不同水氮条件下日光温室氮肥利用与去向研究

摘要

日光温室是我国北方地区主要的设施生产方式，对区域设施农业发展起着举足轻重的作用。为了增加经济产量，在日光温室栽培生产中过量施肥及灌溉的现象较为严重，氮肥的施用虽然极大地增加了农产品供应，但同时对环境造成的风险也急剧增加，制约了日光温室的高效稳定发展。本研究以黄土高原地区日光温室栽培番茄为对象，利用常规试验与15N标记示踪技术相结合的方法，研究了减氮控水不同处理（包括不施氮+常规灌溉、常规施氮+常规灌溉、优化施氮+常规灌溉、优化施氮+优化灌溉4种处理）对日光温室栽培作物产量、品质和氮素利用的影响以及肥料氮素的去向，以期为日光温室设施蔬菜生产水氮高效管理揭示相关机理。研究获得的主要结论如下： （1）连续两季作物（秋冬番茄及小型西瓜）减氮控水田间试验结果表明，优化水氮处理番茄产量和果实可溶性糖、可滴定酸和Vc含量与农户常规水氮处理相比无显著差异，但番茄果实硝酸盐含量显著降低了66.3%（P<0.05）。灌溉量相同时，减氮40%处理的小型西瓜产量相比常规施氮处理提高了13.1%，优化水氮处理果实可溶性糖、可滴定酸和Vc含量较不施氮处理均显著提高。不同水氮处理下，两季作物氮在各器官的累积量均表现为果实>叶>茎>根。随着番茄的生长，果实和茎的氮素携出量占总携出量的比例分别由62.4%和5.9%增加至67.1%和6.3%，而根和叶中氮素携出量降低，优化水氮处理促进了营养器官中的氮素向果实中转运。优化施氮和灌溉处理在常规基础上两季综合减氮46%、节水15%，在保障作物产量和氮素吸收的同时，提高果实的品质，说明当前农户常规施肥及灌溉过程中普遍存在过量的问题，采取节水减肥措施具有一定的潜力。 （2）15N微区示踪试验结果表明，日光温室第一季番茄的氮素携出量有20.87%-26.32%来自标记氮肥，当季氮肥利用率为7.72%-11.77%，并随施氮量增加而降低；标记氮肥主要在土壤剖面表层累积，番茄收获后有71.69%-80.8%的肥料氮残留在0-40cm土体中，随土层深度的增加肥料氮累积量呈递减趋势；0-100cm土层累积的残留肥料氮中63.7%-72.4%以NO-3-N形态存在；当季氮肥损失率为8.99%-20.59%；第二季小型西瓜的氮素携出量有11.74%-14.63%来自上季施入氮肥，后茬作物对15N标记氮肥的利用率在2.78%-4.54%之间。与常规处理相比，适当优化施氮量和灌溉量未对作物对氮素的吸收和利用造成显著影响，但显著增加了氮肥在土壤中的残留率，降低了土壤中NO3--N的淋溶风险和氮肥损失率，兼顾了环境和经济效益。 （3）通过对国内外与番茄氮素利用有关的43篇文献和本试验数据结合，分析了每形成1000kg番茄果实需氮量。结果表明，不同栽培形式和茬口下番茄产量、地上部吸氮总量和形成1000kg果实需氮量的变异幅度大，番茄氮素吸收特性存在差异。番茄平均产量为84.9t/hm2，其中以设施春茬番茄产量最高（98.5t/hm2），其次为设施秋冬茬（77.3t/hm2），露地番茄产量最低（75.4t/hm2）；形成1000kg果实需氮量平均为2.52kg，其中以设施秋冬茬需氮量最高（2.75kg），设施春茬和露地相近，分别为2.43kg和2.44kg；番茄地上部吸氮总量随产量的提高而明显增加，二者呈显著的线性关系；形成1000kg番茄果实需氮量随产量水平的增加而呈降低趋势，产量范围<55、55-85、85-115、115-145、>145t/hm2时，形成1000kg果实需氮量分别为3.17、2.38、2.27、2.25和2.25kg。可见番茄施肥需针对不同区域的栽培条件，结合蔬菜的产量水平，依据作物养分需求合理施肥。

目录

论文说明

声明

第一章 文献综述

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究进展

1.2.1 设施栽培施肥灌溉现状及存在问题

1.2.2 设施菜地氮素去向

1.2.3 设施菜地15N 研究进展

第二章 研究内容与技术路线

2.1 研究内容及研究方法

2.2 技术路线

第三章 减氮控水对日光温室作物产量、品质及氮素利用的影响

3.1 前言

3.2.1 试验区概况

3.2.2 试验设计

3.2.3 样品采集与测定

3.2.4 数据分析

3.3 结果分析

3.3.1 不同处理两季作物产量

3.3.2 不同处理番茄－小型西瓜果实品质

3.3.3 不同处理番茄－小型西瓜氮素携出量

3.4 讨论

3.5 结论

第四章 不同水氮条件下日光温室氮肥利用率及去向

4.1 引言

4.2.1 试验地概况

4.2.2 试验设计

4.2.3 样品采集与测定

4.2.4 数据处理

4.3.1 番茄对当季化肥氮的吸收利用

4.3.2 小型西瓜对残留肥料氮的吸收利用

4.3.3 番茄收获后肥料氮在土壤剖面分布

4.3.4 15N 标记氮肥的去向

4.4 讨论

4.4.1 肥料氮的吸收利用

4.4.2 肥料氮的当季去向

4.4.3 残留肥料氮的利用

4.5 结论

第五章 不同栽培条件下番茄氮素吸收及其与产量的关系

5.1 前言

5.2.1 数据来源

5.2.2 数据处理

5.3 结果分析

5.3.1 番茄产量和氮素吸收基本情况

5.3.2 番茄产量与地上部氮吸收量的关系

5.3.3 水肥投入与产量、地上部氮素携出量的关系

5.3.4 番茄氮素吸收特征及其产量效应

5.4 讨论

5.5 结论

第六章 结论

6.1 主要结论

参考文献

致谢

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