化肥减施对设施蔬菜土壤微量元素有效性的影响

代雪宾，李晓衡，田秀平，董家僖

化肥减施对设施蔬菜土壤微量元素有效性的影响

代雪宾1，李晓衡2，田秀平1，通信作者，董家僖1

（1.天津农学院 农学与资源环境学院，天津 300392；2.天津市蓟州区农业发展服务中心，天津 301914）

为探讨化肥减施对设施蔬菜土壤中微量元素有效性的影响，在天津市水高庄村和小沙窝村大棚内，在施用有机肥的基础上，通过减施化肥研究设施大棚土壤中有效态Fe、Mn、Cu含量的变化，为设施蔬菜合理施肥提供参考。结果表明：水高庄村冬瓜棚和小沙窝村芹菜棚土壤中有效Fe含量均以化肥减施10%处理最高，化肥减施25%处理最低，小沙窝村番茄棚土壤中有效态Fe含量以化肥减施25%处理最高；水高庄村冬瓜棚和小沙窝村芹菜棚土壤中有效Mn含量均以化肥减施25%处理最高，小沙窝村番茄棚以化肥减施35%最高；3个日光大棚土壤中有效Cu含量均以化肥不减施处理最低。

化肥减施；设施蔬菜；土壤；有效态Fe、Mn、Cu

目前，我国是世界上生产和消费化肥数量最多的国家，化肥消费量占世界总消费量的34%左右[1]。过量施用化肥不但导致大气、土壤、水体等环境污染，而且造成肥料利用率低，土壤等自然资源效率和生产潜力得不到应有的发挥。设施菜地是一类化学资源高投入和蔬菜高产出的特殊农田，普遍存在施肥过量和施肥结构不合理等问题。石生伟等认为，天津市设施菜地施肥以基施为主，化肥基施比例偏高，追肥养分比例过低，养分总量过量施用现象普遍[2]。2005年农业部制订了《到2020年化肥使用量零增长行动方案》，并在全国开展化肥减量增效试验示范推广工作，取得了显著成果。研究表明，在满足作物需求前提下减施化肥不但节约成本，还可有效提高番茄产量，改善番茄品质[3]。化肥减施和有机肥增施是提高辣椒产量及果实品质的关键途径之一，化肥减施50%和有机肥增施50%是促进黄壤土辣椒栽培增产提质的推荐施肥措施[4]。化肥减施25%并配施菌肥能维持稳定的氮矿化量，并提高产量及其构成因素[5]。岳露等在研究化肥减施对天津市设施大棚芹菜生长影响中发现，化肥减施35%并未影响到土壤大量养分的有效性[6]。杨爱玉等[7]认为，全部施用化肥使土壤中微量元素有效含量降低，减施化肥可使土壤微量元素有效含量大大增加。一方面是因为化肥减施能够减少土壤板结，增加土壤的大、中孔隙度，改善土壤团粒结构，使土壤蓄水保肥能力显著增加[8]。同时，叶协锋等[9]研究发现，在满足作物基本生理需求的同时，减少化肥施用量可使土壤中的酶活性、土壤肥力水平以及微量元素含量显著增加。李军营等[10]认为，减施一定比例化肥能够改变土壤的pH、EC、CEC值，从而改变微量元素的有效性。

目前，有关化肥施用量对天津设施蔬菜影响的研究主要集中在产量、品质及土壤大量元素和化学指标等方面，对土壤微量元素的影响则未见报道。土壤中Fe、Mn、Cu等微量元素在植物生长发育过程中起着重要作用[11]。这些微量元素不仅是植物体的重要组成部分，也参与激素和酶的合成，为植物代谢提供原料[12]。人类如果长期食用缺乏重要微量元素的食材，会给身体健康带来潜在威胁[13]。鉴于此，本试验在施入等量有机肥的基础上，设置不同化肥减施比例，研究化肥减施对3种设施蔬菜土壤中有效态Fe、Mn、Cu含量的影响，为设施蔬菜合理施肥提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况及供试材料

试验在天津市西青区水高庄村和小沙窝村3个日光蔬菜大棚内进行。其中，水高庄村日光大棚1个，代号SDG，面积为930 m2，供试蔬菜为冬瓜（‘农乐’）；小沙窝村日光大棚2个，代号为XFQ和XQC，面积分别为480、456 m2，供试蔬菜分别为番茄（‘杠9’）和芹菜（‘雅士’）。3个日光大棚土壤均为潮土，0～30cm土壤养分含量见表1。供试商品有机肥：恒润（天津）生物科技开发有限公司生产的精制有机肥N＋P2O5＋K2O≥5%，有机质≥45%；供试化肥：基肥为立德牌16-16-16复合肥，追肥为芭田15-10-23复合肥。

