全 文 ：文章编号 :100028551 (2008) 032343205
露地蔬菜的氮肥效应与氮素去向
曹　兵1 　贺发云2 　徐秋明1 　蔡贵信2
(11 北京市农林科学院植物营养与资源研究所 ,北京　100097 ;
21 中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室 , 江苏 南京　210008)
摘 　要 :采用田间小区和微区试验相结合 ,研究了小青菜、大白菜和番茄 3 种露地蔬菜的氮肥利用率及其
氮素去向的差异。结果表明 , 在小青菜和大白菜上施氮增产显著 ( p < 0105) ,而在番茄上未表现出增产
效应 ;施氮使 3 种蔬菜的吸氮量显著增加。用差值法和15N2示踪法测得的 3 种蔬菜氮肥利用率相当 ,且
利用率随氮肥用量增加而降低。小青菜生长期间土壤氮素总损失低于 10 % ,而大白菜和番茄生长期间
土壤氮素损失分别为 4119 %～4816 %和 3412 %～4610 %。试验中未发现小青菜生长期间有氮素淋溶 ,
大白菜和番茄分别有 912 %～1019 %和 10 %～1012 %的标记尿素被淋溶到 40cm 以下土层。
关键词 : 露地蔬菜 ;氮肥利用率 ;氮素去向
NITROGEN USE EFFICIENCY AND FATE OF N FERTILIZERS APPLIED TO OPEN FIELD VEGETABLES
CAO Bing1 　HE Fa2yun2 　XU Qiu2ming1 　CAI Gui2xin2
(11 Institute of Plant Nutrition and Resources , Beijing Academy of Agricultural and Forestry Sciences , Beijing 　100097 ;
21 China State Key Laboratory of Soil and Sustainable Agriculture , Institute of Soil Science , Chinese Academy of Sciences , Nanjing , Jiangsu 　210008)
Abstract :The N use efficiency (NUE) and fate of N fertilizers applied to open field vegetables including green cabbage ,
Chinese cabbage and tomato were investigated by using field plot and microplot experiments. The results showed that
application of N fertilizer significantly increased yield of green cabbage and Chinese cabbage (p < 0105) , while the tomato’s
yield didn’t increase. NUE was measured and compared by difference methods , including 15N2tracer method , and it was found
that the NUE decreased with N application increasing. Total N loss in the soil of growing green cabbage was not more than
10 % of applied N , while total N loss in the soil of Chinese cabbage and tomato were 4119 %～4816 % and 3412 %～
4610 % , respectively. No N leaching was observed during the growing season of green cabbage , while 912 %～1019 % and
10 %～1012 % of labeled urea was leached under 40 cm soil layer during Chinese cabbage and tomato growing season ,
respectively.
Key words :open field vegetables ; N use efficiency ; N fate
