土 壤 Olsen-P的含量为 23·0~372·1mg/kg,平均为 170·9mg/kg,占土壤全磷的 2· 8%~17· 1%。 大量施入磷肥使土壤 Olsen-P 占土壤全磷的比率显著增加。 大量施用磷肥, 不仅加重了农民的负担, 这也给环境造成压力。 近年来, 随着农田磷水平的增加, 农田非点源磷对水体污染的威胁逐渐凸显。 对于那些用于农业生产的土壤而言, 常常有高含量的磷素残留, 因为磷素常以难容的形态出现并且会在土壤中残留很长时间(Joanne C. Gilbert et al., 2003) 。 在土壤中过分积累的磷会加重地表径流形式磷素的损失, 从而造成淡水富营养化(Ander N. Sharpley et al., 2001)。 因此化学修复和植物提取被用来减少土壤磷素的积累以及磷素的流失(Nilesh C. Sharma et al., 2006)。 一般的施肥原则是补充不足的养分达到增产效果。 根据目前的磷肥施用及土壤 Olsen-P 积累状况, 我们提出建立新的施磷肥原则: 即在土壤磷素积累到某种程度(如施磷无效)后,如何施磷肥的问题。 我们认为在施磷肥无效的情况下,施磷的原则不再是为了增产而应是为了把土壤有效磷水平保持在某一合理的水平上。 土壤 Olsen-P 是表征土壤供磷能力、 确定磷肥用量和农田磷环境风险的重要指标。 在这篇文章中 , 我们研究如下三方面的问 题: (i) 调查河北省 146 个温室大棚土壤Olsen-P(Oslen-P)和土壤 PH 值, 土壤 电导率之间的关系; (ii) 不同磷肥施用量对于蔬菜产量和品质的影响; (iii) 对于土壤 Olsen-P 严重积累的番茄和黄瓜温室, 土壤 Olsen-P 临界值研究。 结果与讨论 调查试验 依据陈伦寿等人对菜园土壤 Olsen-P 含量分级——分别为严重缺乏组(土壤 Olsen-P 含量<30),缺乏组(30≤土壤 Olsen-P 含量<60), 适量组(60≤土壤 Olsen-P 含量<90)和过量组(土壤 Olsen-P 含量≥90), 将我们的土壤 Olsen-P 结果分为 4 部分, 结果见表 4。 结果显示在河北省 98 个种植番茄的温室土壤 Olsen-P 含量在 14.75~674.93 mg/kg, 有 72.45 %的温室土壤 Olsen-P 含量超过 90 mg/kg 过量积累。 48 个种植黄瓜的温室土壤 Olsen-P 含量范围在 27.56~536.00 mg/kg, 有 77.08 %的温室土壤Olsen-P 过量积累。 分析土壤 Olsen-P 含量高于 90mg/kg 的温室 Olsen-P 平均值可见, 土壤 Olsen-P过量积累的现象在种植黄瓜的温室表现的更为严重。 这可能与黄瓜对 P 的忍耐值高有关。 表 4 土壤调查结果 SAP/温室数 项目 温室土壤 Olsen-P(mg/kg) 番茄 21.14 14.75 17.94 4.52 59.68 33.14 46.74 9.51 80.45 61.70 71.68 9.51 674.93 92.14 185.62 92.08 黄瓜 —— —— 27.56 —— 58.05 42.38 50.55 8.42 87.59 64.72 75.88 8.86 536.00 91.46 247.92 117.45 <30 Max Min Ave Std Max Min Ave Std Max Min ave std max min ave std 30~60 60~90 >90 土壤 Olsen-P 含量与土壤电导率/全盐之间的关系 土壤全盐和电导率常被用作表示土壤盐渍化程度的重要指标。 在被调查的 98 个种植番茄的温室土壤电导率在 44.55 ~ 758.54 us/cm 25℃, 平均值为 166.44 us/cm 25℃。 48 个种植黄瓜的温室土壤电导率在 55.88 ~ 1142.91 us/cm 25℃, 平均值为 317.02。 根据多数蔬菜对盐分的忍耐临界值(文献?)400 us/cm 25℃, 有 9.18 %的番茄温室和 22.92 %的黄瓜温室土壤电导率超过该值; 有 1.02 %的番茄温室和 16.67 %的黄瓜温室土壤电导率超过生理盐害临界值 600 us/cm 25℃。 图 1 为土壤 Olsen-P 与电导率的相关分析。 从图中可见无论是黄瓜温室还是番茄温室, 土壤电导率值与土壤 Olsen-P 含量之间均极显著正相关。 这说明温室土壤盐渍化程度较高, 这可能源于农民过量的磷肥料投入。 而这种现象在种植黄瓜的温室表现的更加明显。 根据我们的电导率与全盐的相关性。 Olsen+P 与全盐的关系。 