全 文 ：中国生态农业学报 2011年 3月 第 19卷 第 2期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, March 2011, 19(2): 246252


* 国家科技支撑计划项目(2008BAD96B03, 2006BAD10B09)和农业部公益性行业科研专项(200803033)资助
** 通讯作者: 李季, 男, 教授, 博士生导师。E-mail: liji@cau.edu.cn
杨合法(1966~), 男, 高级农艺师, 主要从事农业生态和农业固体废弃物处理方面的研究。E-mail: yanghefayou@163.com
收稿日期: 2010-08-26 接受日期: 2010-12-14
DOI: 10.3724/SP.J.1011.2011.00246
长期不同施肥模式对日光温室土壤硝态氮时空分布
及累积的影响*
杨合法 1 范聚芳 1 梁丽娜 2 杨玉宝 2 牛灵安 1 李 季 2**
(1. 中国农业大学曲周实验站 曲周 057250; 2. 中国农业大学资源与环境学院 北京 100193)
摘 要 通过连续 7年的定位试验, 研究了日光温室生产中不同施肥模式(常规模式、无公害模式和有机模式)
对土壤NO3-N时空分布及累积的影响。结果表明, 随着种植年限的增加, 3种施肥模式土壤剖面各层次NO3-N
含量均呈上升趋势, 年增加量顺序为常规施肥模式＞无公害施肥模式＞有机施肥模式。受氮素输入量(施肥)
的影响, NO3-N主要分布在 0~40 cm土层, 0~60 cm土层 NO3-N含量总体呈作物生长前期低、中期高、后期
低的趋势; 与上层土壤相比, 100 cm以下土层 NO3-N含量有不同程度的增加。0～200 cm土体 NO3-N平均累
积量有机施肥模式比无公害施肥模式低 33.8%, 比常规施肥模式低 45.9%; 无公害施肥模式比常规施肥模式低
18.3%。3种施肥模式下, NO3-N都有向 2 m以下土体淋洗的趋势。与施用化学肥料相比, 施用有机肥能明显
降低土壤剖面 NO3-N含量, 控制其累积峰的下移, 但不合理施用有机肥也会产生 NO3-N淋洗而污染环境。
关键词 日光温室 有机施肥模式 无公害施肥模式 常规施肥模式 土壤 NO3-N 积累量 淋洗
中图分类号: S147.2; S625.5 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2011)02-0246-07
Effects of long-term fertilization modes on spatio-temporal distribution and
accumulation of soil nitrate nitrogen in solar greenhouse
YANG He-Fa1, FAN Ju-Fang1, LIANG Li-Na2, YANG Yu-Bao2, NIU Ling-An1, LI Ji2
(1. Quzhou Experimental Station, China Agricultural University, Quzhou 057250, China;
2. College of Resources and Environmental Sciences, China Agricultural University, Beijing 100193, China)
Abstract Continuous localization experiment was conducted for seven years to study the spatio-temporal distribution and accumu-
lation of soil nitrate nitrogen in solar greenhouse. The study showed that nitrate nitrogen content increased through soil profile with
increasing planting time. The order of annual increment in soil nitrate nitrogen in relation to fertilization mode was as follows: con-
ventional fertilization > low-input fertilization > organic fertilization. The main nitrate nitrogen distribution soil layer was 0~40 cm.
Nitrate nitrogen content in the 0~60 cm soil layer was low at the early stage, high at the middle stage and low at the late stage of crop
growth. Compared with the upper soil layers, nitrate nitrogen content in soil layers below 100 cm was increased. Average nitrate ni-
trogen accumulation in the 0~200 cm soil layer was 33.8% and 45.9% less in organic fertilization mode than in low-input and con-
ventional fertilization modes. It was also 18.3% less in low-input fertilization mode than in conventional fertilization mode. Nitrate
nitrogen leaching tendency to soil layers below 200 cm was observed in all three fertilization modes. Compared with conventional
fertilization mode, organic fertilization mode obviously reduced nitrate nitrogen content in the soil profiles and retarded downward
movement of nitrogen. However, improper application of organic fertilizer induced soil nitrate nitrogen leaching which led to envi-
ronmental pollution.
