崔佳萌 劉蕾 李博文 張國(guó)印 趙歐亞 郜靜 李玭 劉輝 馬麗敏 王凌

摘要：針對(duì)設(shè)施菜田累積磷含量過高易產(chǎn)生的農(nóng)業(yè)面源污染問題，通過田間試驗(yàn)，探究在減量施肥的背景下，增施功能微生物制劑在降低磷素淋溶風(fēng)險(xiǎn)、提升磷肥利用效率、防控農(nóng)業(yè)面源污染、增加作物產(chǎn)量等方面的潛能。試驗(yàn)設(shè)置常規(guī)施肥量（T1）、單純減量25%施肥（T2）、減量25%施肥并施入功能微生物菌劑（T3）、不施磷（CK）4個(gè)處理。結(jié)果表明，T3土壤重單季磷素盈余量、耕層速效磷含量、耕層氯化鈣磷含量較T1分別顯著降低了38.24%、15.59%、35.22%;并且處理T3提高了作物地上部總磷吸收量，較T1、T2處理分別增長(zhǎng)了8.81%和20.69%;在提高了肥料利用效率方面，與T1、T2處理相比，T3的肥料偏生產(chǎn)力、農(nóng)學(xué)效率和肥料貢獻(xiàn)率分別顯著提升了40.13%和6.43%、98.41%和67.02%、41.83%和57.12%;此外，T3還可提高番茄產(chǎn)量和增加單位面積土地產(chǎn)值，較處理T1、T2分別增產(chǎn)5.22%、6.43%，產(chǎn)值分別增加18 467.17、20 923.70元/hm2。與常規(guī)施肥和單純減量25%施肥相比，減量25%施磷并增施功能菌劑不僅可以有效降低土壤累積磷含量和淋溶風(fēng)險(xiǎn)，防控農(nóng)業(yè)面源污染，節(jié)約肥料投入，顯著提升磷肥利用率，而且能促進(jìn)作物增產(chǎn)，增加農(nóng)民收入，是推動(dòng)農(nóng)業(yè)綠色高質(zhì)量、可持續(xù)發(fā)展的尚佳選擇。

關(guān)鍵詞：功能微生物菌劑;土壤累積磷;磷肥利用率;農(nóng)業(yè)面源污染防控;設(shè)施菜田

中圖分類號(hào)： S182;X592? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2021）23-0232-06

收稿日期：2021-04-07

基金項(xiàng)目：國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（編號(hào)：2016YFD0801005）;河北省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（編號(hào)：18223613D）;河北省自然科學(xué)基金（編號(hào)：C2020301007）;河北省農(nóng)林科學(xué)院創(chuàng)新工程（編號(hào)：2019-1-4-3）。

作者簡(jiǎn)介：崔佳萌（1998—），女，河北邢臺(tái)人，碩士研究生，主要從事農(nóng)業(yè)環(huán)境相關(guān)研究。E-mail：1947676240@qq.com。

通信作者：馬麗敏，高級(jí)經(jīng)濟(jì)師，主要從事農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)研究，E-mail：497681823@qq.com;王凌，博士，副研究員，主要從事農(nóng)業(yè)環(huán)境和土壤微生物生態(tài)學(xué)相關(guān)研究，E-mail：nkywangling@163.com。

