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(山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 土肥資源高效利用國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室 農(nóng)業(yè)環(huán)境山東省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 泰安 271018)

0 引 言

日光溫室是北方越冬蔬菜生產(chǎn)的主要設(shè)施，番茄(Lycopersiconesculentummill.)是日光溫室栽培面積最大的蔬菜之一。番茄需肥量大，用肥頻繁，但日光溫室密閉時(shí)間長(zhǎng)，缺乏自然雨水淋洗，再加上根系的選擇性吸收，致使某些酸根離子在根層逐年沉積，土壤養(yǎng)分失衡、酸化、鹽漬化現(xiàn)象呈上升趨勢(shì)[1]。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，溫室養(yǎng)分的投入量遠(yuǎn)高于作物需求，有機(jī)肥投入偏低，高濃度復(fù)合肥施用較多；肥料中氮肥含量相對(duì)較低，施用后在作物外觀上表現(xiàn)不明顯，農(nóng)戶認(rèn)為可能是肥料用量太少，便加大其用量，如此反復(fù)，導(dǎo)致目前溫室土壤普遍出現(xiàn)有機(jī)質(zhì)缺乏而速效養(yǎng)分過剩的問題[2]。同時(shí)，由于蔬菜對(duì)不同元素吸收比例的差異易導(dǎo)致磷素供應(yīng)過高，氮素、鉀素則相對(duì)偏低，養(yǎng)分投入的不平衡加之溫室栽培條件下單一作物的連續(xù)種植，更加劇了土壤養(yǎng)分的供應(yīng)失衡，從而引發(fā)一系列的土壤危害，如次生鹽漬化、酸化等[3]。研究發(fā)現(xiàn)，日光溫室土壤鹽分是露地的2.1～13.4倍，使用3～5年便開始出現(xiàn)鹽害[4-5]。連作4～5年的土壤堿解氮、速效磷含量達(dá)150～200 mg·kg-1，速效鉀含量高達(dá)800～1 000 mg·kg-1[6-7]。土壤交換性鉀逐年增加，而Ca2+、Mg2+與鹽基總量的比值則出現(xiàn)顯著降低的趨勢(shì)[8]。一般認(rèn)為，蔬菜缺鎂主要發(fā)生在南方酸性土壤，而北方石灰性土壤含鎂豐富，不易出現(xiàn)缺鎂癥，但實(shí)際生產(chǎn)中日光溫室缺鎂現(xiàn)象頻繁出現(xiàn)[9-10]。由于土壤中元素間復(fù)雜的頡抗和協(xié)助效應(yīng)，高氮低產(chǎn)、高磷低產(chǎn)等現(xiàn)象也時(shí)有發(fā)生[11-12]。泰安岱岳區(qū)日光溫室種植番茄1.5萬多畝，是山東省最大的番茄專業(yè)生產(chǎn)批發(fā)基地，日照莒縣和淄博臨淄地區(qū)的番茄日光溫室的數(shù)量也較多，具有一定的代表性，因此研究調(diào)查該3地的番茄日光溫室土壤養(yǎng)分狀況、植株養(yǎng)分、番茄產(chǎn)量及土壤養(yǎng)分離子間的相互關(guān)系，明確影響產(chǎn)量的限制因子，對(duì)設(shè)施蔬菜的營(yíng)養(yǎng)診斷和平衡施肥及產(chǎn)量的提高具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 番茄日光溫室基本情況及施肥狀況調(diào)查

調(diào)查地點(diǎn)為日照、淄博、泰安3個(gè)地區(qū)。日照莒縣(118°35′～119°06′E，35°19′～36°02′N)，土壤類型為棕壤土，pH 6.0～7.0；淄博臨淄(118°06′～118°29′E，36°37′～37°00′N)，土壤類型為褐土，pH 7.0～7.5。泰安岱岳區(qū)(116°20′～117°59′E，35°38′～36°28′N)，土壤類型為棕壤土，pH 6.0～7.0；岱岳區(qū)和臨淄區(qū)為連作，春茬、秋茬均種植番茄。3地區(qū)溫室冬季番茄的栽培模式為：8月下旬至9月初定植，12月為盛果期。采用問卷調(diào)查的方式，調(diào)研3個(gè)地區(qū)52個(gè)村莊367棟溫室的施肥習(xí)慣、施肥種類、施肥量及番茄產(chǎn)量等指標(biāo)。