Key words Solar greenhouse, Organic fertilization mode, Low-input fertilization mode, Conventional fertilization mode,
Soil nitrate nitrogen, Accumulation, Leaching
(Received Aug. 26, 2010; accepted Dec. 14, 2010)
第 2期 杨合法等: 长期不同施肥模式对日光温室土壤硝态氮时空分布及累积的影响 247


NO3-N淋洗既是氮素损失的重要途径之一, 又
是产生地下水污染的主要原因[12]。Alberts等[3]发现,
在过量施肥条件下, 超过 85%的土壤NO3-N损失途
径是通过土壤淋洗和地表径流, NO3-N 淋洗是地下
水 NO3-N污染的重要来源。灌水和集中降雨是引起
土壤 NO3-N明显下移的主要因素。氮肥的合理使用
会提高作物的产量和品质, 否则会对人类的生存带
来威胁, 大量使用氮肥在提高作物产量的同时会导
致蔬菜及土壤硝酸盐含量严重超标[46]。
近年来, 随着人民生活水平的提高, 对蔬菜的
需求量越来越大, 对蔬菜质量的要求也越来越高。设
施农业可充分利用光能和热能, 对提高蔬菜产量和
实现周年均衡上市有重要作用。近年来, 我国设施
栽培面积每年以 50%左右的速度增加, 已成为世界
设施园艺面积最大的国家[7]。设施蔬菜多为反季节
栽培, 菜农投入劳动力多, 追求高产高收益的心情
迫切, 菜农普遍认为加大水肥用量利于高产, 因此
过量施肥(尤其是过量施用氮肥)及灌水现象十分严
重。有关蔬菜集约化产区过量施肥的报道越来越多[8]。
董章航[9]在山东寿光农户水平上农用化学品投入状
况的调查表明, 日光温室蔬菜年化肥施用达 3 887.7
kg·hm2(折纯量), 其中氮素 1 943.3 kg·hm2, N、
P2O5、K2O 比例为 1∶0.75∶0.51。生产实践中常因
肥水管理不合理等原因, 出现土壤环境恶化、蔬菜
病虫害严重、产量降低、品质下降等一系列不良现
象, 严重威胁设施蔬菜生产的可持续发展[1011]。
长期定位试验是评价施肥环境效应的重要手
段 [12]。国内长期定位试验起步较晚, 研究主要集中
在当季施肥的养分循环方面, 而在日光温室菜田进
行长期不同施肥效果 , 尤其是长期不同施肥土壤
NO3-N的累积研究报道很少。本文通过有机、无公
害和常规 3 种蔬菜施肥模式的长期比较试验, 探讨
不同施肥模式对日光温室土壤NO3-N的影响, 为实
现保护地土壤可持续利用提供理论和技术指导。
1 材料与方法
1.1 试验地点及土壤基本性状
本试验为有机蔬菜生产长期定位试验 , 始于
2002 年 6 月, 在中国农业大学曲周实验站的 3 栋日
光温室进行。试验用日光温室为拱圆式, 长 52 m、
宽 7 m, 占地面积约 0.04 hm2。试验前测定土壤容重、
基础养分及土壤 NO3-N含量, 0~200 cm土壤剖面每
20 cm为 1层。土壤容重从上向下为 1.36 g·cm3、
1.41 g·cm3、1.47 g·cm3、1.45 g·cm3、1.51 g·cm3、
1.49 g·cm3、1.53 g·cm3、1.59 g·cm3、1.60 g·cm3、
1.60 g·cm3。土壤基础 NO3-N含量(2002年)见表
4, 其他养分指标见表 1。
1.2 试验设计及作物茬口安排
试验设 3 种不同施肥模式: (1)有机施肥模式,
只施用有机肥(堆肥和鸡粪); (2)无公害施肥模式, 施
用有机肥(堆肥和鸡粪)为主, 少量施用化肥; (3)常规
施肥模式, 施用化肥为主, 少量施用有机肥。温室种
植作物及茬口安排见表 2。
表 1 试验前供试日光温室土壤基础养分状况
Tab. 1 Nutrients contents before experiment in tested solar greenhouses
有机质
Organic matter (g·kg1)
全氮
Total N (g·kg1)
全磷
Total P (g·kg1)
速效钾
Available K (mg·kg1) 施肥模式
Fertilization mode
0~20 cm 20~40 cm 0~20 cm 20~40 cm 0~20 cm 20~40 cm 0~20 cm 20~40 cm
