王春燕

（中華全國供銷合作總社濟(jì)南果品研究院，山東濟(jì)南 250014）

濟(jì)南市郊設(shè)施蔬菜氮肥施用及硝態(tài)氮淋失狀況研究

王春燕

（中華全國供銷合作總社濟(jì)南果品研究院，山東濟(jì)南 250014）

本實(shí)驗(yàn)以濟(jì)南市城郊菜地為研究對象，對城郊菜地土壤-植物系統(tǒng)進(jìn)行研究，系統(tǒng)地分析了濟(jì)南市郊區(qū)設(shè)施蔬菜-土壤系統(tǒng)中氮素的輸入輸出狀況，闡明了氮肥的施用對蔬菜產(chǎn)量及地下水的影響。本文對衡量濟(jì)南市蔬菜種植對環(huán)境的污染狀況及指導(dǎo)農(nóng)業(yè)安全生產(chǎn)具有重要的意義。

濟(jì)南市郊；設(shè)施蔬菜；氮肥施用；硝態(tài)氮淋失

城郊區(qū)是指環(huán)繞在城市中心區(qū)域周圍，介于城市與農(nóng)村之間的過渡地帶，擔(dān)負(fù)著維護(hù)城市生態(tài)環(huán)境安全和食品健康的雙重功能。目前我國城市郊區(qū)農(nóng)業(yè)人口總數(shù)達(dá)3億多，占全國農(nóng)業(yè)人口的30%以上。全國城郊區(qū)耕地總面積超過3000萬hm2。人多地少的國情決定了城郊區(qū)必須擔(dān)負(fù)著重要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能。但在城市工業(yè)和生活廢棄物不斷增加和高強(qiáng)度農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式等諸多因素的共同作用下，當(dāng)前我國城郊區(qū)環(huán)境污染狀況極其嚴(yán)重，已對城市的生態(tài)環(huán)境與食品健康安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。

土壤等環(huán)境質(zhì)量的惡化和生態(tài)功能的衰退及由此引起的農(nóng)產(chǎn)品安全問題已成為嚴(yán)重影響城鄉(xiāng)生態(tài)和居民健康的重要原因，并已成為城郊經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。針對城郊農(nóng)業(yè)的土壤和農(nóng)作物進(jìn)行調(diào)查，對衡量城郊農(nóng)業(yè)的污染水平，保障城市農(nóng)產(chǎn)品和飲用水的安全，維持城郊農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義[1,2]。本研究以濟(jì)南市城郊菜地為對象，對城郊菜地土壤-植物系統(tǒng)進(jìn)行研究，以衡量濟(jì)南城郊菜地地下水硝酸鹽的污染狀況，為保證蔬菜產(chǎn)品安全和城郊農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供依據(jù)。通過前期的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，目前濟(jì)南市設(shè)施菜地生產(chǎn)施用大量的有機(jī)肥和化肥，其中有機(jī)肥的施用量超過525m3/hm2，化學(xué)氮肥的施用量超過300kg N/hm2，蔬菜種植區(qū)域肥料的施用量普遍較大。

本試驗(yàn)選取濟(jì)南市槐蔭區(qū)段店鎮(zhèn)田家莊村的大棚蔬菜為研究對象，系統(tǒng)地研究了濟(jì)南市郊區(qū)設(shè)施蔬菜-土壤系統(tǒng)中氮素的輸入輸出狀況，闡明了氮肥的施用對蔬菜產(chǎn)量及地下水的影響，對衡量濟(jì)南市蔬菜種植對環(huán)境的污染狀況及指導(dǎo)農(nóng)業(yè)安全生產(chǎn)具有重要的意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)于2013年8月25日～2014年6月8日在濟(jì)南市槐蔭區(qū)段店鎮(zhèn)田家莊進(jìn)行，試驗(yàn)地土壤基本理化性質(zhì)：潮土，有機(jī)質(zhì)37.3g/kg，pH7.83，全氮含量1.52g/kg，速效氮167.1mg/kg，速效鉀207.2mg/kg，速效磷263.9mg/kg，日光溫室面積為337.5m2，試驗(yàn)以茄子為供試蔬菜，品種為魯蔬長茄1號。茄子于2013年8月25日移栽，2013年11月29日開始采摘，2014年6月8日結(jié)束生育期。試驗(yàn)共移栽茄子960棵。

1.2 肥料施用狀況

日光溫室在種植前一次性施入復(fù)合肥50kg（計(jì)施入氮肥222kg N/hm2）。鴨糞20m3，含水量54%，含氮量為1.21%（計(jì)施入氮肥3166kgN/hm2）。隨著茄子的生長，分別追施復(fù)合肥11次，共計(jì)110kg（計(jì)施入氮肥521kgN/hm2）。整個(gè)生育期共施入氮肥3909kg N/hm2。