收稿日期 :2007208227 　接受日期 :2007210212
基金项目 :国家自然科学基金项目 (40171048)和北京市科技新星资助项目 (2005B37)
作者简介 :曹兵 (19702) ,男 ,湖北公安人 ,博士 ,副研究员 ,主要从事植物营养与新型肥料研究。E2mail : caobing @baafs. net . cn　　随着我国农业种植结构的调整 ,蔬菜种植面积急剧扩大 ,2003 年的种植面积已达农作物总播种面积的1118 %[1 ] , 且还在继续增加。与一般粮食作物相比 ,蔬菜生产具有“三高一多”的特点 ,即产量高、养分高、复种指数高、移走养分多 ,因此 ,蔬菜施肥量一般较粮田作物高[2 ,3 ] 。在实际生产中 ,菜农在高产出、高收益刺激下 ,往往盲目施用化肥 ,尤其是氮肥 ,从而使蔬菜 的植株营养失调、品质下降、风味欠佳 ,同时使肥料利用率下降 ,菜田土壤性状恶化 ,地下水硝酸盐含量超标[3 ,4 ] 。近年来 ,国内关于蔬菜合理施肥以及施肥对蔬菜产量、品质等方面的研究较多 ,但关于施肥对菜地土壤氮素损失及其对环境影响的研究尚不多见[5 ] 。小青菜、大白菜和番茄是南京郊区重要的栽培蔬菜品种 ,本研究以这 3 种蔬菜为研究对象 ,研究了露地
343　核 农 学 报　2008 ,22 (3) :343～347Journal of Nuclear Agricultural Sciences
条件下农民习惯施氮和减量施氮对蔬菜生长和氮素吸
收、氮肥去向的影响 ,以期为蔬菜生产中合理施用氮肥
提供基本参数和理论依据。
1 　材料与方法
111 　材料
小青菜矮脚黄、大白菜青杂三号和番茄合作 903 ,
均在南京市场购买。
112 　方法
试验于 2002 - 2004 年进行 ,小青菜在南京市雨花
区江苏武警总队蔬菜生产基地种植 ,大白菜和番茄在
南京栖霞区东阳科技站种植。两个试验地土壤分别为
马肝土和铁质淋溶冲积土 ,其理化性质见表 1。
表 1 　试验地土壤的理化性质
Table 1 　The main properties of soils
(0～20 cm depth ,Nonjing)
试验地
experimental
site
有机质
O M
(gΠkg) 全氮total N(gΠkg) 速效磷available P(mgΠkg) 速效钾available K(mgΠkg) pH(H2O) 容重bulk density(gΠcm3)
南京雨花区
Yuhua District
2216 1153 4519 115 5138 1135
南京栖霞区
Qixia District 2513 1152 4810 135 7169 1140
11211 　小青菜田间试验 　于 2002 年秋天进行 ,设对
照 (CK) 、减量施氮 (RN) 和常规施氮 (CN) 3 个处理 ,施
氮量为 0、75 和 150 kgΠhm2 ,每处理 3 次重复 ,随机区组
排列 ,小区面积 43m2 。施氮处理均施用普通尿素 ,
60 %作底肥撒施并耕翻入土 ,40 %在 9 月 28 日水浇追
施。各处理基施相同磷钾肥 , 磷肥为普钙 , 用量
80kgΠhm2 (P2O5 ) ,钾肥为氯化钾 ,用量 80kgΠhm2 ( K2O) 。
小青菜 8 月下旬育苗 , 9 月 18 日移栽 ,行株距均为
20cm。
11212 　大白菜田间试验 　2003 年秋天进行 ,设对照
(CK) 、减量施氮 (RN)和常规施氮 (CN) 3 个处理 ,施氮
量为 0、300 和 600kgΠhm2 ,每处理 3 次重复 ,随机区组
排列 ,小区面积 25m2 。施氮处理均用普通尿素 ,按当
地农民习惯 ,25 %作基肥 ,25 %于移栽后 26d 莲座期、
50 %于移栽后 50d 结球初期追施。基肥采用撒施后耕
翻法 ,追肥采用尿素溶水后浇施法。整地前各处理施
入等量的腐熟猪粪 (30tΠhm2 ,含氮量 0145 %) ,并施过
磷酸钙和氯化钾 (分别以 P2O5和 K2O 计 ,各 150kgΠhm2 ,
肥料撒施后翻入土中耙平) 。
11213 　番茄田间试验 　于 2004 年春天进行 ,试验设
对照 (CK) 、减量施氮 (RN) 和常规施氮 (CN) 3 个处理 ,
施氮量为 0、200 和 300kgΠhm2 ,每处理 3 次重复 ,随机
区组排列 ,小区面积 40m2 。施氮处理均用普通尿素 ,
按 20 %、20 %、30 %和 30 %的比例 1 次基施 3 次追施 ,
分别在 4 月 22 日、5 月 11 日、5 月 29 日和 6 月 23 日施
用。基肥采用撒施后耕翻 ,追施时将尿素施入高畦后