常规模式 Conventional mode 18.93 8.75 1.36 0.74 2.22 1.07 212.83 135.28
无公害模式 Low-input mode 15.25 7.13 1.19 0.68 1.24 0.79 204.28 131.18
有机模式 Organic mode 16.63 9.60 1.17 0.77 1.38 1.04 197.30 129.30

表 2 试验温室种植作物茬口安排
Tab. 2 Cropping patterns in solar greenhouses of the experiment
作物编号
Code of cropping
种植的作物
Planted crop
生长周期(年-月-日)
Growth period (year-month-day)
作物编号
Code of cropping
种植的作物
Planted crop
生长周期(年-月-日)
Growth period (year-month-day)
第 1茬 1st cropping 黄瓜 Cucumber 2002-09-01~2002-12-09 第 8茬 8th cropping 番茄 Tomato 2006-03-02~2006-06-20
第 2茬 2nd cropping 番茄 Tomato 2003-03-08~2003-07-08 第 9茬 9th cropping 芹菜 Celery 2006-11-23~2007-02-12
第 3茬 3rd cropping 芹菜 Celery 2003-10-15~2004-01-18 第 10茬 10th cropping 番茄 Tomato 2007-03-21~2007-06-30
第 4茬 4th cropping 番茄 Tomato 2004-02-05~2004-06-23 第 11茬 11th cropping 黄瓜 Cucumber 200-09-21~2008-01-22
第 5茬 5th cropping 黄瓜 Cucumber 2004-08-25~2004-12-05 第 12茬 12th cropping 番茄 Tomato 2008-03-14~2008-06-25
第 6茬 6th cropping 番茄 Tomato 2005-03-01~2005-06-25 第 13茬 13th cropping 茴香 Fennel 2008-10-21~2009-01-07
第 7茬 7th cropping 黄瓜 Cucumber 2005-09-05~2005-12-26 第 14茬 14th cropping 番茄 Tomato 2009-03-05~2009-06-27
番茄、黄瓜的生长周期为定植到拉秧时间, 芹菜为定植到收获时间, 茴香为播种到收获时间。The growth periods of tomato and cucumber
were from field planting to the last harvest, that of celery was from field planting to harvest, that of fennel was from sowing seeds to harvest.
248 中国生态农业学报 2011 第 19卷


1.3 供试肥料及施肥安排
试验用化肥为尿素(N 46%)、普通过磷酸钙(P2O5
12%)、硫酸钾(K2O 50%)、磷酸二铵(N 18%、P2O5 46%)
和有机肥(N 1.21%、P2O5 0.60%、K2O 1.58%)。有机
肥为自制, 主要原料为牛粪、鸡粪、作物秸秆等农
业废弃物, 经微生物发酵、充分腐熟处理加工而成。
温室各茬口作物不同施肥模式投入的养分量见表 3。
1.4 田间管理及取样分析方法
3种施肥模式除施肥种类、数量、病虫害防治方
法不同外, 其他管理措施均保持一致。土样的采集
分别在试验前、每季番茄收获后及 2009年番茄生长
期间, 按 S 形随机选取 9 个点进行土钻取样。取样
深度为 0~200 cm, 每 20 cm 为 1 层, 每个土样为 3
个点的混合样。
土壤容重测定采用环刀法。
NO3-N含量分析方法: 称取 20 g左右鲜土于铝