表1 试验田0～30 cm土壤养分含量

1.2 试验设计

SDG大棚：2017年12月中旬开始育苗，2018年２月１日移栽定植。栽培方式为传统畦栽，行距70cm，株距40cm。XFQ大棚：2018年1月25日开始育苗，2018年2月6日整地，施入基肥，2月10日移栽定植。栽培方式为传统畦栽，行距50cm，株距40cm。XQC大棚：2017年12月中旬开始育苗，2018年１月18日整地，施入基肥，移栽定植。3个大棚均采用棚内小区试验，SDG、XFQ和XQC小区面积分别为62、40和38m2，在基施等量有机肥基础上，设4种基施化肥处理，3次重复，施肥量见表2。追肥是在蔬菜生长过程中分次施入土壤，SDG大棚追肥分3次施入土壤，每次每小区用量1.28kg；XFQ大棚追肥分4次施入土壤，每次每小区用量0.9kg；XQC大棚追肥分2次施入土壤，每次每小区用量0.9kg。

表2 试验小区基肥用量 kg/hm2

1.3 取样和测定方法

分别于蔬菜种植前和蔬菜收获后，采用多点法在每个试验小区取混合土样，风干后，测定土壤中基础养分含量和有效态Fe、Mn、Cu含量。基础养分含量采用常规法测定，有效态Fe、Mn和Cu含量采用DTPA浸提-原子吸收法测定。

1.4 数据分析

采用Excel2003和Origin9.0软件对数据进行分析与作图，采用SPSS22.0统计软件Duncan’s方法进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 化肥减施对设施蔬菜土壤中有效态Fe的影响

采用国家微量元素分级标准对土壤中有效态Fe、Mn和Cu含量进行分级[14]。从图1可以看出，土壤中有效态Fe含量丰富，在施用有机肥情况下，化肥减施土壤中有效态Fe含量不同。SDG大棚各处理土壤中有效态Fe含量从高到低依次为DHD（17.37mg/kg）＞GHD（16.90mg/kg）＞CKD（16.76mg/kg）＞ZHD（15.69mg/kg），DHD、GHD、CKD处理间差异不显著，但都显著高于ZHD处理；XFQ大棚各处理土壤中有效态Fe含量从高到低依次为GHF（16.27mg/kg）＞DHF（16.05mg/kg）＞ZHF（15.85mg/kg）＞CKF（15.49mg/kg），各处理间差异不显著；XQC大棚各处理土壤中有效态Fe含量从高到低依次为DHQ（16.20mg/kg）＞CKQ（15.61mg/kg）＞GHQ（15.45mg/kg）＞ZHQ（14.48mg/kg），DHQ处理显著高于ZHQ处理，其他处理间差异不显著。

注：不同小写字母代表处理间差异显著（＜0.05）。下同

2.2 化肥减施对设施蔬菜土壤中有效态Mn的影响

由图2可知，SDG大棚土壤中有效态Mn含量较低，不同处理高低顺序依次为DHD（9.22mg/kg）＞CKD（8.96mg/kg）＞ZHD（8.03mg/kg）＞GHD（6.81mg/kg），其中，DHD和CKD处理显著高于GHD处理，ZHD和CKD、DHD、GHD处理间差异不显著；XFQ大棚土壤中有效态Mn含量处于中等水平，其中，GHF处理显著高于DHF处理，而CKF、DHF、GHF处理间差异不显著；XQC大棚不同处理土壤中有效态Mn含量处于中等到丰富之间，其中，DHQ处理显著高于CKQ和ZHQ处理，而与GHQ处理间差异不显著。

2.3 化肥减施对设施蔬菜土壤中有效态Cu的影响

如图3所示，SDG大棚土壤中有效态Cu含量处于中等水平，其中，ZHD处理最高，为0.87mg/kg，较CKD处理提高了1.78倍，CKD最低，DHD、GHD、CKD处理间无显著差异；XFQ大棚土壤中有效态Cu含量处于中等到丰富之间，ZHF（1.12mg/kg）和GHF（1.08mg/kg）处理有效态Cu含量达丰富水平，两者间差异不显著，显著高于CKF处理；XQC大棚土壤中有效态Cu含量处于丰富水平，化肥减施处理均高于不减施处理，有效态Cu含量高低依次为GHQ（1.57mg/kg）＞ZHQ（1.41mg/kg）＞DHQ（1.11mg/kg）＞CKQ（1.03mg/kg），处理间差异不显著。

