量为最低产量的3.37倍，57.3%的产量集中在90 013～130 000 kg·hm-2之间；淄博地区日光温室番茄产量较日照普遍偏低，均值为80 745 kg·hm-2，各日光温室间变异系数最大，产量主要在50 000～90 000 kg·hm-2之间，占本地区所调查日光温室的68.1%；泰安的日光温室番茄产量变异系数较大，最高产量是最低产量的5.04倍，72%的温室产量集中在60 000～120 000 kg·hm-2之间。

2.3 土壤中阴离子状况及与产量的相关性

表2 3地区番茄日光温室土壤基本地力状况和产量Table 2 The basic soil fertility and tomato yield in greenhouse of three cities

表3 3地区番茄日光温室中土壤阴离子含量Table 3 The anion content in tomato greenhouse soil from three cities

2.4 番茄叶片养分状况

表4所示，日照地区番茄叶片氮、磷、钾平均含量为3.20%、0.19%、4.55%，氮和钾均处于适量水平，磷过量。磷含量变异系数最大，氮含量变异系数次之，钾含量变异系数最小；番茄叶片中的钙、镁元素含量均值分别为10.7 g·kg-1和0.41 g·kg-1，叶片镁的变异系数较大为34.2%；微量元素铁、锰、锌在番茄叶片中含量分别为257 mg·kg-1、184 mg·kg-1、53.1 mg·kg-1，属于中等偏高水平，锰、锌的变异系数较大，达54.0%和53.7%，说明该土壤有效锰、锌分布极不均匀。

表4 3地区番茄叶片养分含量Table 4 The nutrient content of tomato leaf in greenhouse from three cities

淄博地区番茄叶片氮元素、磷元素和钾元素含量分布趋势同日照地区相似；叶片钙含量为2.65～11.1 g·kg-1，均值为8.00 g·kg-1，叶片镁含量为0.66～1.44 g·kg-1，均值为1.13 g·kg-1，变异系数相对较小；而微量元素铁、锰、锌的变异系数均较大，锰的变异系数高达63.2%，说明该地区各番茄日光温室土壤有效锰分布极不均匀。

泰安地区番茄叶片氮含量为2.05%～3.59%，均值为2.81%；叶片磷含量为0.19%～1.26%，均值为0.8%，各日光温室番茄磷含量变异较大，最高值是最低值的6.63倍；叶片钾含量为3.18%～7.41%，最高值是最低值的2.33倍；番茄叶片钙、镁含量的变异系数较高，各微量元素变异系数更大，锰元素最高值是最低值的14.4倍，锌元素最高值是最低值的9.36倍，说明各温室土壤有效微量元素差异较大。

2.5 日光温室番茄叶片养分与土壤速效养分的相关分析

除镁外，日照地区番茄叶片养分与土壤相应有效养分相关性很低，见表5。番茄叶片镁含量与土壤交换性镁、有效铜、碱解氮、有效锰、速效磷及速效钾均呈显著或极显著正相关关系。其中，叶片镁与土壤镁相关系数最高，说明日照地区番茄栽培温室中，叶片镁含量受土壤交换性镁的影响最大。从土壤交换性镁含量(0.45±0.13 g·kg-1)来看，属于偏高水平。但从叶片镁含量来看(表4)，处于偏低水平，说明镁的吸收虽然跟土壤有效镁密切相关，但同时也受其它离子的制约。

表5 日照地区叶片养分含量与土壤有效养分的相关性(N=99)Table 5 The correlation between tomato leaf nutrients and soil available nutrients in greenhouse of Rizhao City

注：*P<0.05；**P<0.01。下同。

Note:*P<0.05; **P<0.01.The same is as below.

淄博地区，除土壤交换性镁与叶片钾呈显著负相关关系、与铁、镁含量呈显著正相关关系外，其余各叶片养分与相应的土壤有效养分相关性均较低，见表6。与日照地区相似，叶片镁与土壤交换性镁的相关系数最高，说明日照地区番茄栽培温室中，叶片镁含量受土壤交换性镁的影响最大。而泰安地区叶片养分含量与土壤速效养分含量的相关系数均小于0.2，说明泰安地区的叶片养分含量受土壤速效养分含量的影响不大，见表7。

表6 淄博地区叶片养分含量与土壤有效养分的相关性(N=54)Table 6 The correlation between tomato leaf nutrients and soil available nutrients in greenhouse of Zibo City

表7 泰安地区叶片养分含量与土壤有效养分的相关性(N=214)Table 7 The correlation between tomato leaf nutrients and soil available nutrients in greenhouse of Tai′an City

3 讨 论

3.1 番茄产量与土壤地力和阴离子的关系

从3个地区的温室土壤地力和产量分布来看，复合肥料投入最多的淄博地区土壤速效氮磷钾水平几乎最高，产量却最低。淄博是老蔬菜产区，土壤EC值超过蔬菜适宜生长临界值21.7%，土壤盐渍化趋势严重。日照的番茄温室最近几年才逐渐兴起，优质高效的有机肥投入比例较高，土壤盐分积累最低，平均单产最高。泰安市房村镇是著名的番茄之乡，番茄种植历史悠久，也有不少新兴菜农，管理经验和经营理念差别较大，因此各温室间产量变化范围较大。

3.2 番茄产量与叶片营养、土壤速效养分间的关系

虽然土壤碱解氮水平偏低，但由于硝态氮水平偏高，泰安和日照绝大多数番茄叶片全氮含量处于适宜范围。日照地区番茄叶片钾含量与土壤有效微量元素表现出负相关关系，淄博地区番茄叶片钾含量与土壤中交换性镁呈显著负相关关系，说明二者在土壤中水平均较高时，存在竞争性抑制；尽管淄博和泰安地区温室土壤交换性钙均处于充足或极高水平，但叶片钙水平仍普遍偏低。由此可见，即使土壤钙素供应充足，仍然存在由于钙的运输过程出现障碍而引发的生理性缺钙[19]。叶片镁含量同钙相似，亦处于偏低水平。研究发现，当土壤交换性Mg/K的比值小于2～2.5时，植物就有可能缺镁[20]，而淄博、日照、泰安温室土壤中的Mg/K(1.25、1.05、1.51)比值均小于2，推测是造成番茄叶片缺镁的主要原因之一；土壤中K+浓度过高对镁的吸收亦具有拮抗作用[19]，加之番茄对镁的需求量较大，均可能是3地区番茄出现缺镁的原因；3地区番茄叶片铁、锰、锌在适量范围内的温室超过50%，而泰安地区只有26.47%温室番茄叶片锌含量在适量范围内，这可能与土壤中过高的磷降低了锌的有效性(磷锌对抗)有关[19]。

4 结 论

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