盒中, 在 105 ℃下烘干 24 h, 测定土壤含水量; 新鲜
土样取回后充分混匀过 2 mm 筛, 称取 12 g土壤样
品, 加入 100 mL 0.1 mol·L1的 CaCl2, 振荡 30 min
后过滤, 浸提液立刻冰冻保存(或测定)。测定前将浸提
液解冻, 利用流动分析仪测定土壤 NO3-N含量。
根据所测定的各土层 NO3-N 含量和土壤容重
计算每层土壤 NO3-N残留量, 具体公式如下:
  610  AHDCR i (1)
式中, Ri为 i层土壤的 NO3-N累积量(kg·hm2), C为
该土层的 NO3-N含量(kg·hm2), D为该土层土壤容
重(kg·m3), H为土层厚度(0.2 m), A为每公顷土地面
积(100 m×100 m)。土壤剖面各土层的 NO3-N残留量
相加即为一定深度土壤剖面 NO3-N残留总量。
数据采用 Microsoft Excel程序进行整理、分析。
表 3 试验中不同施肥模式各茬口投入养分量
Tab. 3 Amounts of applied nutrients in different cropping of three fertilization modes of the experiment kg·hm2
施肥量 Total fertilization 有机肥 Organic fertilizer 化肥 Chemical fertilizer茬口
Cropping
施肥模式
Fertilization mode N P2O5 K2O N P2O5 K2O N P2O5 K2O
常规模式 Conventional mode 754.1 262.2 571.5 — — — 754.1 262.2 571.5
无公害模式 Low-input mode 788.9 358.3 884.3 457.2 227.2 598.6 331.7 131.1 285.7
第 1茬、第 3茬、第 5茬
1st, 3rd, 5th cropping
有机模式 Organic mode 914.3 454.3 1 197.2 914.3 454.3 1 197.2 — — —
常规模式 Conventional mode 788.6 171.4 571.5 — — — 788.6 171.4 571.5
无公害模式 Low-input mode 785.7 312.9 884.4 457.2 227.2 598.6 328.5 85.7 285.8
第 2茬、第 4茬
2nd, 4th cropping
有机模式 Organic mode 914.3 454.3 1 197.2 914.3 454.3 1 197.2 — — —
常规模式 Conventional mode 823.5 267.0 993.2 236.0 117.0 423.2 587.5 150.0 570.0
无公害模式 Low-input mode 809.9 320.4 1 083.4 516.1 245.4 798.4 293.8 75.0 285.0
第 6茬、第 7茬、第 8茬、
第 9茬、第 10茬、第 11茬、
第 12茬、第 14茬
6th, 7th, 8th, 9th, 10th, 11th,
12th, 14th cropping
有机模式 Organic mode 1 032.2 490.8 1 596.7 1 032.2 490.8 1 596.7 — — —
常规模式 Conventional mode 293.8 75.0 285.0 — — — 293.8 75.0 285.0
无公害模式 Low-input mode 382.8 154.5 565.7 236.0 117.0 423.2 146.9 37.5 142.5
第 13茬
13th cropping
有机模式 Organic mode 471.9 234.0 846.3 471.9 234.0 846.3 — — —
常规施肥模式的施肥量是 2002年调查当地 100户菜农施肥结构和施肥量的统计值 Fertilization amount of conventional fertilization mode
was calculated base on the investigation data of the local 100 farmers in 2002.