近年來，我國(guó)設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展，截至2017年我國(guó)設(shè)施蔬菜種植面積約為350萬hm2，并以每年10%的速度增長(zhǎng)，設(shè)施蔬菜產(chǎn)值突破7 000億元[1-2];設(shè)施蔬菜產(chǎn)量為2.52 億t，占蔬菜總產(chǎn)量的30.5%。磷是蔬菜生長(zhǎng)必需的大量元素之一，為保證經(jīng)濟(jì)效益，過量施肥特別是有機(jī)肥的現(xiàn)象普遍存在。張懷志等調(diào)查河北、天津7個(gè)典型縣域的156個(gè)農(nóng)戶設(shè)施蔬菜的施肥情況，發(fā)現(xiàn)磷肥平均投入量超過了推薦量的10.4倍[3]。李茹等對(duì)陜西省6個(gè)代表縣主要設(shè)施蔬菜的施肥情況調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，磷素過量投入了65.2%;投入的這些肥料只有小部分被當(dāng)季作物吸收，當(dāng)投入的肥料超過了作物吸收利用限度時(shí)，就會(huì)以淋溶形式損失[4]。嚴(yán)正娟分析匯總數(shù)據(jù)得出，我國(guó)87%的設(shè)施菜田超過了環(huán)境閥值（磷含量80 mg/kg），51%露地菜田0～20 cm土層處于淋溶風(fēng)險(xiǎn)之中[5]。這些淋溶出的磷素一部分會(huì)通過地表徑流進(jìn)入地表水環(huán)境，加劇了水的富營(yíng)養(yǎng)化，破壞水體生態(tài)系統(tǒng)[6-8];另一部分隨著種植年限增長(zhǎng)逐年向地下遷移，威脅地下水質(zhì)量[9]。更重要的是，過量施肥對(duì)作物不僅沒有顯著增產(chǎn)作用[10-11]，還導(dǎo)致了土壤酸化、次生鹽漬化、養(yǎng)分失衡、氮磷等元素過量積累等土壤快速退化現(xiàn)象的普遍產(chǎn)生，破壞土壤健康，影響作物品質(zhì)，降低經(jīng)濟(jì)效益，威脅生態(tài)環(huán)境，制約著設(shè)施產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[12]。此外，磷是不可再生資源，而作為肥料的磷肥開采自磷酸巖，若按目前開采速度持續(xù)下去，全球磷酸巖儲(chǔ)量將在50～100年內(nèi)耗盡[13]。為了緩解、降低這些問題帶來的不良影響，首先須要控制磷肥投入量，同時(shí)提高作物對(duì)磷素的利用效率，進(jìn)而從根本上降低磷素在土壤中的累積水平，從源頭上防控農(nóng)業(yè)面源污染的產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)蔬菜產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，已成為當(dāng)前綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要課題。

當(dāng)前農(nóng)業(yè)面源污染加劇，而功能微生物菌劑可守護(hù)農(nóng)業(yè)健康，給綠色農(nóng)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展帶來了希望，是產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)、高效、安全、綠色農(nóng)產(chǎn)品的必然選擇。在提升磷素有效性方面，土壤溶磷微生物由于能夠利用其代謝產(chǎn)物或通過與其他生物的協(xié)同作用，將土壤中難以利用的難溶性磷轉(zhuǎn)化為植物生長(zhǎng)可直接利用的形態(tài)，進(jìn)而提高養(yǎng)分有效性，降低土壤累積磷含量而備受關(guān)注[14]。1958年，俄羅斯首次將具有解磷能力的芽孢桿菌應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，使得大田產(chǎn)量增產(chǎn)了10%～70%，自在農(nóng)業(yè)中的試驗(yàn)獲得成功后，研究進(jìn)一步深入，科學(xué)工作者發(fā)現(xiàn)溶磷微生物除了能將土壤中難溶性的礦化態(tài)磷轉(zhuǎn)化成可溶性的磷酸根離子，改善土壤結(jié)構(gòu)，促進(jìn)植物對(duì)磷的吸收利用外，還可以分泌生長(zhǎng)素等植物激素促進(jìn)作物生長(zhǎng)，某些溶磷菌還具有固氮、分泌抗生素等功能，研制環(huán)境友好的功能微生物菌肥提升土壤磷素利用效率，減少肥料總投入量，必將對(duì)減少土壤磷素累積、防控農(nóng)業(yè)面源污染、提升土壤質(zhì)量等方面具有積極意義，具有一定的應(yīng)用價(jià)值和前景[15-18]。近年來關(guān)于微生物制劑對(duì)設(shè)施蔬菜產(chǎn)量及設(shè)施土壤質(zhì)量的影響研究較多[19-21]，但鮮見關(guān)于減少土壤磷素累積和淋溶及防控農(nóng)業(yè)面源污染影響的研究報(bào)道。因此，為了綜合評(píng)估微生物制劑的應(yīng)用價(jià)值，本研究以北方設(shè)施番茄菜田為例，探討在不同施肥控制條件下，功能微生物制劑配合磷肥減量投入對(duì)菜田土壤磷素面源污染防控、番茄吸磷量、磷肥利用效率和產(chǎn)量產(chǎn)值的影響，對(duì)比分析功能微生物菌劑對(duì)設(shè)施番茄產(chǎn)生的環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益影響，以期為設(shè)施農(nóng)業(yè)的綠色高質(zhì)量、可持續(xù)發(fā)展提供科技支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)地在河北省衡水市饒陽縣國(guó)家農(nóng)業(yè)科技園區(qū)（設(shè)施蔬菜種植面積22 667 hm2 ） 的大尹村鎮(zhèn)南北巖村。該基地屬冀中平原黑龍港流域，土壤類型為石灰性沙質(zhì)潮土，年均溫度12.2 ℃，年降水量552.6 mm。種植時(shí)間2018年9月至2019年1月，種植類型為番茄單季，日光溫室大棚棚齡25年。土壤基本理化性質(zhì)見表1。