1.3 測定分析方法

按農(nóng)戶習(xí)慣方式進(jìn)行采摘，統(tǒng)計(jì)每次采摘量，同時(shí)每月取樣測定果實(shí)氮含量。茄子秸桿產(chǎn)量由兩部分組成：一是，葉片及分支摘除量；二是，茄子秸桿總重量。茄子秸桿產(chǎn)量則按最終收獲量計(jì)算。取樣時(shí)在大棚內(nèi)選取三個(gè)平行22.5m2計(jì)算秸桿產(chǎn)量，取平均值，并分別測定氮含量。

每月收集一次淋失液，稱重后，取樣冰凍帶回試驗(yàn)室測定硝態(tài)氮含量；灌溉水每次收集測定其硝態(tài)氮含量。

1.4 土壤樣品的制備和測定

大田土樣用土鉆采用S形采樣，5次重復(fù)，四分法取樣帶回實(shí)驗(yàn)室后風(fēng)干；土柱用土鉆均勻選取三點(diǎn)，四分法取樣帶回實(shí)驗(yàn)室風(fēng)干。風(fēng)干土壤研磨過20目和100目篩，充分混勻后保存自封口袋中編號記錄。20目風(fēng)干土樣用來測定土壤pH值、堿解氮、速效磷、速效鉀等指標(biāo)，100目用來測定土壤全氮、有機(jī)質(zhì)等指標(biāo)。土壤常規(guī)分析方法見鮑士丹的《土壤農(nóng)化分析》[3]。

1.5 植物樣品的制備及測定

植物樣品的制備：采用分區(qū)采樣，帶回試驗(yàn)室。洗凈，擦干，稱重后裝入信封，放入在105℃烘箱殺青30min，后溫度降至60℃烘干至恒重，測定植物樣品的含水量及干物質(zhì)重。植物樣品，磨碎過60目篩備用。

植物全氮測定：濃H2SO4-H2O2消化，定容后，蒸餾用容量法測定。

蔬菜硝酸鹽含量的測定：沸水提取，紫外分光光度法測定。

1.6 水樣的收集與測定

硝態(tài)氮淋失計(jì)算，淋失液每月收集一次，稱量后冰凍帶回試驗(yàn)室測定硝態(tài)氮含量；對于未有淋失液的月份，利用土壤溶液提取器提取土壤溶液，帶回試驗(yàn)室測定。灌溉水每次讀取水表計(jì)算灌溉量，同時(shí)取樣帶回試驗(yàn)室測定硝態(tài)氮含量。水中硝態(tài)氮的測定采用離子色譜法。

2 結(jié)果與分析

2.1 硝態(tài)氮淋失濃度分析

圖1 茄子試驗(yàn)期內(nèi)硝態(tài)氮淋失濃度變化

由圖1可知，試驗(yàn)期內(nèi)硝態(tài)氮淋失濃度變化幅度較大，最大濃度出現(xiàn)在2013年8月份，為78.0mg N/L；最低在2014年4月，為49.6mg N/L，平均濃度為59.3mg N/L。硝態(tài)氮含量均超過國家規(guī)定的飲用水標(biāo)準(zhǔn)（10mg N/L）和地下水源硝態(tài)氮控制標(biāo)準(zhǔn)（20mgN/L）。硝態(tài)氮淋失濃度在冬季出現(xiàn)峰值。這與前人的研究結(jié)果一致，也充分說明了耕作和季節(jié)對硝態(tài)氮淋失的影響[4]。

2.2 硝態(tài)氮淋失量分析

圖2 硝態(tài)氮淋失量的變化

由圖2可知，試驗(yàn)期間硝態(tài)氮共淋失294.8kgN/hm2，其中淋失最大量出現(xiàn)在2013年9月1日，這可能是因?yàn)?013年8月移栽前對大棚進(jìn)行了耕作，該農(nóng)作措施加大了水分及硝態(tài)氮的淋失。其次淋失較大值出現(xiàn)在2014年3月1日，可見，對農(nóng)田進(jìn)行耕作處理和氣溫較低時(shí)，硝態(tài)氮的淋失量較大，說明了農(nóng)作措施和季節(jié)變化對硝態(tài)氮淋失的影響[5]。綜合圖1和圖2可以看出，在設(shè)施栽培條件下，作物生長前期，硝態(tài)氮淋失量與淋失濃度二者的變化趨勢較為一致，而在作物生長后期，硝態(tài)氮淋失量不斷減少，而淋失濃度呈現(xiàn)先減小后增加的趨勢。

2.3 產(chǎn)量分析

圖3 茄子生育期內(nèi)產(chǎn)量變化

由圖3可知，本試驗(yàn)中，茄子生育期內(nèi)共采摘29次，平均每次8.64×104kg/hm2，總產(chǎn)量為2.51×105kg/hm2。茄子在生育期內(nèi)產(chǎn)量如圖3所示，最高值出現(xiàn)在2014年5～6月份。與壽光溫室大棚的黃瓜和苦瓜的產(chǎn)量變化相比，茄子產(chǎn)量變化較平穩(wěn)，但在2014年1～3月份受天氣因素影響，產(chǎn)量出現(xiàn)低谷。除最后一次采摘外，產(chǎn)量最高出現(xiàn)在2014年5月25日，達(dá)到17079kg/hm2。