2 结果与分析
2.1 不同施肥模式及种植年限土壤 NO3-N 的年际
变化
朱建华[13]对山东寿光不同棚龄(1 年棚龄、2 年
以上棚龄、2~5 年棚龄、6~10 年及 10 年以上棚龄)
保护地土壤NO3-N含量研究发现, 随着种植年限的
延长, NO3-N 不断向下层土壤中移动并累积, 并有
可能进入深层地下水, 造成地下水的硝酸盐污染。
刘德等[14]对哈尔滨市郊蔬菜大棚土壤总盐量的研究
表明, 蔬菜大棚的土壤总盐量是露地土壤的 2~13倍,
并随着棚龄的增加而增加。表 4 为不同施肥模式土
壤 NO3-N的年际变化, 表 4表明, 不同生产年限及
不同施肥模式对土壤 NO3-N含量有显著影响。
随着种植年限增加 , 3 种施肥模式各土层
NO3-N 含量总体呈上升趋势。常规施肥模式 0~20
cm土层, 2002年 NO3-N含量为 22.37 mg·kg1, 2004
年为 35.79 mg·kg1, 2006年为 59.88 mg·kg1, 到
2009 年上升到 153.55 mg·kg1; 20～40 cm 土层,
2002年为 37.69 mg·kg1, 2004年为 48.76 mg·kg1,
2006 年则上升到 85.26 mg·kg1, 到 2009 年达到
105.27 mg·kg1; 土壤 NO3-N含量增加明显, 其他
层次土壤 NO3-N含量也总体呈相同变化趋势。无公
害施肥模式中, 除 2006年 40~60 cm土层 NO3-N含
量高于 2009 年外, 其他层次土壤 NO3-N 含量均随
种植年限的延长而增加; 有机施肥模式也表现出相
同的趋势。说明在日光温室蔬菜生产中, 随种植年
第 2期 杨合法等: 长期不同施肥模式对日光温室土壤硝态氮时空分布及累积的影响 249


限的延长, 不论以化肥为主的常规施肥模式, 以有
机肥为主的无公害施肥模式, 还是完全施用有机肥
的有机施肥模式, 土壤各层次的NO3-N含量均有不
同程度的增加。
经过 7年共 14茬蔬菜的种植, 不同施肥模式同一
土层 NO3-N 含量年增幅存在差异。2009 年番茄收获
后比试验前(2002年), 从上层至下层土壤NO3-N含量
常规施肥模式年平均分别增加 18.74 mg·kg1、9.65
mg·kg1、9.58 mg·kg1、13.02 mg·kg1、10.54
mg·kg1、15.52 mg·kg1、17.06 mg·kg1、17.12
mg·kg1、18.67 mg·kg1、16.62 mg·kg1, 无公害
施肥模式年平均分别增加 13.68 mg·kg1、7.53
mg· kg1、4.22 mg· kg1、8.49 mg· kg1、6.31 mg· kg1、
13.14 mg· kg1、14.25 mg· kg1、11.86 mg· kg1、9.38
mg·kg1、12.03 mg·kg1, 有机施肥模式年平均分别
增加 12.59 mg·kg1、2.98 mg·kg1、1.14 mg·kg1、
3.79 mg·kg1、3.99 mg·kg1、5.70 mg·kg1、6.73
mg· kg1、5.86 mg· kg1、6.46 mg· kg1、7.63 mg· kg1。
说明不同施肥模式各层土壤 NO3-N 含量年增幅不同,
3 种施肥模式年均增加量由大到小的顺序为: 常规施
肥模式＞无公害施肥模式＞有机施肥模式。与施用化
肥及有机肥与化肥混施相比, 完全施用有机肥可有效
减少 NO3-N 在土壤中积累, 降低对土壤和地下水的
污染风险, 有效保护环境。

表 4 不同施肥模式各层土壤 NO3-N含量的年际间变化
Tab. 4 Inter-annual variation of soil nitrate nitrogen content in different layers under different fertilization modes mg·kg1
土层深度 Soil depth (cm) 施肥模式
Fertilization mode
年份
Year 0~20 20~40 40~60 60~80 80~100 100~120 120~140 140~160 160~180 180~200
2002 22.37 37.69 18.45 10.52 12.65 7.55 6.87 17.87 10.66 2.14
2004 35.79 48.76 37.65 19.67 24.65 12.45 34.86 11.58 6.35 8.67