1.2 試驗(yàn)材料與設(shè)置

試驗(yàn)所用底肥有機(jī)肥為牛糞，干基 N、P2O5、K2O含量分別為2.22%、1.64%、0.83%，底肥一次性施入;化肥為尿素（N含量46%）、過磷酸鈣（P2O5含量12%）、硫酸鉀（K2SO4含量50%），分底肥和追肥分別施入;功能微生物菌劑為筆者所在項(xiàng)目組與河北閏沃生物技術(shù)有限公司共同研發(fā)的自有膠質(zhì)芽孢桿菌T7，并對(duì)該菌株進(jìn)行了全基因組測(cè)序（de novo sequencing），采用Illumina測(cè)序平臺(tái)，結(jié)果顯示：基因組大小為8.66 bp，含質(zhì)粒，鳥嘌呤和胞嘧啶含量（G+C，%）為58.51%，該基因總長(zhǎng)度7.43 bp，并且已找到其全基因組水平上啟動(dòng)子（TTAGAACAATTTTTTTAAAAAATAGTGTATAAATTGTTAATTGATATTGTATAATTATTCATGTGAGAAATCATTACATTAGTCAATAGAAGGTTGTAAGACCTTAATCTAGGTCTTGTT）。

試驗(yàn)共設(shè)置常規(guī)施肥量（T1）、減量25%施肥（T2）、減量25%施肥并增施功能微生物菌劑（T3）、不施磷（CK）4個(gè)處理（表2）。功能微生物菌劑在花期、坐果期和盛果期分別施入，每次施入量 75 L/hm2。每個(gè)處理重復(fù)3次，采用完全隨機(jī)排列，小區(qū)面積為21.25 m2。采用的番茄品種為燕趙明珠。田間管理同常規(guī)，灌水方式采用畦灌，用土壤時(shí)域反射儀（time domain reflectometry，簡(jiǎn)稱TDR）進(jìn)行土壤水分的監(jiān)測(cè)，保持田間持水量 70%，全生育期總灌溉量為 3 375 m3/hm2。作物生長(zhǎng)周期為 160 d。

1.3 測(cè)定指標(biāo)與方法

1.3.1 土壤樣品采集與測(cè)定

分別于試驗(yàn)前及番茄采收后采集土樣，用作土壤化學(xué)性質(zhì)的測(cè)定。每小區(qū)采用“S”形采樣法，用土鉆（內(nèi)徑為5 cm）采集土壤深度為0～20、20～4、40～60、60～80、80～100 cm 的土壤樣品，每個(gè)土層選取有代表性的樣點(diǎn)5個(gè)，均勻混合為1個(gè)樣品，留出部分鮮樣用作測(cè)定硝態(tài)氮含量，余下土壤在室內(nèi)條件下風(fēng)干，剔除石塊和樹枝等雜物后磨碎，過2 mm篩，室內(nèi)風(fēng)干，裝瓶保存，放于15 ℃冰箱待測(cè)。土壤速效磷（Olsen-P）是判斷土體磷素殘留量的重要指標(biāo)，用0.5 mol/L NaHCO3（pH值8.5）溶液浸提（水土比20 mL ∶1 g）鉬銻抗比色法（Olsen法）測(cè)定[22];土壤氯化鈣磷（CaCl2-P）是判斷磷素向下垂直移動(dòng)的重要指標(biāo)，用0.01 mol/L CaCl2 溶液浸提（水土比5 mL ∶1 g）鉬銻抗比色法測(cè)定[23]。土壤容重采用環(huán)刀法測(cè)定，有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀-外加熱氧化、硫酸亞鐵溶液滴定法測(cè)定，土壤全磷含量用H2SO4-HClO4消煮鉬銻抗比色法測(cè)定，速效鉀含量用1 mol/L乙酸銨提取-火焰光度法測(cè)定，硝態(tài)氮含量用KCl浸提（水土比 1 mL ∶10 g）連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定，pH值（水土比 1 mL ∶5 g）采用玻璃電極法測(cè)定[24]。

