李順江 山 楠，3 杜連鳳 安志裝 張林武 趙同科*

（1 北京市農(nóng)林科學(xué)院植物營養(yǎng)與資源研究所，北京 100097；2 北京市密云縣農(nóng)業(yè)服務(wù)中心，北京101500；3 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，河北保定 071000）

施肥是土壤養(yǎng)分的主要來源，是提高作物產(chǎn)量和質(zhì)量的必要措施。但施肥不當(dāng)易造成地表水和地下水污染。為追求更高的經(jīng)濟(jì)利益，農(nóng)戶往往加大肥料的投入，尤其是過量施用化學(xué)氮肥、磷肥（Chen et al.，2004；郭文龍 等，2005；Ju et al.，2006）。我國目前氮肥平均施用量高達(dá)400 kg·hm-2，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出發(fā)達(dá)國家225 kg·hm-2的施肥上限（朱兆良和孫波，2008）。肥料的不合理投入導(dǎo)致土壤中硝態(tài)氮及磷素富集，加大了氮、磷淋溶及流失的風(fēng)險(xiǎn)（關(guān)炎 等，2004），不僅降低了生產(chǎn)效益，更造成了資源浪費(fèi)，而且也是土壤退化的主要原因之一。有關(guān)養(yǎng)分淋溶、流失及其污染負(fù)荷控制方面的研究報(bào)道已有很多（何飛飛 等，2008；朱兆良和孫波，2008），而對于化肥—有機(jī)肥配施、單施有機(jī)肥等不同施肥措施對土壤中氮、磷含量的影響及作物對養(yǎng)分吸收利用特征的研究相對較少。本試驗(yàn)采用大田試驗(yàn)方法，就不同施肥模式對土壤中氮、磷含量的影響，以及大白菜〔Brassica campestrisL.ssp.pekinensis（Lour）Olsson〕對養(yǎng)分的吸收利用特征進(jìn)行了研究，旨在為提高肥料的利用率，降低土壤中氮、磷流失風(fēng)險(xiǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

在2008年預(yù)備試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，2009～2011年在北京市密云縣太師屯鎮(zhèn)露地菜田進(jìn)行試驗(yàn)，供試土壤為沙壤質(zhì)褐土，基本理化性質(zhì)：全氮含量0.98 g·kg-1，有機(jī)質(zhì)35.24 g·kg-1，堿解氮133.83 mg·kg-1，速效磷17.08 mg·kg-1，速效鉀67.73 g·kg-1，pH值7.6（水土比為1∶2.5）。

供試大白菜品種為北京4號，種子由北京市密云縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站提供。

1.2 試驗(yàn)方法

2009～2011年的試驗(yàn)方案完全一致，每年均設(shè)置7個處理（表1）：對照（N0）、氮肥過量施用（N1）、常規(guī)施肥（當(dāng)?shù)胤N植習(xí)慣施肥量，N2）、氮肥減量施用（N3）、有機(jī)肥+磷鉀肥（N4）、有機(jī)肥+化肥（N5）、單施有機(jī)肥（N6），4次重復(fù)，小區(qū)面積30 m2。氮肥采用尿素，磷肥采用磷酸二氫銨，鉀肥采用硫酸鉀。小區(qū)施肥量以純氮折算，磷、鉀肥作為基肥一次性施入。

土壤樣品分4層采集：0～20 cm、20～50 cm、50～70 cm、70～100 cm，采用Z型5點(diǎn)混合取樣法，樣品風(fēng)干后備用。分別在各小區(qū)中心區(qū)域隨機(jī)采集大白菜2～3株，分部位烘干備用。土壤及植株全氮含量采用半微量凱氏定氮法測定，土壤全磷含量及速效磷含量采用鉬銻抗比色法測定，植株全磷含量采用釩鉬黃比色法測定（鮑士旦，2000）

2 結(jié)果與分析

因本試驗(yàn)的重點(diǎn)是研究長期定位施肥對土壤養(yǎng)分含量及大白菜吸收特征的影響，故以下僅對2009年、2011年的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對比分析。

2.1 不同施肥模式對土壤全氮、速效磷含量的影響

不同施肥模式導(dǎo)致土壤中氮素累積特征亦不同。由圖1可見，2009年各處理表層土（0～20 cm）全氮含量最高，在0.75～0.87 g·kg-1之間；20 cm 以下的土層中全氮含量銳減，在0.45～0.61 g·kg-1之間，各處理間土壤全氮含量差異不大，可見不同施肥措施對耕作層以下土壤中氮素含量無顯著影響。不同施肥處理間進(jìn)行對比，N1、N2處理和N4處理表層土全氮含量高于對照（N0），N4處理和N2處理表層土氮素累積量最高；而N3、N5處理和N6處理表層土全氮含量低于對照，但各處理間差異均未達(dá)到顯著水平。