浇灌。移栽前各处理还施入等量的腐熟猪粪 (30tΠ
hm2 ,含氮量 0145 %) , 菜籽饼 ( 750kgΠhm2 , 含氮量
512 %) ,并施过磷酸钙 (以 P2O5 计 ,120kgΠhm2 ) 和氯化
钾 (以 K2O 计 ,180kgΠhm2 ) ,撒施后翻入土中耙平。
3 种蔬菜生长期间的田间水分管理采用传统浇灌
方法 ,用水表控制 ,各处理水量相同 ,通常在移栽当天
及随后的 3 - 4d 每天浇水 ,以后则视土壤干湿状况而
定。
11214 　微区试验 　在小区中设置微区 ,将 50cm (长)
×40cm(宽) ×40cm(高) 的框埋进土壤至 10cm 露出地
面 ,施原子百分超为 5122 %的标记尿素 ,单位面积用
量和施用方法与小区试验相同 ,小青菜试验中微区内
定植 4 棵苗 ,大白菜和番茄均为 1 棵。
113 　分析测定
11311 　微区试验 　收获时 ,分开采收供试蔬菜的地上
和地下部 ,番茄将根、茎、叶、果分开 ,测定鲜重 ,105 ℃
杀青 30min ,70 ℃下烘干至恒重 ,烘干后称重 ,粉碎 ,测
定全氮含量和15N 丰度 ,全氮用消化蒸馏法测定 ,15N丰
度在 Finnigan2MAT2251 质谱仪上测定。将微区框内 0
～20cm 土层土壤全部取出 ,称重并混合均匀后取样
1kg ,用土钻在 20～40、40～70 和 70～100cm 土层各取
5 个土样 ,同层混合 ,风干测定全氮含量和15N 丰度。
11312 　产量和氮肥利用率 　收获时采集各小区 2m2
的蔬菜 ,称鲜重 ,取 3 棵杀青后烘干至恒重 ,将烘干样
粉碎并测定全氮含量 ,番茄将茎、叶和果实分开 ,分别
用差减法和示踪法公式计算氮肥利用率 :
差减法 :氮肥利用率 = (施氮区作物吸氮量 - 无氮
区作物吸氮量)Π施氮量 ×100 %
示踪法 :氮肥利用率 = (作物吸氮量 ×作物15 N 丰
度)Π(施氮量 ×肥料15N 丰度) ×100 %
11313 　数据处理 　采用 SAS 软件包对数据进行单因
素方差 (ANOVA)分析 ,取 5 %显著水平。
2 　结果与讨论
211 　氮肥施用量对蔬菜产量和氮素吸收的影响
蔬菜的产量和吸氮量列于表 2。施氮对小青菜和
443 核　农　学　报 22 卷
大白菜的增产效应非常明显 ,与对照相比 ,小青菜施氮
的增产幅度达到 50 %～53 %。大白菜因前期高温多
雨[6 ]导致其生长被严重抑制 ,且对照受到影响更大 ,其
产量远低于 2 个施氮处理。施氮对番茄产量几乎没有
影响 ,本试验中番茄对氮肥的反应与刘学军等[7 ] 等在
高肥力土壤上种植冬小麦的研究结果类似 ,说明土壤
和 (或)有机肥的氮素供应已能满足作物生长需要 ,继
续增施氮对增产没有贡献。由表 2 见 ,施氮显著增加
了 3 种蔬菜的吸氮量 ,即使在番茄上 ,施氮处理的吸氮
量也比对照高 40 %以上 ,表现出蔬菜对氮素的高吸收
特性。另外 ,相对于常规施氮 ,减量施氮处理在氮肥用
量减少 1Π3～1Π2 的情况下 ,3 种蔬菜的产量并没有显
著差异 ,而吸氮量在小青菜和番茄上也没有明显差异 ,
说明现实生产中氮肥用量偏高 ,减量施氮更为合理。
表 2 　不同施氮处理的蔬菜产量和吸氮量
Table 2 　Yield and nitrogen uptake of vegetables
with different N application
处理
treatment
产量
yield (tΠhm2) 吸氮量N uptake (kgΠhm2)
小青菜
green
cabbage
大白菜
Chinese
cabbage
番茄
tomato
小青菜
green
cabbage
大白菜
Chinese
cabbage
番茄
tomato
对照 CK 4212 b 1019 b 3318 a 6316 b 1715 c 9411 b
常规施氮 CN 6912 a 8115 a 3117 a 124 a 178 a 138 a
减量施氮 RN 6315 a 5916 a 3518 a 102 a 128 b 139 a
注 :同列内不同字母表示差异达 5 %显著。下表同。
Note : CK2Control ;CN2Conventional nitrogen application ; RN2Reduction nitrogen
application Different letters in the same column means significant at 5 % level .
The same as following tables.
