优化施肥对种植大姜土壤理化性质的影响

宋春燕， 徐佩杰， 柳新伟， 崔德杰， 宋祥云*

(1.青岛农业大学 资源与环境学院， 山东 青岛 266109； 2.青岛市崂山区农业农村局， 山东 青岛 266101)

设施蔬菜是指蔬菜栽培具有一定的设施，能在局部改善或创造出适宜蔬菜生长发育的气象环境。土壤中养分的供给水平直接关系到设施蔬菜的产量和品质[1]，因此科学合理施肥对设施蔬菜栽培具有重要意义。我国蔬菜施肥尤其是氮肥用量普遍偏高[2]，如露地蔬菜总氮施入量2010年达54.4亿kg，是温室菜地的2倍[3]。蔬菜作物根系浅，受到自然因素的影响较大，大量施用氮肥极易造成氮素的损失[4]，土壤养分过量累积[5]，降低化肥利用率[6-7]以及蔬菜硝酸盐含量易超标[8]，不利于蔬菜产量和品质提升，同时会造成土壤板结、酸化以及温室气体排放加剧等环境问题[9]。土壤养分供应与蔬菜养分需求相协调，才有利于蔬菜产量和品质的提升，同时避免引起环境污染问题，故应推广科学施肥[10]。近年来，青岛市崂山区通过测土配方施肥补贴项目在农业减少化肥使用，保持“土壤健康，绿色发展”方面取得了显著成效。为加快青岛市崂山区测土配方施肥技术推广普及，全面提升科学施肥水平，2020年5月在青岛市崂山区王哥庄街道小姚家庭农场，采用测土配方施肥方案，探究优化施肥对种植大姜土壤理化性质的影响。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验用肥为单质肥料，同一试验中必须施用同一种氮(尿素含N 46%)、磷(过磷酸钙含P2O512%)、钾(硫酸钾含K2O 50%)肥料品种，并严格按照养分标准含量折算。

1.2 试验设计

试验设置无氮区、70%的优化施氮区、优化施氮区、130%的优化施氮区(表1)。小区面积66.7 m2，不设重复。根据蔬菜目标产量、养分吸收特点和土壤养分确定施氮量，0水平：指不施该养分；1水平：当地生产条件下推荐值的70%；2水平：当地生产条件下的推荐值；3水平：过量施肥水平，为推荐值的1.3倍(表2)。每处理3次重复。除氮肥施用量不同外，其他管理措施一致。

表1 蔬菜化肥施用试验方案

表2 蔬菜化肥施用量

1.3 土壤理化性质指标测定

试验结束后分别采集0～20 cm、20～40 cm土样，风干过筛后测定理化性质指标。pH采用pH计法(水∶土=2.5∶1)，有机质含量采用重铬酸钾-外加热法测定，碱解氮含量采用碱解扩散法测定，有效磷含量采用碳酸氢钠浸提-钼蓝比色法测定，速效钾含量采用乙酸铵浸提-火焰光度法测定[11]。

1.4 数据处理

试验数据用Excel软件进行整理分析并作图，用SPSS 22.0软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 土壤pH

从图1看出，pH 0～20 cm土层表现为处理4 最低，且显著低于其他处理。20～40 cm土层处理3、处理4均显著低于处理1和处理2，处理4最低，pH为5.37。说明处理4能够有效降低土壤pH。

注：相同土层不同字母表示处理间差异显著 (P<0.05)。下同。

2.2 土壤有机质含量

从图2看出，0～20 cm、20～40 cm土层土壤有机质含量均以处理2最高，分别为24.73 g/kg、22.68 g/kg。说明处理2提高土壤有机质含量的效果最好。

图2 不同土层不同处理土壤的有机质含量

2.3 土壤碱解氮含量

从图3看出，0～20 cm、20～40 cm土层土壤碱解氮含量处理1～处理4整体呈上升趋势，处理间差异显著。2个土层土壤碱解氮含量均以处理4最高，分别为134.77 mg/kg、119.41 mg/kg。说明施氮量增加会提高土壤中碱解氮的含量。

图3 不同土层不同处理土壤的碱解氮含量

2.4 土壤速效磷含量

从图4看出，0～20 cm土层土壤速效磷含量以处理3最高，为116.27 mg/kg，与其他处理间差异显著。20～40 cm土层土壤速效磷含量各处理间差异不显著，以处理3最高，为122.05 mg/kg。说明处理3增加土壤速效磷含量的效果最好。

图4 不同土层不同处理土壤的速效磷含量

2.5 土壤速效钾含量

从图5看出，0～20 cm、20～40 cm土层土壤速效钾含量均以处理3最高，分别为266.13 mg/kg、258.67 mg/kg，均显著高于处理1和处理4，与处理2间差异不显著。说明处理3增加土壤速效钾含量的效果最好。

图5 不同土层不同处理土壤的速效钾含量

3 结论与讨论

3.1 不同施氮量对土壤pH的影响

氮素会使土壤中铵态氮增多，硝化作用的底物浓度加大速率升高，引起土壤酸化，使土壤pH降低[12]。土壤pH随施氮量增加逐渐降低，说明氮沉降有使土壤酸化的风险[13-14]。秦玮玺等[15]研究指出，土壤pH在低施氮量下变化不显著，但在高施氮量下会显著降低土壤pH。研究结果表明，130%的优化氮区(尿素50.9 kg/667m2、过磷酸钙41.7 kg/667m2、硫酸钾36.0 kg/667m2)不同土层深度的pH均低于其他处理，和上述研究结果一致。

3.2 不同施氮量对土壤养分的影响

有研究表明，在全量秸秆还田下，土壤有机质含量随施氮量增加而增加，但差异不显著[16]；在西北荒漠灌区紫花苜蓿土壤[17]、大通河上游退化草地[18]土壤有机质含量随施氮量增加呈递增趋势。研究结果表明，0～20 cm、20～40 cm土层土壤有机质含量均以70%的优化氮区(尿素27.4 kg/667m2、过磷酸钙41.7 kg/667m2、硫酸钾36.0 kg/667m2)最大，和上述研究结果一致。土壤有机质含量改变是一个缓慢的过程，因此需要长期跟踪研究氮肥施用水平对土壤有机质含量的影响。

有研究表明，随氮肥用量增加土壤碱解氮含量逐渐增加，二者呈正相关[19]；氮素投入显著提高土壤有效氮含量[20]；减施氮肥可以减少土壤硝态氮的表层积累[21]。随氮输入土壤速效磷、速效钾含量整体表现为先增加后减少[22]；施用化肥造成有效磷和速效钾表现出随施氮量增加而降低[23]。研究结果表明，土壤速效磷、速效钾的含量均以优化氮区(尿素39.1 kg/667m2、过磷酸钙41.7 kg/667m2、硫酸钾36.0 kg/667m2)最大，与前人研究结果一致，即土壤碱解氮含量均随施氮量增加而增加，土壤速效磷、速效钾含量均随施氮量增加表现为先增加后减少趋势。