1.2 樣品采集

2012年12月中旬番茄進(jìn)入盛果期時(shí)，對(duì)所調(diào)查的日光溫室采集無病蟲害的番茄葉片，去離子水洗凈，105℃殺青30 min，75℃烘干，磨細(xì)，備用。采樣時(shí)對(duì)每個(gè)溫室進(jìn)行編號(hào)(與調(diào)查問卷一致)。番茄拉秧時(shí)采集植株相應(yīng)部位的土壤樣品，溫室內(nèi)隨機(jī)選取5～7個(gè)點(diǎn)(避開施肥點(diǎn))采集0～20 cm土層，四分法混勻，編號(hào)裝袋。風(fēng)干、磨細(xì)、封袋，備用。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目和方法

1.3.1 土壤EC值和pH的測(cè)定。采用5∶1水土比浸提土壤，TM-03筆形電導(dǎo)率儀測(cè)定土壤EC值，便攜式酸度計(jì)(雷磁PHB-1)測(cè)定土壤pH值。

1.3.2 土壤速效養(yǎng)分的測(cè)定。采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定土壤堿解氮；用5 mol·L-1NaHCO3浸提過20目篩子的風(fēng)干土樣，鉬銻抗顯色法測(cè)定有效磷；用1 mol·L-1NH4OAc浸提過1 mm篩孔的風(fēng)干土樣，火焰光度法測(cè)定速效鉀，參照魯如坤(2000)[13]。用醋酸銨代換-原子吸收法測(cè)定交換性鈣、交換性鎂，土樣過2 mm篩孔；用DTPA浸提-原子吸收法測(cè)定有效鐵、錳、銅、鋅，土樣過1 mm篩孔[14-15]。

1.3.3 葉片養(yǎng)分的測(cè)定。采用濃H2SO4-H2O2一次消煮法測(cè)定植株全氮、全磷和全鉀含量，用凱氏定氮儀測(cè)定全氮，釩鉬黃比色法測(cè)定全磷，火焰光度計(jì)法測(cè)定全鉀。采用濃HNO3-HClO4(4∶1)消煮-原子吸收法測(cè)定葉片微量元素[13]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用Microsoft Excel 2010軟件進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)差、均值、變異系數(shù)等統(tǒng)計(jì)，用SPSS18.0進(jìn)行相關(guān)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 番茄日光溫室施肥狀況

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，日光溫室番茄施用的化肥種類主要有磷酸二氫銨、復(fù)合肥、過磷酸鈣及尿素等；有機(jī)肥以農(nóng)家肥為主，包括豬糞、雞糞、鴨糞、牛糞和豆餅。除日照加施商品有機(jī)肥外，3個(gè)地區(qū)的基肥均以農(nóng)家肥和復(fù)合肥為主，淄博的化肥平均施用量最高，其次是日照地區(qū)，泰安地區(qū)化肥施用量最少，見表1。

表1 番茄日光溫室土壤施肥狀況Table 1 Soil fertilization in tomato greenhouse

2.2 土壤速效養(yǎng)分與番茄產(chǎn)量基本狀況

淄博地區(qū)的土壤電導(dǎo)率值最高，達(dá)到730 μS·cm-1，超出蔬菜生長(zhǎng)臨界值(600 μS·cm-1)21.7%，是日照的2.19倍，是泰安的1.77倍，鹽漬化趨勢(shì)明顯，見表2。日照地區(qū)土壤電導(dǎo)率的變異系數(shù)最大(60.2%)，且有4%的溫室土壤pH低于6.0，有酸化的趨勢(shì)，其它地區(qū)土壤pH值均在番茄適宜生長(zhǎng)范圍內(nèi)；3地區(qū)土壤堿解氮平均含量在130～150 mg·kg-1之間，水平偏低；日照、淄博2地區(qū)土壤有效磷分別為228 mg·kg-1和226 mg·kg-1，水平極高，泰安地區(qū)土壤有效磷亦為高水平，但變異系數(shù)大；3地區(qū)土壤速效鉀含量均大于300 mg·kg-1，屬高或極高水平?？梢?，大部分番茄日光溫室土壤磷鉀供應(yīng)充分。