　　3 种蔬菜的氮肥利用率均表现为随施氮量增加而
降低 (表 3) ,但大白菜试验中减量施氮处理的示踪法
氮肥利用率表现异常 ,不仅低于常规施氮处理 ,而且也
远低于同一处理由差值法得出的氮肥利用率 ,与通常
氮肥利用率随施氮量增加而降低的趋势相反[8 ] ,这种
现象除了与前述气候异常对大白菜生长的不利影响有
关外 ,也与该处理 2 个重复微区框内大白菜明显偏小 ,
每个微区框内只能定植 1 棵大白菜 ,从而使得测定结
果受样本长势的影响有关。总的看来 ,3 种蔬菜的氮
肥利用率仍处于相关报道中粮食和蔬菜的氮肥利用率
范围[8 ,9 ] 。另外 ,从表 3 还可以看出 ,3 种蔬菜的示踪
法和差值法氮肥利用率较为接近 ,说明试验地土壤肥
力水平较高 ,化学氮肥未产生明显的激发效应[10 ] 。相
对来说 ,番茄的氮肥利用率偏低 ,进一步说明了氮肥在
该蔬菜上的效应不明显。
表 3 　施氮对蔬菜氮肥利用率的影响
Table 3 　Influence of N level on
nitrogen use efficiency ( %)
处理
treatment
示踪法
trace method
差值法
difference method
小青菜
green
cabbage
大白菜
Chinese
cabbage
番茄
tomato
小青菜
green
cabbage
大白菜
Chinese
cabbage
番茄
tomato
常规施氮 CN 3914 2416 1614 3916 2519 1416
减量施氮 RN 4618 1811 2818 4215 3512 2215
212 　菜地氮肥去向
由表 4 可见 ,氮肥去向在 3 种蔬菜上差异较大 ,小
青菜生长期间 ,以作物吸收和土壤残留为主 ,氮素损失
非常少 ,低于 10 % ;而大白菜和番茄生长期间 ,氮素损
失则高达 3412 %～4816 %。上述差异除了与小青菜的
氮肥利用率较高有关外 ,其施肥量较低及生长期较短
也是重要原因之一 ,大白菜和番茄因施肥量较高及生
长期较长往往氮素损失较大[3 ,9 ,11 ] 。虽然本试验中 3
种蔬菜的氮素总损失并未超出粮食作物的氮素损失范
围[8 ] ,但由于蔬菜复种指数高且生产中氮肥投入量较
大 ,因此 ,氮素损失绝对量应比粮田更高 ,对环境的危
害也更为严重。
表 4 　15N2肥料在土壤作物系统中的去向
Table 4 　Fate of 15N2fertilizer in soil2plant system ( %)
蔬菜
vegetable
处理
treatment
蔬菜吸收
vegetable uptake
土壤残留
soil residue
总回收
total recovery
损失
loss
小青菜 green cabbage 常规施氮 CN 3914 ±2196 5210 ±1014 9113 ±714 817
减量施氮 RN 4618 ±1011 5711 ±1018 104 ±710 010
大白菜 Chinese cabbage 常规施氮 CN 2416 ±9168 3315 ±6125 5811 ±3173 4119
减量施氮 RN 1811 ±1118 3314 ±7172 5114 ±4187 4816
番茄 tomato 常规施氮 CN 1614 ±3158 3715 ±0157 5410 ±4102 4610
减量施氮 RN 2818 ±3145 3710 ±3110 6318 ±1198 3412
213 　土壤剖面残留硝态氮分布和氮素淋洗
小青菜收获后 ,0～100cm 土层的硝态氮残留量非
常低 ,而且不同处理间的差异较小 (图 1) ,说明小青菜
生长期间基本没有氮的淋洗发生 ,主要原因是小青菜
543　3 期 露地蔬菜的氮肥效应与氮素去向
生长期间没有降雨 ,农民通常以湿润根区的灌溉方式
为主 ,故客观上不会造成硝态氮的明显下移。而在大
白菜和番茄试验中 ,施氮处理 0～40cm 土层仍然残留
较高量的硝酸盐 (图 1) ,这极可能导致随后的氮素损
失如硝酸盐淋洗或硝化反硝化 ,这也是蔬菜生产中比
较普遍的现象 ,特别是在氮肥施用量较高的情况
下[2 ,3 ] 。在 40cm 以下土层中 ,施氮处理的硝态氮含量
仍然高于对照 ,但差异比上层土壤小得多 ,说明在 2 种
蔬菜生长期间有一定的氮素淋洗。大白菜和番茄生长