3 讨论与结论

在施用一定量有机肥、减施一定比例化肥情况下，3个日光大棚土壤中有效态Fe含量都较高；水高庄村冬瓜棚土壤中有效态Mn含量不足，有效态Cu含量处于中等到丰富之间；小沙窝村番茄棚土壤中有效态Mn含量处于中等水平，有效态Cu含量较高；小沙窝村芹菜棚土壤有效态Mn含量处于中等到丰富之间，有效态Cu含量处于中等水平。3个日光大棚土壤有效态Cu含量均以化肥不减施处理最低，这与ZHANG等[15]研究结果一致，其研究发现，经化肥减施处理土壤中的有效态Mn含量增加，并证明了化肥减施会改变土壤的某些特性，从而在提高微量元素有效性方面发挥着重要作用。方梅存[16]、金书泰等[17]研究也证明了化肥减施可显著增加土壤中Cu的有效性。3个日光大棚土壤中有效态Fe和Mn含量在不同化肥处理中表现不同，含量也不同，且没有规律可寻。分析原因可能是（1）本试验中没有补充微量元素化肥，基肥和追肥都是氮磷钾化肥，减少氮磷钾化肥使用并不能改变土壤微量元素的总量，只能通过施用氮磷钾化肥改变土壤pH来影响微量元素的有效性；（2）本试验在不同处理中基施了一定量有机肥料，有机肥料是全肥，施入土壤可增加土壤全量和有效态微量元素含量，有机肥在分解过程中也会改变土壤化学性质，从而改变微量元素的有效性；（3）土壤中微量元素有效性受很多因素影响，其中受土壤pH影响较大。研究表明[18-19]，土壤中Fe、Cu、Mn、Zn等有效性与pH呈负相关关系，即pH越低，有效性越高。本研究中3个日光大棚土壤pH都较高，降低了土壤中Fe、Cu、Mn元素的有效性。建议采用合适的施肥或改土方式降低土壤pH，可采用施用生理酸性肥料、木醋液或增加有机肥用量，有机肥除了补充土壤中微量元素含量外，还可分解产生有机酸降低土壤pH，增加Fe、Cu、Mn元素的有效性。

通过化肥减施对设施蔬菜土壤中有效态Fe、Cu和Mn含量影响研究发现，在补充有机肥情况下，减施不同比例化肥对土壤有效态Fe、Cu、Mn含量影响不同，在3个供试大棚中有效Cu含量均以化肥不减施处理最低；水高庄村冬瓜棚和小沙窝村芹菜棚土壤中有效Fe含量均以化肥减施10%处理最高，化肥减施25%处理最低，而小沙窝村番茄棚中则以化肥减施25%处理最高；水高庄村冬瓜棚和小沙窝村芹菜棚土壤中有效Mn含量均以化肥减施25%处理最高，小沙窝村番茄棚则以化肥减施35%最高。

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Effect of chemical fertilizer reduction on the availability of microelement in facilities vegetable soil

Dai Xuebin1, Li Xiaoheng2, TianXiuping1,Corresponding Author, Dong Jiaxi1

（1. College of Agronomy and Resource Environment, Tianjin Agricultural University, Tianjin 300392, China；2. Tianjin Jizhou Agricultural Development Service Center, Tianjin 301914, China）

In order to study whether reducing the amount of chemical fertilizers will affect the availability of microelement in the facilities vegetable soil, the change of available Fe, Mn and Cu contents in the soil of the facilities vegetable of Shuigaozhuang and Xiaoshawo village of Tianjin were studied by reducing fertilizer application on the basis of applying organic fertilizer, so as to provide reference for rational fertilization of facilities vegetable. The results indicated that the available Fe content was the highest in the 10%chemical fertilizer reductiontreatments, and was the lowest in the 25%chemical fertilizer reductiontreatments both in thesoil of the winter melon shed in Shuigaozhuang and the celery shed in Xiaoshawo; the available Fe content was the highest in the 25%chemical fertilizer reduction treatment in the soil of the tomato shed in Xiaoshawo; the winter melon shed in Shuigaozhuang village and the celery shed in Xiaoshawo had the highest available Mn content when the chemical fertilizer was reduced by 25%, while the tomato shed in Xiaoshawo when reduced by 35%. The available Cu content in the soil of the three vegetable sheds was the lowest with no chemical fertilizer reduction.

chemical fertilizer reduction; facility vegetables; soil; available Fe, Mn, Cu

1008-5394（2021）03-0001-05

10.19640/j.cnki.jtau.2021.03.001

S606；S626

A

2020-07-13

国家重点研发计划项目（2018YFD0800405）

代雪宾（1996—），女，硕士在读，主要从事作物营养与栽培工作。E-mail：dxb134567@163.com。

田秀平（1965—），女，教授，博士，主要从事土壤和植物营养学的教学和科研工作。E-mail：tian5418@sina.com。

责任编辑：宗淑萍