2.4 茄子氮肥攜出量及總干物質(zhì)量積累結(jié)果分析

圖4 茄子氮肥攜出量與干物質(zhì)產(chǎn)量

由圖4可知，在本試驗(yàn)中，茄子的干物質(zhì)積累量與氮肥攜出量分別為3.56伊104kg/hm2與924.9kg N/hm2，若不考慮前季作物氮素在土壤中的殘留，氮肥的利用率為23.6%，不足30%，可見，氮肥的利用率處于較低水平。

2.5 試驗(yàn)期間灌溉量與水分淋失量

圖5顯示，試驗(yàn)期間灌溉量與水分淋失量均處于較高水平，總計(jì)進(jìn)行灌溉26次，灌溉總量為1275.6mm，收集淋失液11次，淋失總量為497.5mm，淋失量占總水分輸入量的39.0%。茄子移栽時(shí)由于耕作完成，土壤松散，致使灌溉量與淋失量均處于較高水平。同時(shí)，由圖5可以看出，冬季水分淋失量要高于生長期的其它季節(jié)。

圖5 試驗(yàn)期間灌溉量與水分淋失量

試驗(yàn)期間對灌溉水進(jìn)行7次取樣，硝態(tài)氮平均濃度為14.5mgN/L，通過灌溉輸入的氮素為185.0kgN/hm2，可見，在本試驗(yàn)中，灌溉是氮素輸入的一個(gè)不可忽視的方式。

2.6 茄子中的硝酸鹽含量分析

對茄子中的硝酸鹽含量測定5次的結(jié)果如表1所示，茄子中硝酸鹽含量平均為233.2mg/kg，遠(yuǎn)低于國家對茄果類硝酸鹽含量的標(biāo)準(zhǔn)（≤440mg/kg）。且在4月中旬追肥之后，硝酸鹽含量最高。這與圖2中所示的在追肥之后硝態(tài)氮的淋失量較大的趨勢較為一致。

表1 茄子中的硝酸鹽含量分析

3 結(jié)果分析

試驗(yàn)結(jié)果表明，濟(jì)南郊區(qū)設(shè)施蔬菜生產(chǎn)中大量無機(jī)肥及有機(jī)肥的施用能造成地下水硝酸鹽污染，本試驗(yàn)中所取得的硝態(tài)氮淋失濃度范圍為49.6～78.0mg N/L，平均為59.3mg N/L，均超過國家規(guī)定的地下水飲用標(biāo)準(zhǔn)（10mg N/L）。在生育期內(nèi)，茄子的氮肥攜出量為924.9kg N/hm2，若不考慮前季作物的氮肥效應(yīng)，氮肥利用率僅為23.6%，還不足30%。可見，濟(jì)南市郊區(qū)設(shè)施菜地生產(chǎn)氮肥利用效率較低，硝態(tài)氮的淋失嚴(yán)重，已經(jīng)對地下水環(huán)境造成了潛在的威脅。

[1]郝小雨,高偉,王玉軍,等.有機(jī)無機(jī)肥料配合施用對設(shè)施番茄產(chǎn)量、品質(zhì)及土壤硝態(tài)氮淋失的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 2012,31(3):538-547.

[2]高偉,李明悅,高寶巖,等.有機(jī)無機(jī)肥料配合施用對設(shè)施黃瓜產(chǎn)量、氮素累積及硝酸鹽淋溶的影響[J].華北農(nóng)學(xué)報(bào),2015, 30(4):188-193.

[3]鮑士丹.土壤農(nóng)化分析（三）[M].中國農(nóng)業(yè)出版社,2000.

[4]顏明娟,林瓊,吳一群,等.不同施氮措施對茶葉品質(zhì)及茶園土壤環(huán)境的影響[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào),2014,(3):452-456.

[5]朱旭君,王玉花,張瑜,等.施肥結(jié)構(gòu)對茶園土壤氮素營養(yǎng)及茶葉產(chǎn)量品質(zhì)的影響[J].茶葉科學(xué),2015,(3):248-254.

Study on Nitrogen and Nitrate Leaching of Greenhouse Vegetable in Outskirts of Jinan City

WANGChun-yan (Jinan Fruit Research Institute,All China Federation of Supp ly&Marketing Co-operatives,Jinan 250014,China)

In thepaper,theauthor took the vegetable in outskirtsof Jinan city as the research object,and studied thevegetable

soil plant system,systematic analyzed inputand output status of nitrogen in vegetable-soil system,in outskirts of Jinan city, illustrated the influence of nitrogen fertilizer on groundwater and yield of vegetable.There is importantsignificance tomeasure the cultivation ofvegetables in Jinan cityenvironmentalpollution and guideagriculturalproduction safety.

Outskirts of Jinan city;greenhouse vegetable;nitrogen fertilizer;nitrate leaching

TQ447.1

A

1008-1038(2017)02-0022-04

2016-09-20

王春燕（1979—），女，助理研究員，研究方向?yàn)橥寥拉h(huán)境化學(xué)