1.3.2 植物樣品采集與測(cè)定

在番茄收獲期，每小區(qū)采集5株代表性植株，將植株的葉、莖、根、果實(shí)分開，然后用去離子水沖洗，將植株鮮樣放在烘箱中105 ℃殺青 30 min，80? ℃烘干72 h，稱質(zhì)量，記錄干質(zhì)量。干樣粉碎過篩后，采取H2SO4-H2O2消煮后用流動(dòng)注射分析儀測(cè)定植物全磷含量[24]。番茄產(chǎn)量用電子秤記錄各小區(qū)整個(gè)生長(zhǎng)周期的果實(shí)產(chǎn)量，核算單位面積產(chǎn)量。

1.4 計(jì)算方法

磷素表觀盈虧量（kg/hm2）=施磷量-番茄磷素吸收量[25]。

肥料利用效率各參數(shù)來源于Cassman等的方法[26-28]，相關(guān)指標(biāo)及計(jì)算公式如下：

磷肥偏生產(chǎn)力（簡(jiǎn)稱PFPP，kg/kg）指投入的磷肥所能生產(chǎn)的單位作物產(chǎn)量，反映當(dāng)?shù)赝寥阑A(chǔ)養(yǎng)分水平和磷肥施用量的綜合效應(yīng)，對(duì)施肥的宏觀決策有一定指導(dǎo)意義。計(jì)算公式為PFPP=Y/F。式中，Y為施磷后所獲得的作物產(chǎn)量;F代表施磷肥量。

磷肥農(nóng)學(xué)效率（簡(jiǎn)稱AEP，kg/kg）指單位施磷量所增加的作物產(chǎn)量，是評(píng)價(jià)氮肥增產(chǎn)效應(yīng)較為準(zhǔn)確的指標(biāo)，也是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中最關(guān)心的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)之一。公式為AEP=（Y-Y0）/F。式中，Y為施磷后所獲得的作物產(chǎn)量;Y0為不施磷條件下作物的產(chǎn)量。

磷肥表觀利用率（簡(jiǎn)稱REP，%）是單位投入的肥料磷所獲得的作物磷積累量的增加量，能很好地反映作物對(duì)化肥養(yǎng)分的吸收狀況。公式為REP=（U-U0）/F×100%。式中，U為施磷后作物收獲時(shí)地上部的吸磷總量;U0為未施磷時(shí)作物收獲期地上部的吸磷總量。

磷肥生理利用率（簡(jiǎn)稱PEP，kg/kg）作物地上部每吸收單位肥料中的磷所獲得的作物產(chǎn)量的增加量，反應(yīng)了植物體內(nèi)磷素的利用效率。公式為 PEP=（Y-Y0）/（U-U0）。

磷肥貢獻(xiàn)率（簡(jiǎn)稱FCR），公式為FCR=（施肥區(qū)產(chǎn)量-不施肥區(qū)產(chǎn)量）/施肥區(qū)產(chǎn)量×100%。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 26.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，LSD法比較處理間的差異顯著性，Origin 9.0 軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 減量施肥和功能微生物菌劑對(duì)土壤有效磷含量的影響