2006 59.88 85.26 62.54 75.21 77.65 102.84 62.47 55.39 72.69 24.62
常规模式
Conventional mode
2009 153.55 105.27 85.51 101.65 86.46 116.17 126.29 137.68 141.30 118.48
2002 26.51 29.56 20.43 9.13 12.44 8.47 5.64 4.18 2.66 1.19
2004 32.92 49.87 26.57 13.22 21.46 18.55 10.41 6.83 5.64 4.33
2006 58.30 68.79 55.87 35.10 45.05 49.30 39.87 57.92 66.25 28.05
无公害模式
Low-input mode
2009 122.28 82.24 49.96 68.55 56.60 100.45 105.38 87.23 68.35 85.38
2002 24.86 19.87 22.64 11.48 10.57 11.48 4.25 2.24 3.67 0.95
2004 25.49 26.98 42.64 15.97 25.41 11.48 9.85 7.52 2.67 1.97
2006 36.57 38.14 43.31 28.53 39.99 35.61 24.54 33.51 20.12 22.65
有机模式
Organic mode
2009 112.96 40.75 30.59 38.04 38.56 51.48 51.37 43.26 48.87 54.36

2.2 不同施肥模式土壤剖面 NO3-N 的时空变化
特征
土壤中 NO3-N的存在、水分的垂直运动及剖面
土壤的结构特征是影响剖面 NO3-N 分布的决定性
因素。蔬菜地尤其是经过长期种植的老菜地, 形成
了特有的菜园土 , 结构良好 , 有机质含量较高 , 若
施肥不当, 极易引起氮素淋洗并污染地下水[15]。图 1
为 2009 年番茄生育期不同施肥模式不同生育时期
0~200 cm的土壤剖面 NO3-N 变化。从图中可以看
出, 不同施肥模式对同一土层NO3-N含量的影响不
同, 不同施肥模式NO3-N累积峰出现的土壤层次也
存在明显差异。
在番茄整个生育期间, 常规施肥模式和无公害
施肥模式土壤NO3-N含量分别维持在 66.52~178.94
mg·kg1、36.31~153.85 mg·kg1, 有机施肥模式维
持在 23.97~134.29 mg·kg1的范围内; 在所有剖面
层次, 有机施肥模式NO3-N含量均低于常规施肥模
式和无公害施肥模式; 除 5月 10日 20~40 cm、40~60
cm 土层土壤 NO3-N 含量无公害施肥模式略高于常
规施肥模式外, 其余时间及层次均为常规施肥模式
高于无公害施肥模式。
3 种施肥模式受氮素输入量 (施肥 )的影响 ,
NO3-N主要分布在 0~40 cm土层。在番茄生育期间,
0~20 cm、20~40 cm、40~60 cm土层 NO3-N含量总
体呈现生育前期较低, 中期较高、后期低的趋势。
这可能由于前期日光温室内气温较低、日照不充分、
湿度大, 土壤氮素主要来源于基肥的养分投入, 因
此土壤 NO3-N含量较低; 番茄生育中期, 气温明显
升高 , 日照充足 , 温室内温度升高 , 且随着追肥的
施用 , 氮素投入增加 , 导致土壤 0~60 cm 内各层
NO3-N 累积量升高明显; 番茄生长后期, 随着追肥
的停止施用及作物需肥量增加, NO3-N 含量又有所
降低。在 100 cm以下的土壤剖面, 3种施肥模式的
NO3-N 含量呈增加趋势, 这与当季大量施肥, 施肥
量高于作物吸收量且温室内灌水频繁, 导致下层土
壤剖面 NO3-N形成累积有关。
250 中国生态农业学报 2011 第 19卷




图 1 2009年番茄生育期间不同施肥模式土壤剖面硝态氮时空变化
Fig. 1 Temporal and spatial changes of soil profile nitrate nitrogen content under different fertilization modes during growth period
of tomato in 2009

从 NO3-N的累积峰看, 除表层土壤外, 常规施
肥模式 4 月 22 日之前累积峰在 180 cm 处, 到 5 月