2011年不同施肥處理各土層全氮含量總體變化趨勢與2009年相似（圖2），表層土全氮含量最高，在0.83～1.02 g·kg-1之間；20 cm 以下出現(xiàn)銳減。不同施肥處理間進(jìn)行對比，N3、N5處理和N6處理表層土全氮含量比對照明顯升高，其中N6處理增幅最大，全氮含量最高；N1、N2處理表層土全氮含量與2009年相比變化不大，增幅低于對照和各有機(jī)肥處理。有機(jī)肥肥效緩慢，可能會影響大白菜的正常生長，造成對氮素吸收總體偏低，導(dǎo)致有機(jī)肥處理（N5 和N6）表層土氮素累積、總氮含量偏高。對比2009年的試驗(yàn)結(jié)果，2011年表層土（0～20 cm）全氮含量出現(xiàn)累積，比2009年增加1.0%～28.6%；20～50 cm 土層全氮含量呈上升趨勢。

對2009年和2011年表層土全氮含量進(jìn)行變異數(shù)分析（表2）。2009年表層土全氮含量不同處理間有所不同，但差異均未達(dá)到顯著水平；而2011年表層土全氮含量不同處理間差異達(dá)顯著水平，N5、N6處理全氮含量顯著高于對照。說明不同施肥模式下表層土壤中氮素的累積量顯著不同。

圖1 2009年不同施肥模式對土壤全氮含量的影響

圖2 2011年不同施肥模式對土壤全氮含量的影響

表2 不同施肥模式表層土全氮含量變異數(shù)分析（ANOVA）結(jié)果

表3 不同施肥模式對土壤速效磷含量的影響

磷素是植物生長的必需元素之一，不僅能促進(jìn)植物體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成，而且能增強(qiáng)植株的抗病能力。土壤中的有效態(tài)磷也稱速效磷，是指土壤中可被植物吸收的磷組分，其含量的高低直接影響植物的正常生長。對2009年、2011年不同施肥處理0～20 cm、20～50 cm土壤中的速效磷含量進(jìn)行對比（表3），2011年各處理0～20 cm 土層速效磷含量上升幅度較大，呈現(xiàn)富集趨勢，可能與磷肥投入量偏高有關(guān)；20～50 cm 土層中有效磷含量變化不大，說明磷素垂直方向移動不明顯。同時(shí)，隨著氮肥施用量的增加（N1 ＞N2 ＞N3），表層土壤中速效磷含量也呈遞增趨勢，說明過量施用氮肥影響到作物對磷素的吸收利用。從不同處理間對比分析結(jié)果可以看出，對照0～20 cm 土層中速效磷含量明顯高于其他處理，這可能與該處理沒有施氮肥，導(dǎo)致作物生長不足，生物量下降，影響對磷素的吸收利用有關(guān)。N3處理0～20 cm 土層中速效磷含量最低，可能是因?yàn)榈偷幚泶龠M(jìn)了大白菜根系的發(fā)育，擴(kuò)大了根系的吸收面積，增加了大白菜對磷素的吸收量，間接導(dǎo)致該處理下表層土中磷素的含量偏低。

2.2 不同施肥模式對大白菜氮、磷含量的影響

由表4可知，過量施肥（N1）條件下大白菜產(chǎn)量有所提升，但未達(dá)到最佳效果，有機(jī)肥配施化肥（N5）處理大白菜產(chǎn)量增加明顯，2011年產(chǎn)量達(dá)到最高。隨著時(shí)間的推移，不同施肥處理大白菜對氮素的吸收量呈下降趨勢，而且過量施肥（N1）條件下大白菜對氮素的吸收量沒有明顯變化。有機(jī)肥處理（N4、N5 和N6）大白菜對磷素的吸收量明顯高于對照及化肥處理（N1、N2 和N3），說明施用有機(jī)肥促進(jìn)了大白菜對磷素的吸收，這有利于大白菜品質(zhì)及抗病害能力的提高（Chen et al.，2004）。

表4 不同施肥模式對大白菜產(chǎn)量及其氮、磷吸收量的影響

由圖3可知，試驗(yàn)進(jìn)行3 a后，各處理大白菜全氮含量明顯下降。結(jié)合圖2分析可得，過量施用氮肥并未有效提高大白菜對氮素的吸收利用，反而加劇了表層土中氮素的累積。對不同處理進(jìn)行對比分析，2009年減量施肥（N3）和純施有機(jī)肥（N6）處理大白菜全氮含量與對照相比分別提高了23%和20%，且高于其他施肥處理；2011年各處理大白菜全氮含量總體下降，并趨于相同，這可能與連續(xù)3 a 的持續(xù)施肥導(dǎo)致土壤中氮肥過剩、累積，供過于求有關(guān)。