2.1.1 減量施肥和功能微生物菌劑對(duì)土壤速效磷含量的影響

由圖1可知，減量施肥處理（T2、T3） 0～60 cm土壤中Olsen-P含量低于常規(guī)施肥（T1）處理。在0～20 cm土層，各處理的速效磷含量由大到小依次為T1（371.83 mg/kg）>T3（313.87 mg/kg）>T2（310.42 mg/kg）>CK（219.10 mg/kg）;其中，處理T2、T3較T1分別減少16.52%、15.59%，且差異顯著;在20～100 cm 土層，處理間速效磷含量差異不顯著。各處理速效磷累積總量依次為T1（621.83 mg/kg）>T3（548.43 mg/kg）>T2（525.22 mg/kg）>CK（445.03 mg/kg），與處理T1相比，處理T2、T3在 0～100 cm土層速效磷累積總量降幅分別達(dá)15.54%和11.80%。

2.1.2 減量施肥和功能微生物菌劑對(duì)土壤氯化鈣磷含量的影響

由圖2可知，總體上隨著肥料減量的增加，土壤CaCl2-P含量呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，特別是在耕層（0～20 cm）土壤中。在0～20 cm土層，各處理氯化鈣磷含量由大到小依次為T1（19.65 mg/kg）>T2（15.04 mg/kg）>T3（12.73 mg/kg）>CK（8.29 mg/kg），除不施肥的CK處理以外，在減量25%施肥的基礎(chǔ)上增施功能微生物菌劑（T3）較常規(guī)施肥（T1）下降最為明顯，CaCl2-P含量下降35.22%。在60 cm以下土層，處理間氯化鈣磷含量沒有明顯差異。在0～100 cm土層中，各處理氯化鈣磷累積總量由大到小依次為T1（27.38 mg/kg）>T3（24.99 mg/kg）>T2（21.91 mg/kg）>CK（13.69 mg/kg），T2、T3處理的氯化鈣磷總量分別比T1減少19.98%、8.73%。

2.2 功能微生物菌劑對(duì)設(shè)施番茄磷素吸收量的影響

如表3所示，與CK相比，T3番茄果實(shí)和葉片部位對(duì)磷素的吸收顯著增加，并且各處理組與CK間地上部吸收總量均有顯著差異。在減量25%施肥的基礎(chǔ)上增施功能微生物菌劑（處理T3）的磷素地上部吸收總量高于常規(guī)施肥（處理T1）和單純減量25%施肥（處理T2），漲幅分別為8.81%和20.69%。在番茄葉片中，磷素吸收量最高的為T3（17.35 kg/hm2），較處理T1與T2分別增加了11.43%和13.03%;在番茄果實(shí)中，磷素吸收量最高的同樣是T3（13.54 kg/hm2），分別較處理T1、T2增加了21.65%和38.30%。在各處理間，番茄莖和根部中的磷素吸收量差異不顯著。

2.3 功能微生物菌劑對(duì)磷素盈虧量的影響

由表4可以看出，除CK土壤磷素表觀平衡量處于虧缺狀態(tài)外， T1、 T2、T3處理均呈現(xiàn)盈余狀態(tài)，然而，隨著肥料施用量的減少，磷素盈余量隨之降低;并且由于增施功能微生物菌劑（處理T3）增加了作物地上部對(duì)磷素的吸收，因而，處理T3的土壤中單季磷素盈余量最小，與常規(guī)施肥處理T1相比，盈余量顯著減少了100.24 mg/kg;比處理T2磷素盈余量減少了 8.80 mg/kg。

2.4 功能微生物菌劑對(duì)設(shè)施番茄磷肥利用效率的影響

由表5可知，在減量25%施肥的基礎(chǔ)上增施功能微生物菌劑（T3）可顯著提升設(shè)施番茄磷肥利用效率，各項(xiàng)表征指標(biāo)均高于常規(guī)施肥（T1）和單純減量25%施肥（T2），且差異顯著（表觀利用率除外）。磷肥偏生產(chǎn)力最高的是處理T3（415.2 kg/kg），與處理T1、T2相比分別提高了40.13%和6.43%;農(nóng)學(xué)效率最高的是處理T3（62.3 kg/kg），比處理TI、T2分別提高了98.41%和67.02%;表觀利用率最高的是處理T3（16.62%），較T1、T2分別提高了232.40%和134.75%;生理利用率最高的是處理T3（7.39%），比處理T1、T2分別提高了135.35%和98.12%;磷肥貢獻(xiàn)率最高的是處理T3（15.02%），比處理T1、T2分別提高了41.83%和57.12%。