日照地區(qū)日光溫室番茄產(chǎn)量均值為117 930 kg·hm-2，最高產(chǎn)量為最低產(chǎn)量的3.37倍，57.3%的產(chǎn)量集中在90 013～130 000 kg·hm-2之間；淄博地區(qū)日光溫室番茄產(chǎn)量較日照普遍偏低，均值為80 745 kg·hm-2，各日光溫室間變異系數(shù)最大，產(chǎn)量主要在50 000～90 000 kg·hm-2之間，占本地區(qū)所調(diào)查日光溫室的68.1%；泰安的日光溫室番茄產(chǎn)量變異系數(shù)較大，最高產(chǎn)量是最低產(chǎn)量的5.04倍，72%的溫室產(chǎn)量集中在60 000～120 000 kg·hm-2之間。

2.3 土壤中陰離子狀況及與產(chǎn)量的相關(guān)性

表2 3地區(qū)番茄日光溫室土壤基本地力狀況和產(chǎn)量Table 2 The basic soil fertility and tomato yield in greenhouse of three cities

表3 3地區(qū)番茄日光溫室中土壤陰離子含量Table 3 The anion content in tomato greenhouse soil from three cities

2.4 番茄葉片養(yǎng)分狀況

表4所示，日照地區(qū)番茄葉片氮、磷、鉀平均含量為3.20%、0.19%、4.55%，氮和鉀均處于適量水平，磷過量。磷含量變異系數(shù)最大，氮含量變異系數(shù)次之，鉀含量變異系數(shù)最小；番茄葉片中的鈣、鎂元素含量均值分別為10.7 g·kg-1和0.41 g·kg-1，葉片鎂的變異系數(shù)較大為34.2%；微量元素鐵、錳、鋅在番茄葉片中含量分別為257 mg·kg-1、184 mg·kg-1、53.1 mg·kg-1，屬于中等偏高水平，錳、鋅的變異系數(shù)較大，達(dá)54.0%和53.7%，說明該土壤有效錳、鋅分布極不均勻。

表4 3地區(qū)番茄葉片養(yǎng)分含量Table 4 The nutrient content of tomato leaf in greenhouse from three cities

淄博地區(qū)番茄葉片氮元素、磷元素和鉀元素含量分布趨勢(shì)同日照地區(qū)相似；葉片鈣含量為2.65～11.1 g·kg-1，均值為8.00 g·kg-1，葉片鎂含量為0.66～1.44 g·kg-1，均值為1.13 g·kg-1，變異系數(shù)相對(duì)較??；而微量元素鐵、錳、鋅的變異系數(shù)均較大，錳的變異系數(shù)高達(dá)63.2%，說明該地區(qū)各番茄日光溫室土壤有效錳分布極不均勻。

泰安地區(qū)番茄葉片氮含量為2.05%～3.59%，均值為2.81%；葉片磷含量為0.19%～1.26%，均值為0.8%，各日光溫室番茄磷含量變異較大，最高值是最低值的6.63倍；葉片鉀含量為3.18%～7.41%，最高值是最低值的2.33倍；番茄葉片鈣、鎂含量的變異系數(shù)較高，各微量元素變異系數(shù)更大，錳元素最高值是最低值的14.4倍，鋅元素最高值是最低值的9.36倍，說明各溫室土壤有效微量元素差異較大。

2.5 日光溫室番茄葉片養(yǎng)分與土壤速效養(yǎng)分的相關(guān)分析

除鎂外，日照地區(qū)番茄葉片養(yǎng)分與土壤相應(yīng)有效養(yǎng)分相關(guān)性很低，見表5。番茄葉片鎂含量與土壤交換性鎂、有效銅、堿解氮、有效錳、速效磷及速效鉀均呈顯著或極顯著正相關(guān)關(guān)系。其中，葉片鎂與土壤鎂相關(guān)系數(shù)最高，說明日照地區(qū)番茄栽培溫室中，葉片鎂含量受土壤交換性鎂的影響最大。從土壤交換性鎂含量(0.45±0.13 g·kg-1)來看，屬于偏高水平。但從葉片鎂含量來看(表4)，處于偏低水平，說明鎂的吸收雖然跟土壤有效鎂密切相關(guān)，但同時(shí)也受其它離子的制約。

表5 日照地區(qū)葉片養(yǎng)分含量與土壤有效養(yǎng)分的相關(guān)性(N=99)Table 5 The correlation between tomato leaf nutrients and soil available nutrients in greenhouse of Rizhao City

注：*P<0.05；**P<0.01。下同。

Note:*P<0.05; **P<0.01.The same is as below.