期间的施氮量较高及降雨量较大应是导致氮素淋洗的
主要原因[12 ] 。
图 1 　蔬菜收获后土壤剖面残留硝态氮
Fig. 1 　Residual nitrate in soil profile at harvest
CK:对照 ;RN :减量施氮 ;CN :常规施氮 ;A :小青菜 ;B :大白菜 ;C :番茄。下图同
CK2Control ; CN2Conventional nitrogen application ; RN2Reduction nitrogen application ;
A : green cabbage ; B : Chinese cabbage ; C : tomato. The same as following Figure
　　3 种蔬菜收获后标记尿素氮在 0～100cm 土层中
的分布见图 2。在小青菜试验中 ,2 个施氮处理的标记
氮肥土壤残留与土壤剖面硝态氮的分布特征是吻合的
(图 1) 。大白菜地残留标记氮量占施氮量的比率为
912 %～1019 % ,番茄地为 10 %～1012 %。庄舜尧等[13 ]
的微区试验结果也表明 ,南京地区秋季大白菜种植过
程中因降雨导致一定量的标记肥料氮淋失。蔬菜属于
浅根作物 ,根系主要分布在 0～30cm 土层 ,对土壤中氮
的吸收深度有限 ,南京地区年降雨量高达 1000mm 以
上 ,因此氮素淋失风险很高[14 ] 。试验地土壤质地粘重
也使被淋洗到下层土壤的氮上行困难[15 ] ,因此可以将
40cm以下的氮视为淋洗损失。故大白菜和番茄生长
期间约 10 %的氮肥被淋洗损失。该结果高于国内一
般农田的氮素淋洗损失 013 %～9 %[16 ] 。
图 2 　蔬菜收获后残留15N肥料在土壤剖面的分布
Fig. 2 　Distribution of residue 15N in soil profile at harvest
3 　结论
311 　施用氮肥显著增加了小青菜和大白菜产量 ,而对
番茄没有明显的增产效应。施氮均显著增加了 3 种蔬
菜的吸氮量。
312 　氮肥利用率表现出随施氮量增加而降低的趋势 , 且示踪法与差值法得出的氮肥利用率数值相当。313 　小青菜试验中标记氮肥总损失低于 10 % ;但大白菜和番茄生长期间氮素损失分别为 4119 %～4816 %和 3412 %～4610 %。314 　小青菜生长期间没有氮素淋溶发生 ,而在大白菜和番茄生长期间 ,各有约 10 %的标记氮肥被淋溶到40cm 以下土层。
643 核　农　学　报 22 卷
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中国土壤学会第十一届全国会员代表大会暨
第七届海峡两岸土壤肥料学术交流研讨会
为加强我国土壤资源领域的交流 ,推动对土壤科学与社会可持续发展的学术研究 ,由中国土壤学会主办 ,中
国农业大学资源与环境学院等九单位承办 ,于 2008 年 9 月 24 - 27 日在北京召开“中国土壤学会第十一届全国会
员代表大会暨第七届海峡两岸土壤肥料学术交流研讨会”。
大会主题 :土壤科学与社会可持续发展
主要议题 :
(一)围绕土壤科学与农业可持续发展、土壤科学与资源可持续利用和土壤科学与生态安全和环境健康等内
容 ,开展分专题的学术研讨和交流。Ó土壤资源现状、问题与展望Ó土壤性质与演变过程Ó生态环境协调与粮食安全保障Ó工业化和城市化及肥料高投入对土壤质量与生态环境的影响Ó土壤在社会、环境和农业可持续发展中的作用Ó土壤资源合理利用和提高土壤质量的决策与建议Ó土地资源利用2生态环境友好2粮食安全保障和谐的政策、措施与建议
(二)总结中国土壤学会第十届理事会工作 ;修改和制定有关条例 ;选举第十一届中国土壤学会理事、常务理
事、理事长 ,确定各专业委员会主任 ;讨论和确定第十一届理事会的主要任务。
(三)颁奖表彰。
组委会联系方式 :
通讯地址 :北京市海淀区圆明园西路 2 号 　中国农业大学资源与环境学院 　邮编 :100193
联系人 :王雪娟 　张福锁 　联系电话 :010262732232 　传真 :62731016
手机 :13811893123 　E2mail :fertrde @cau. edu. cn
743Journal of Nuclear Agricultural Sciences
2008 ,22 (3) :343～347