趙鳳亮　李虹　曹彥圣　文少白　楊桂生　王徐彤

摘 要 為明確施用腐植酸肥對(duì)氮素淋失和油麥菜（Lactuca sativa var longifoliaf. Lam）生長(zhǎng)的影響，通過盆栽試驗(yàn)法測(cè)定了磚紅壤-油麥菜系統(tǒng)各處理不同形態(tài)氮淋失量、油麥菜農(nóng)藝形態(tài)指標(biāo)以及植株吸氮量。結(jié)果表明：可溶性有機(jī)氮占氮淋溶量的73.8%～76.8%，是氮素淋失的主要形態(tài)。常規(guī)處理銨態(tài)氮、硝態(tài)氮和可溶性有機(jī)氮淋失量最高，分別為3.9、48.3和163.2 mg/pot。隨著腐植酸肥用量的增加，氮素淋溶損失逐漸降低。施用腐植酸肥增加油麥菜的生物量和氮素利用率，但是過量施用會(huì)影響生物量的積累，抑制根系的生長(zhǎng)。綜合考慮土壤氮素淋失和油麥菜生長(zhǎng)狀況，腐植酸肥施用量為650 mg/kg時(shí)較為適宜。

關(guān)鍵詞 腐植酸肥；油麥菜；氮淋失；氮素利用率；磚紅壤

中圖分類號(hào) S141；S512 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

Abstract This experiment was conducted to clarify the effects of humic acid fertilizer on the nitrogen leaching and Chinese lettuce（Lactuca sativa var longifoliaf. Lam）growth. With pot experimen， the leaching amounts of different form nitrogen（N）， agronomic characteristics and nitrogen uptake of Chinese lettuce were determined. The results showed that dissolved organic nitrogen leaching accounted for 73.8%-76.8% of total N leaching. Among all the treatments， the highest amout of N was leached for the conventional treatment， and its ammonium， nitrate and organic nitrogen leaching was 3.9 mg/pot， 48.3 mg/pot and 163.2 mg/pot， respectively. All forms of N leaching decreased with increasing humic acid rate. Humic acid application could increase Chinese lettuce biomass and N use efficiency， but its over-application affected biomass accmulation of leaf-used lettuce and restrained the root growth. Based on N leaching and leaf-used lettuce growth， the application rate of 650 mg/kg for humic acid should be advocated in the leaf-used lettuce planting system.

Key words Humic acid fertilizer； Chinese lettuce； N leaching； N use efficiency； Latosol

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2015.07.002

為提高作物產(chǎn)量，種植戶往往盲目地過量施用氮肥，但作物氮肥利用率普遍較低[1-2]，大部分氮肥流失到周邊環(huán)境中，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染[3]。其中蔬菜施氮量尤其較高，是糧食作物的數(shù)倍至數(shù)十倍[4]，這直接會(huì)增加地下水硝酸鹽污染的風(fēng)險(xiǎn)[5-6]。前人研究表明，施用有機(jī)肥可以抑制硝態(tài)氮向下遷移，從而在一定程度上降低氮素淋失風(fēng)險(xiǎn)[7-8]。有關(guān)有機(jī)肥對(duì)蔬菜地氮素淋失效應(yīng)的研究已有較多的報(bào)導(dǎo)[4，7-9]，但鮮有研究關(guān)注腐植酸肥對(duì)土壤氮素淋失的影響。本研究選擇華南地區(qū)普遍種植的葉菜類蔬菜即油麥菜為研究對(duì)象，研究腐植酸肥對(duì)氮素淋失及油麥菜生長(zhǎng)的影響，以期為菜園合理施用腐植酸肥、提高氮肥利用率提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試油麥菜品種為‘廣東四季香甜。供試土壤為磚紅壤，表層土壤理化性質(zhì)為有機(jī)質(zhì)13.60 g/kg、全氮0.54 g/kg、有效磷1.38 mg/kg、速效鉀8.58 mg/kg，pH為4.59。

供試肥料：氮、磷、鉀肥分別為尿素、磷酸二氫鈣和氯化鉀。腐植酸肥中N、P2O5、K2O含量分別為10%、9%和9%，可溶性有機(jī)氮（DON）、銨態(tài)氮（AN）、硝態(tài)氮（NN）分別占總氮的85%、10%和5%。

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)于2014年1月21日至3月8日進(jìn)行試驗(yàn)。設(shè)置6個(gè)處理：不施肥（T1）、常規(guī)化肥（T2）、腐植酸肥處理設(shè)4個(gè)水平（T3～T6），每處理重復(fù)3次。以T1和T2為對(duì)照，T2處理N、P2O5、K2O用量分別為80、72、72 mg/kg。T3、T4、T5和T6處理腐植酸肥用量分別為200、500、800、1 000 mg/kg?；屎透菜岱侍幚矸謩e于移栽后的1、10、20、30 和40 d分5次施用。