10 日累积峰上升到 140 cm 处, 之前 180 cm 处的
NO3-N 可能随灌水已淋失到 200 cm 以下; 而随着
时间的推移, 5月 26日的累积峰在 160 cm处, 到 6
月 10日及番茄收获后的 6月 27日 180 cm处又形成
了新的累积峰, NO3-N 淋失呈现前期慢、中期快、
后期慢的特点。这可能与作物生长前期需肥量较小,
浇水少 , 中期随追肥及灌水次数的增多导致土壤
NO3-N 淋失较快 , 而后期作物需肥量大减缓了
NO3-N 的淋洗有关。在无公害施肥模式中, 4 月 22
日前累积峰在 140 cm处, 5月 10日在 160 cm处, 5
月 26日和 6月 10日下降到 180 cm处, 番茄收获后
的 6 月 27 日在 140 cm 处又形成新的累积峰; 与常
规施肥模式相比, 无公害施肥模式土壤NO3-N累积
峰下移较慢。有机施肥模式中, 4 月 22 日之前的
NO3-N累积峰在 140 cm处, 5月 10日、5月 26日
在 160 cm处, 到 6月 10日在 180 cm处, 番茄收获
后的 6 月 27 日累积峰出现在 200 cm 处, 有机施肥
模式无明显的累积峰且累积峰值较常规施肥模式和
无公害施肥模式低。从 NO3-N 变化趋线看, 3 种施
肥模式 NO3-N都有向 200 cm以下土层淋洗的趋势;
与施用化学肥料相比, 有机肥能够明显降低土壤剖
面 NO3-N含量, 控制其积累峰的下移, 但有机肥本
身也会产生 NO3-N淋洗而污染环境[1617]。
2.3 2009 年番茄收获后不同施肥模式土壤剖面
NO3-N累积
氮肥单施可增加土壤中氮素的淋溶, 氮肥与磷
肥、钾肥配合施用或与有机肥配合施用可显著降低
土壤中 NO3-N的累积[1819]。
2009 年番茄生育期不同施肥模式土壤 NO3-N
的累积状况见表 5。由表 5可知, 不同施肥模式 0~200
cm 土体 NO3-N 总含量, 有机施肥模式明显低于无公
害施肥模式和常规施肥模式; 番茄全生育期 NO3-N
平均累积量, 常规施肥模式、无公害施肥模式和有机
施肥模式分别为 3 258.4 kg·hm2、2 661.2 kg·hm2
第 2期 杨合法等: 长期不同施肥模式对日光温室土壤硝态氮时空分布及累积的影响 251


表 5 2009年番茄生育期不同施肥模式土壤剖面 NO3-N累积量
Tab. 5 Nitrate nitrogen accumulation along soil profile under different fertilization modes during growth period of tomato in 2009
kg·hm2
日期(月-日) Date (month-day) 施肥模式
Fertilization mode
土壤深度
Soil depth (cm) 03-23 04-07 04-22 05-10 05-26 06-10 06-27
平均累积量
Average
0~60 721.36 782.90 1 082.29 1 092.74 1 162.89 1 040.34 965.92 978.3
60~100 393.02 448.66 429.22 609.87 534.91 473.64 555.89 492.2
100~200 1 703.19 1 710.38 1 835.43 1 663.24 1 904.63 1 696.56 2 001.75 1 787.9
常规模式
Conventional mode
0~200 2 817.57 2 941.94 3 346.94 3 365.85 3 602.43 3 210.54 3 523.56 3 258.4
0~60 502.85 677.81 853.06 1 099.04 1 001.36 978.00 711.40 831.9
60~100 224.38 433.92 386.50 482.65 446.88 464.37 369.73 401.2
100~200 1 427.53 1 373.48 1 407.61 1 330.85 1 502.50 1 563.30 1 391.13 1 428.1
无公害模式
Low-input mode
0~200 2 154.76 2 485.21 2 647.17 2 912.54 2 950.74 3 005.67 2 472.26 2 661.2