2.5 功能微生物菌劑對(duì)設(shè)施番茄產(chǎn)量及產(chǎn)值的影響

由圖3可知，在減量25%施肥的基礎(chǔ)上增施功能微生物菌劑（處理T3）的番茄產(chǎn)量與常規(guī)施肥（處理T1）和單純減量25%施肥（處理T2）相比，分別增產(chǎn)5.22%和6.43%，差異不顯著。各處理之間產(chǎn)量由高到低順序依次為T3（122.06 t/hm2）>T1（116.01 t/hm2）>T2（114.69 t/hm2）>CK（103.72 t/hm2）。雖然處理組間產(chǎn)量差異不顯著，但按照番茄3 000元/t，并且節(jié)約的肥料成本 1 500元/hm2，微生物制劑1 200元/hm2來計(jì)算，處理T3較處理T1、T2的單位土地面積產(chǎn)值分別增加了18 467.17元/hm2和20 923.70元/hm2。

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

減量施肥并增施功能微生物菌劑的管理措施有效防控農(nóng)業(yè)面源污染，產(chǎn)生了積極的環(huán)境效益：減量25%施肥并增施功能微生物菌劑（處理T3）有效降低了土壤耕層Olsen-P含量，處理T3較常規(guī)施肥（處理T1）降低了15.59%;明顯降低了耕層氯化鈣磷含量，與常規(guī)施肥（處理T1）和單純減量25%施肥（處理T2）相比，分別降低了35.22%和18.22%;并且較常規(guī)施肥（處理T1）土壤中單季磷素盈余量顯著降低;說明在減量施肥的基礎(chǔ)上增施功能微生物菌劑，可有效緩解磷素向深層的遷移，降低淋溶風(fēng)險(xiǎn);并同時(shí)提高了番茄磷素總的吸收量，處理T3較處理T1和處理T2分別增長(zhǎng)了8.81%和20.69%，提升了磷素的吸收利用率。

減量施肥并增施功能微生物菌劑的管理措施可顯著提高磷肥利用效率，節(jié)約肥料資源和用肥成本：處理T3與處理T1、T2相比，磷肥偏生產(chǎn)力提升了40.13%和6.43%，農(nóng)學(xué)效率提高了98.41%和67.02%，表觀利用率提高了232.4%和134.75%，生理利用率提高了135.35%和98.12%，磷肥貢獻(xiàn)率提高了41.83%和57.12%。

此外，減量施肥并增施功能微生物菌劑（處理T3）可提高番茄產(chǎn)量和單位土地面積產(chǎn)值，較T1、T2增產(chǎn)5.22%和6.43%，產(chǎn)值增加18 467.17元/hm2、20 923.70元/hm2，增加了農(nóng)民收入，推動(dòng)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效，促進(jìn)農(nóng)業(yè)綠色高質(zhì)量、可持續(xù)發(fā)展。

3.2 討論

磷素是造成水體富營(yíng)養(yǎng)化的限制性因子，因水體對(duì)磷素輸入的敏感性強(qiáng)，農(nóng)田磷素向水體的淋出遷移引起的水污染問題日益突出[29]。本試驗(yàn)研究結(jié)果顯示，在基礎(chǔ)土壤速效磷含量較高（0～20 cm土層為225 mg/kg）的背景下，減量施肥基礎(chǔ)上增施微生物制劑的管理措施可顯著降低土壤表層磷素累積，進(jìn)而降低淋溶風(fēng)險(xiǎn)。由于微生物提高了土壤養(yǎng)分庫(kù)中磷素的生物有效性，然而與單純的減量施肥相比，土壤速效磷含量并未產(chǎn)生顯著變化，該結(jié)果與吳旭等的研究結(jié)果[30]一致，推測(cè)可能是由于土壤本底養(yǎng)分本身已偏高，且0～20 cm土層pH值已較深層土壤降低，微生物菌劑活性收到抑制所致，有待進(jìn)一步研究。此外，據(jù)劉蕾等的研究結(jié)果，華北地區(qū)石灰性土壤的速效磷磷肥投入的控制閾值為260 mg/kg，當(dāng)土壤中速效磷含量超過這個(gè)臨界點(diǎn)時(shí)，氯化鈣磷含量就開始迅速增加，氯化鈣磷含量是土壤磷素淋溶的重要指標(biāo)之一，即土壤磷素的淋溶風(fēng)險(xiǎn)將大大增加[31]。本試驗(yàn)中，盡管與常規(guī)施肥（處理T1）相比顯著降低了表層速效磷含量，但減量25%施肥后的處理T2、T3的表層土壤中速效磷含量仍高于260 mg/kg的臨界值，因此有待觀察長(zhǎng)棚齡、高養(yǎng)分設(shè)施菜田隨著持續(xù)年份減量施肥措施的進(jìn)行，土壤中累積磷素的變化。