塑料盆內(nèi)徑24 cm、高25 cm，盆底鉆孔，裝土前將100目PVC紗網(wǎng)墊于盆底，紗網(wǎng)上敷設(shè)約3 cm厚細(xì)砂層。在塑料盆外連接一個(gè)塑料桶用以收集淋溶水。每個(gè)塑料盆裝土10 kg，然后移栽長(zhǎng)勢(shì)均勻的植株（高約3 cm），每盆3株。初始澆水至田間持水量，試驗(yàn)期間用重量法補(bǔ)充水分維持田間持水量的70%～80%。分別于移栽后的第25天和49天2次收集淋溶水，每次取樣的同時(shí)記錄各處理滲漏量。水樣盛于100 mL塑料瓶中，并保存在4 ℃冰箱中備測(cè)。3月9日收獲油麥菜。用去離子水將根系沖洗干凈后，將地上部分與根系分開，85 ℃烘干、粉碎后保存于塑料袋中備測(cè)。

1.2.2 測(cè)定項(xiàng)目及方法 水樣總氮利用TN/TOC分析儀（Multi N/C 3000，德國(guó)耶拿）測(cè)定，硝態(tài)氮利用紫外分光光度計(jì)法測(cè)定（HJ/T 346-2007），銨態(tài)氮利用靛酚藍(lán)比色法測(cè)定，有機(jī)氮由總氮與硝態(tài)氮和銨態(tài)氮的差值計(jì)算所得。分別用直尺和手持式葉綠素計(jì)（SPAD-502）測(cè)定油麥菜植株高度和葉片葉綠素含量。植株地上部分和根系烘干粉碎后，過65目篩后，分取部分樣品，利用凱氏定氮法測(cè)定植物樣品氮含量。

利用如下公式計(jì)算氮素利用率：

氮素利用率/%=（施肥處理植株吸氮量-不施肥處理植株吸氮量）/施氮量×100。

植株吸氮量=干物質(zhì)量×氮含量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

利用SPSS 19進(jìn)行單因素方差分析（One-way ANOVA）和顯著性差異分析（p≤0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理?xiàng)l件下土壤氮素淋溶量的變化

不同處理土壤淋溶水中銨態(tài)氮、硝態(tài)氮和有機(jī)氮的淋失量見圖1。圖1顯示出氮素淋失量總量。各處理不同形態(tài)的氮素淋失量相差很大。各處理氮素淋溶以有機(jī)氮為主，占總氮的73.8%～76.8%。常規(guī)化肥處理處理AN、NN和DON淋失量最高，分別為3.9、48.3和163.2 mg/pot。各處理不同形態(tài)氮素淋溶量均表現(xiàn)為：T2>T3>T4>T5>T6>T1，腐植酸肥處理土壤AN、NN和DON淋溶量均顯著低于常規(guī)化肥處理（p≤0.05），分別比常規(guī)化肥處理低30.7%～40.2%、19.5%～31.3%和15.7%～28.7%。

2.2 不同處理?xiàng)l件下油麥菜形態(tài)指標(biāo)和生物量的變化

肥料為油麥菜生長(zhǎng)提供了必需的養(yǎng)分，T1處理植株高度僅5.3 cm（表1），顯著低于施肥處理（p≤0.05）。隨著腐植酸肥用量的增加，油麥菜株高逐漸增加。施用量超過80 mg/kg株高有所下降，但與T2相比差異并不顯著（p>0.05）。各處理油麥菜葉片SPAD值大小趨勢(shì)與植株高度類似，當(dāng)腐植酸肥用量達(dá)到1 000 mg/kg時(shí)（T6）葉片SPAD值顯著低于T5和T2。不施肥處理每盆油麥菜生物量?jī)H有0.06 g，各施肥處理生物量介于1.13～1.83 g之間。除T3處理外，其它施肥處理生物量差異并不顯著（p>0.05）。在同等施氮量的條件下，T5處理油麥菜生物量比T2處理高16.6%。然而，T5根系生物量最大（0.18 g/plot），顯著高于T2、T3和T6，這表明適度的腐植酸肥用量能夠顯著促進(jìn)油麥菜根系的生長(zhǎng)。

2.3 不同處理?xiàng)l件下氮素利用率的變化

不同的施肥處理對(duì)油麥菜氮素利用率具有顯著的影響（表2）。隨著腐植酸肥用量的增大，氮素利用率顯著降低。其中T3處理氮肥利用率超過100%，說明施入的氮不能滿足油麥菜生長(zhǎng)所需。在施氮量相同的情況下（80 mg N/kg），T5處理氮素利用率比T2高出5.19%。隨著腐植酸肥用量的增加，植株含氮量無顯著變化，吸氮量呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)，這與生物量的變化趨勢(shì)基本一致。T3處理單株油麥菜吸氮量?jī)H為84.30 mg/pot，顯著低于其它施肥處理（p≤0.05）。