磷肥作為基肥，且施用量相同，故各處理大白菜全磷含量基本相同；持續(xù)的磷肥投入，在一定程度上提高了大白菜體內(nèi)磷素的含量（圖4）。

圖3 不同施肥模式對大白菜全氮含量的影響

圖4 不同施肥模式對大白菜全磷含量的影響

3 結(jié)論與討論

已有研究表明，長期施肥條件下可有效提高土壤中全氮、堿解氮含量（張夫道，1996）。本試驗(yàn)結(jié)果表明，不合理施肥導(dǎo)致表層（0～20 cm）土壤全氮含量顯著增加，并隨著時(shí)間推移累積量增加；20 cm 以下土層全氮含量迅速降低，隨著施肥時(shí)間的延長，20～50 cm 土層中全氮含量呈現(xiàn)上升趨勢，這說明長期不合理、過量施肥導(dǎo)致土壤中氮素出現(xiàn)向下淋溶的趨勢（湯麗玲等，2005；吳萍萍 等，2008）。試驗(yàn)進(jìn)行3 a后，有機(jī)肥+化肥（N5）、單施有機(jī)肥（N6）處理表層土中全氮含量最高，這與已有研究結(jié)論一致（張夫道，1996；關(guān)焱 等，2004）。本試驗(yàn)中減量施肥（N3）條件下也呈現(xiàn)類似規(guī)律，這可能與施肥量過低、有機(jī)肥肥效緩慢、有機(jī)—無機(jī)肥配施比例不合理等原因有關(guān)，導(dǎo)致作物前期生長不足，最終影響到作物對氮素的總體吸收利用。隨著化學(xué)氮肥施用量的增加，表層土中速效磷含量也呈增加趨勢，但垂直方向淋溶現(xiàn)象不明顯（熊國華 等，2005）。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，過量施肥并未有效提高大白菜對氮的吸收利用，相反造成表層土壤氮素過高累積。有機(jī)肥處理下大白菜對磷素的吸收利用明顯高于對照及化學(xué)氮肥處理。有機(jī)肥處理下大白菜產(chǎn)量明顯提高，尤其是有機(jī)肥配施化肥處理，大白菜產(chǎn)量最高，甚至高于化肥過量施用處理。

有機(jī)肥與化肥相比，具有提高作物產(chǎn)量、肥效時(shí)間長、改善土壤環(huán)境等特點(diǎn)，但其肥效緩慢，往往會導(dǎo)致作物生長關(guān)鍵時(shí)期供肥不足，而影響作物正常生長。有機(jī)—無機(jī)肥料配施可有效緩解這一矛盾。本試驗(yàn)結(jié)果表明，有機(jī)—無機(jī)肥料按1∶1 的比例配施大白菜產(chǎn)量最高。因此，有機(jī)—無機(jī)肥料配施應(yīng)該是今后農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要方向之一，但如何針對不同種類作物調(diào)節(jié)化肥—有機(jī)肥配施比例以及化肥的施用時(shí)間，達(dá)到既能保證作物生長關(guān)鍵時(shí)期的養(yǎng)分需求，又能維持作物后期生長的養(yǎng)分供應(yīng)的目的，需要在今后的研究中進(jìn)一步加強(qiáng)和完善。

鮑士旦.2000.土壤農(nóng)化分析.3 版.北京：中國農(nóng)業(yè)出版社：39-270.

關(guān)焱，宇萬太，李建東.2004.長期施肥對土壤養(yǎng)分庫的影響.生態(tài)學(xué)雜志，23（6）：131-137.

郭文龍，黨菊香，呂家瓏，郭俊煒，權(quán)定國，劉思春，馬勤安.2005.不同年限蔬菜大棚土壤性質(zhì)演變與施肥問題的研究.干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，23（1）：85-89.

何飛飛，任濤，陳清，江榮風(fēng)，張福鎖.2008.日光溫室蔬菜的氮素平衡及施肥調(diào)控潛力分析.植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，14（4）：692-699.

湯麗玲，陳清，李曉林，陳永智，丁光國.2005.日光溫室秋冬茬番茄氮素供應(yīng)目標(biāo)值的研究.植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，11（2）：230-235.

吳萍萍，劉金劍，周毅，謝小立，沈其榮，郭世偉.2008.長期不同施肥制度對紅壤稻田肥料利用率的影響.植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，14（2）：277-283.

熊國華，林咸永，章永松，鄭紹建.2005.施用有機(jī)肥對蔬菜保護(hù)地土壤環(huán)境質(zhì)量影響的研究進(jìn)展.科技通報(bào)，21（1）：84-90.

張夫道.1996.長期施肥條件下土壤養(yǎng)分的動態(tài)平衡——Ⅱ.對土壤氮的有效性和腐殖質(zhì)氮組成的影響.植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2（1）：39-48.

朱兆良，孫波.2008.中國農(nóng)業(yè)面源污染控制對策研究.環(huán)境保護(hù)，（8）：4-6.

Chen Q，Zhang X S，Zhang H Y，Christie P，Li X L，Horlacher D，Liebig H P.2004.Evaluation of current fertilizer practice and soil fertility in vegetable production in the Beijing region.Nutr Cycl Agroecosyst，69：51-58.

Ju X T，Kou C L，Zhang F S，Christie P.2006.Nitrogen balance and groundwater nitrate contamination：comparison among three intensive cropping systems on the North China Plain.Environ Poll，143（1）：117-125.