土壤磷素表觀平衡反映了當(dāng)季種植后土壤磷素的盈余或虧缺狀態(tài)，因磷肥施入土壤后揮發(fā)和損失基本可忽略不計(jì)，非沙質(zhì)土壤或灌水量有限的土體中淋失量也相對(duì)較少，所以土壤磷素在長(zhǎng)時(shí)間里的盈余或虧缺就決定了土壤磷素的消長(zhǎng)趨勢(shì)[32]。若土壤中的磷素長(zhǎng)期處于盈余狀態(tài)，就會(huì)增加土壤磷素向水體遷移的風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而威脅環(huán)境[33]。河北省11年菜地的試驗(yàn)結(jié)果表明，每100 kg/hm2的磷素盈余將導(dǎo)致土壤有效磷含量上升1.13 mg/kg[34]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，減量施肥基礎(chǔ)上增施微生物制劑（處理T3）較常規(guī)施肥（處理T1）總磷素盈余量顯著下降，可有效降低土壤磷素盈余量，本試驗(yàn)提出的防控設(shè)施菜田農(nóng)業(yè)面源污染的農(nóng)田管理措施行之有效。

解決當(dāng)前菜田磷素盈余問題的關(guān)鍵是降低農(nóng)田磷素輸入對(duì)環(huán)境的影響的同時(shí)，提高土壤磷庫(kù)有效利用率[29-30，35-36]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，減量施肥并增施功能微生物菌劑的管理措施可顯著提高磷肥利用效率，提高作物的產(chǎn)量和農(nóng)民收入。減量施肥并增施微生物制劑，不同程度地提高了番茄的產(chǎn)量和果實(shí)品質(zhì)，增產(chǎn)范圍4 755～12 949.5 kg/hm2，提高經(jīng)濟(jì)收益4 569～13 879.5元/hm2等[37-39]。本試驗(yàn)研究結(jié)果與此前報(bào)道趨勢(shì)相同，而經(jīng)濟(jì)效益更為顯著。

此外，隨著土壤質(zhì)地、土體構(gòu)型以及土壤肥力水平和土壤健康程度的不同，番茄的最佳施磷量和微生物制劑的最佳用量并不統(tǒng)一，本試驗(yàn)推薦在該類型土壤肥力水平下，采用比常規(guī)施肥量減施25%并增施功能微生物菌劑的管理方式，與不同土壤質(zhì)地和土體構(gòu)型的磷素減量供應(yīng)推薦減施30%和60%不同[39-40]，要想實(shí)現(xiàn)生態(tài)效益、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益各方面的最大化還需綜合考慮各種因素，需要進(jìn)一步分類詳細(xì)探究。

綜上所述，減量施肥并增施功能微生物菌劑的管理措施不僅可以有效降低華北地區(qū)石灰性菜田土壤中磷素的累積，減少磷素淋失風(fēng)險(xiǎn)，有效防控農(nóng)業(yè)面源污染的發(fā)生，提高肥料利用效率，還可以促進(jìn)農(nóng)民增收，具有良好的生態(tài)環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益，對(duì)保護(hù)農(nóng)田生態(tài)環(huán)境安全，推動(dòng)設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)綠色安全、高質(zhì)量發(fā)展具有重要且積極的意義。

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