3 討論與結(jié)論

3.1 施用腐植酸肥條件下土壤氮淋溶量的變化

過量施肥增強(qiáng)了氮素淋失風(fēng)險(xiǎn)，氮素淋失量比不施肥區(qū)高出數(shù)倍[12]。Glairola等[13]研究發(fā)現(xiàn)，有機(jī)無機(jī)配合施肥模式可以比單施化肥模式顯著降低滲漏水中硝態(tài)氮滲漏量。在本試驗(yàn)中，施肥處理總氮淋失量是不施肥處理的1.3～1.9倍，單施化肥處理氮淋失量最高為215.4 g。施用腐植酸肥能夠降低氮淋失量，且隨著腐植酸肥用量的增加，各種形態(tài)氮素淋失量均呈下降趨勢(shì)。與僅施用化肥相比，增施腐植酸肥可減少23.0%的氮淋失。施用有機(jī)肥減少土壤氮素淋失的原因可能在于有機(jī)肥的施用增加了土壤粒徑及團(tuán)聚體含量，提高了陽離子代換量，從而增加對(duì)氮的固持作用[8]。另外，有機(jī)肥的交換容量大，對(duì)NH4+的吸附多，而且在分解過程中產(chǎn)生的有機(jī)酸可降低其周圍土壤中脲酶和硝化反硝化微生物活性[14]，在一定程度上抑制NO3-的生成。另外，由于有機(jī)肥本身具有養(yǎng)分釋放緩慢的特點(diǎn)[15]，而化學(xué)氮肥施入土壤后其分解釋放速度較快[16]，導(dǎo)致單施化肥處理的土壤氮淋洗量較施用有機(jī)肥處理高。各處理DON淋失量占總氮淋失量的73.8%～76.8%，NN占21.7%～25.1%，AN所占比重在0.02%之內(nèi)。DON所占比重明顯高于AN和NN，這表明有機(jī)氮是土壤氮素淋失的主要形態(tài)，這與以前的研究結(jié)果并不一致[4，17]，但是與Cao等[18]觀測(cè)結(jié)果相符，即有機(jī)氮淋溶量占稻田總氮淋溶量的59.6%～64.1%。Ji等研究結(jié)果也表明，有機(jī)氮是稻田氮素淋失的主要形態(tài)，占總氮的56.8%[19]。這些研究結(jié)果之所以不一致，可能與農(nóng)田類型、土壤質(zhì)地和肥力有關(guān)，這些因素對(duì)土壤中氮素的轉(zhuǎn)化均會(huì)產(chǎn)生一定的影響。

3.2 最佳施肥量的確定

肥料類型和施肥量與氮素去向密切相關(guān)，是影響蔬菜產(chǎn)量和氮素利用率的重要因素[9]。在本試驗(yàn)條件下，隨著腐植酸肥用量的增大，作物產(chǎn)量呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢(shì)，T5生物量最大，這與靳永勝[10]和李永勝[11]等研究結(jié)果一致。氮肥利用率從126%（T3）降至37.5%（T6）。低施肥量條件下（T3）氮肥利用率超過100%，說明施入氮不能滿足其生長(zhǎng)所需，需要從外界（土壤、大氣沉降和灌溉等）攝取，這需要利用15N同位素示蹤法作進(jìn)一步的驗(yàn)證。除去施肥量較低的兩個(gè)處理（T3和T4），油麥菜氮素利用率介于37.5%～53.3%之間，這與根據(jù)蔡貴信等[20]報(bào)道的全國(guó)平均氮素利用率（30%～51%）十分接近，但普遍高于曹兵等[21-22]對(duì)大白菜和番茄地的報(bào)道（14.5%～24.6%）以及徐捷等[9]對(duì)甘藍(lán)的研究結(jié)果（10.6%～24.2%），這與土壤基礎(chǔ)肥力以及肥料類型有關(guān)。

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中氮肥的過量施用已造成了嚴(yán)重的環(huán)境問題，必須改變以往不合理的菜園施肥方式，兼顧經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。因此，探索適宜的施肥模式以提高氮肥利用率、降低氮素流失幅度是解決農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展中各種矛盾的關(guān)鍵[9]。本試驗(yàn)中，土壤移出氮（y1，淋溶與植株吸收之和）與施入氮（x）呈拋物線關(guān)系y1=-0.001 1×x2+1.431 1×x+141.22 （R2=0.976），當(dāng)施入氮為650 mg/kg時(shí)，土壤移出氮達(dá)到最大值606.7 mg/pot。植株吸收氮（y2）與施入氮亦呈拋物線關(guān)系y2=-0.000 9×x2+1.249 9×x+13.607（R2=0.991），當(dāng)施入氮為649 mg/kg時(shí)，土壤移出氮達(dá)到最大值448 mg/pot。因此，當(dāng)腐植酸用量為650 mg/kg時(shí)為最佳施肥量；低于該施肥量則不能滿足油麥菜生長(zhǎng)所需，高于該施肥量則會(huì)增加氮素淋溶風(fēng)險(xiǎn)。

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