0~60 396.41 620.14 695.31 749.08 739.26 615.04 512.10 618.2
60~100 175.18 266.91 216.84 260.14 290.30 249.82 226.77 240.9
100~200 969.77 922.57 905.65 869.72 887.46 994.90 778.51 904.1
有机模式
Organic mode
0~200 1 541.36 1 809.62 1 817.80 1 878.94 1 917.02 1 859.76 1 517.38 1 763.1

和 1 763.1 kg·hm2, 有机施肥模式比无公害施肥模
式低 33.8%, 比常规施肥模式低 45.9%, 无公害施肥
模式比常规施肥模式低 18.3%。尽管 3种模式中, 有
机施肥模式的施氮量略高, 但有机施肥模式并没提
高土壤中 NO3-N的绝对累积量。这一方面是因为有
机肥料的施用可显著增强土壤的反硝化势, 从而削
弱土体中NO3-N的积累; 另一方面农田中施用有机
肥可增加土壤团聚体含量, 提高土壤阳离子交换量,
增加对 NO3-N 的固持作用, 进而阻碍了 NO3-N 向
地下部迁移[20]。
根系在土层中的发育与分布直接决定该土层养
分的空间有效性, 也决定了作物对土壤中水分和养
分的吸收与利用能力, 因此在很大程度上决定了土
壤中 NO3-N 的移动、累积和淋失[21]。蔬菜作物根
系一般较浅, 下层土壤中的NO3-N在作物生长期间
难以利用, 一般认为 0~60 cm的土壤 NO3-N易被作
物根系吸收, 60~100 cm为菜田土壤氮素淋失的界限,
60~100 cm以下土层的 NO3-N容易淋洗, 作物利用
的可能性不大[22]。从表 5也可看出, 0~60 cm平均累
积量占 0~200 cm总累积量的百分比, 常规施肥模式
为 30.0%, 无公害施肥模式为 31.3%, 有机施肥模式
为 35.1%, 有机施肥模式高于无公害和常规施肥模
式。这也间接表明, 完全施用有机肥的有机施肥模
式, 作物对 0~60 cm土层 NO3-N的利用率高于无公
害和常规施肥模式。
3 结论与讨论
日光温室蔬菜生产中 , 随着种植年限的延长 ,
不论以化肥为主的常规施肥模式, 还是以有机肥为
主的无公害施肥模式, 还是完全施用有机肥的有机
施肥模式, 土壤剖面各层NO3-N含量均有不同程度
的增加, 3 种施肥模式年增加量顺序为常规施肥模
式＞无公害施肥模式＞有机施肥模式。
有机施肥模式 0~2 m土层土壤 NO3-N累积量在
3 种施肥模式中最小, 无公害施肥模式略低于常规
施肥模式, 但有机施肥模式的NO3-N累积也比较严
重; 0~60 cm土层的平均 NO3-N累积量占 0~200 cm
总累积量的百分比, 常规施肥模式为 30.0%, 无公
害施肥模式为 31.1%, 有机施肥模式为 35.1%, 有机
施肥模式高于无公害和常规施肥模式; 完全施用有
机肥的有机施肥模式下作物对 0~60 cm土层 NO3-N
的利用率高于无公害和常规施肥模式。
本研究中, 2009年番茄生长期间, 常规施肥模式
下 0~200 cm 土层土壤平均 NO3-N 累积量已超过
3 000 kg·hm2, NO3-N累积量最小的有机施肥模式
也达到 1 763.1 kg·hm2。张福锁等[23]根据肥力等级对
华北地区设施番茄氮肥推荐量为 320~450 kg·hm2。
可见 3 种施肥的氮肥施入量均偏高, 已超过作物需
要, 经多年的大量施肥, NO3-N在土壤中大量累积,
对深层地下水有潜在的污染威胁。
关于大量施用有机肥是否可以导致NO3-N的淋
失, 众说不一。一般认为, 当施用 C∶N值高的有机
肥时, 由于大量土壤微生物的活动, 矿质氮可被固
持, 一般不会产生 NO3-N的大量积累, 甚至在一些
情况下可减少 NO3-N的积累和淋失[24]。当施用 C∶N
值较低的有机肥时, 可导致土壤中 NO3-N累积[25]。有
研究认为施用有机肥和无机氮肥, NO3-N的淋失数量
差别不大; 也有研究认为施用有机肥比施用无机氮肥
土壤 NO3-N的淋失量高。由于 NO3-N的淋失受众多
因素影响, 这可能是各试验结果不同的原因所在。
252 中国生态农业学报 2011 第 19卷


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