淄博地區(qū)，除土壤交換性鎂與葉片鉀呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系、與鐵、鎂含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系外，其余各葉片養(yǎng)分與相應(yīng)的土壤有效養(yǎng)分相關(guān)性均較低，見表6。與日照地區(qū)相似，葉片鎂與土壤交換性鎂的相關(guān)系數(shù)最高，說明日照地區(qū)番茄栽培溫室中，葉片鎂含量受土壤交換性鎂的影響最大。而泰安地區(qū)葉片養(yǎng)分含量與土壤速效養(yǎng)分含量的相關(guān)系數(shù)均小于0.2，說明泰安地區(qū)的葉片養(yǎng)分含量受土壤速效養(yǎng)分含量的影響不大，見表7。

表6 淄博地區(qū)葉片養(yǎng)分含量與土壤有效養(yǎng)分的相關(guān)性(N=54)Table 6 The correlation between tomato leaf nutrients and soil available nutrients in greenhouse of Zibo City

表7 泰安地區(qū)葉片養(yǎng)分含量與土壤有效養(yǎng)分的相關(guān)性(N=214)Table 7 The correlation between tomato leaf nutrients and soil available nutrients in greenhouse of Tai′an City

3 討 論

3.1 番茄產(chǎn)量與土壤地力和陰離子的關(guān)系

從3個(gè)地區(qū)的溫室土壤地力和產(chǎn)量分布來看，復(fù)合肥料投入最多的淄博地區(qū)土壤速效氮磷鉀水平幾乎最高，產(chǎn)量卻最低。淄博是老蔬菜產(chǎn)區(qū)，土壤EC值超過蔬菜適宜生長(zhǎng)臨界值21.7%，土壤鹽漬化趨勢(shì)嚴(yán)重。日照的番茄溫室最近幾年才逐漸興起，優(yōu)質(zhì)高效的有機(jī)肥投入比例較高，土壤鹽分積累最低，平均單產(chǎn)最高。泰安市房村鎮(zhèn)是著名的番茄之鄉(xiāng)，番茄種植歷史悠久，也有不少新興菜農(nóng)，管理經(jīng)驗(yàn)和經(jīng)營(yíng)理念差別較大，因此各溫室間產(chǎn)量變化范圍較大。

3.2 番茄產(chǎn)量與葉片營(yíng)養(yǎng)、土壤速效養(yǎng)分間的關(guān)系

雖然土壤堿解氮水平偏低，但由于硝態(tài)氮水平偏高，泰安和日照絕大多數(shù)番茄葉片全氮含量處于適宜范圍。日照地區(qū)番茄葉片鉀含量與土壤有效微量元素表現(xiàn)出負(fù)相關(guān)關(guān)系，淄博地區(qū)番茄葉片鉀含量與土壤中交換性鎂呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，說明二者在土壤中水平均較高時(shí)，存在競(jìng)爭(zhēng)性抑制；盡管淄博和泰安地區(qū)溫室土壤交換性鈣均處于充足或極高水平，但葉片鈣水平仍普遍偏低。由此可見，即使土壤鈣素供應(yīng)充足，仍然存在由于鈣的運(yùn)輸過程出現(xiàn)障礙而引發(fā)的生理性缺鈣[19]。葉片鎂含量同鈣相似，亦處于偏低水平。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)土壤交換性Mg/K的比值小于2～2.5時(shí)，植物就有可能缺鎂[20]，而淄博、日照、泰安溫室土壤中的Mg/K(1.25、1.05、1.51)比值均小于2，推測(cè)是造成番茄葉片缺鎂的主要原因之一；土壤中K+濃度過高對(duì)鎂的吸收亦具有拮抗作用[19]，加之番茄對(duì)鎂的需求量較大，均可能是3地區(qū)番茄出現(xiàn)缺鎂的原因；3地區(qū)番茄葉片鐵、錳、鋅在適量范圍內(nèi)的溫室超過50%，而泰安地區(qū)只有26.47%溫室番茄葉片鋅含量在適量范圍內(nèi)，這可能與土壤中過高的磷降低了鋅的有效性(磷鋅對(duì)抗)有關(guān)[19]。

4 結(jié) 論

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