Electrical conductivity(μs/ cm 25℃)3060 901200y = 0.3406x + 115.32R2 = 0.0736**; n=98020040060080010000100200300400500600700SAP content of TG (mg/ kg)Electrical conductivity(μs/ cm 25℃)30 60 901200y = 1.2077x + 68.988R2 = 0.4118**; n=48020040060080010000100200300400500600700SAP content of CG (mg/ kg) 图 1 土壤 Olsen-P 与电导率之间的关系图 *代表在 0.05 显著度水平上的相关性. **代表在 0.01 显著度水平上的相关性, 下同。 土壤 Olsen-P 含量与土壤 PH 值之间的关系 土壤次生盐渍化普遍引起土壤 pH 下降, 使土壤酸化, 从而影响作物的生长。 98 个番茄温室土壤 PH 范围在 6.86 ~ 8.43 之间, 平均值在 7.74; 48 个黄瓜温室土壤 PH 在 6.43 ~ 8.40 之间, 平均值7.61。 图 2 为土壤 Olsen-P 与土壤 PH 的相关性。 从图中可见土壤 PH 和 0-20cm 土壤 Olsen-P 含量之间极显著负相关。 说明随着土壤 Olsen-P 含量的增加, 土壤有酸化、 退化的趋势。 PH30 60 90y = -0.0012x + 7.9261R2 = 0.1281**; n=9801234567890100200300400500600700SAP content of TG (mg/ kg)PH30 60 90y = -0.0013x + 7.8771R2 = 0.1866**; n=4801234567890100200SAP content of CG (mg/ kg)300400500600700 图 2 土壤 Olsen-P 与土壤 PH 的相关性 土壤 Olsen-P 含量与有机质含量的关系 从土壤调查结果看 98 个番茄温室土壤有机质范围在 0.83 ~ 6.02 之间, 平均值为 1.97 %; 48 个黄瓜温室土壤有机质范围在 0.60 ~ 8.17 %, 平均值为 2.31 %。 从图 3 土壤 Olsen-P 与有机质含量的相关性发现, 土壤有机质含量与土壤 Olsen-P 含量显著正相关。 这与其他人的结果一致。 这可能是因 为有机质不仅丰富了土壤磷库, 增加了磷的解吸, 减少了磷的固定, 提高土壤微生物转化有机磷的强度和碱性磷酸化酶的活性, 从而提高土壤磷的有效性。 Organic matter content %30 60 90y = 0.0043x + 1.323R2 = 0.2475**; n=9801234567890100200300400500600700SAP content of TG (mg/ kg) Organic matter content %30 60 90y = 0.0048x + 1.3248R2 = 0.2475**; n=4801234567890100200300400500600700SAP content of CG (mg/ kg) 图 3 土壤 Olsen-P 与有机质含量的相关性 土壤 Olsen-P 含量与种植年限的关系 被调查 98 个番茄温室种植年限在 1~15 年, 平均种植年限为 5.64 年; 48 个黄瓜温室种植年限在1 ~ 16 年, 平均种植年限为 6.54 年。 图 4 为土壤 Olsen-P 与种植年限的相关性。 从中可见土壤 Olsen-P含量和种植年限之间的呈显著正相关, 这暗示了随着种植年限的增加, 磷素在土壤耕层不断积累。 SAP content of TG (mg/ kg)306090y = 9.2535x + 97.861R2 = 0.1089**; n=980100200300400500600700024681012141618Cropping yearsSAP content of CG (mg/ kg)603090y = 9.2731x + 144.71R2 = 0.0942*; n=480100200300400500600700024681012141618Cropping years图图 4 土壤 Olsen-P 与种植年限的相关性 田间试验 产量 番茄 图 5 显示了在不同磷肥施用量下番茄的产量差异。 在 T1 温室中, 随着磷肥施用量的增加, 番茄的产量下降, P0 处理番茄产量最高为 6.6042×104 kg/ ha, 显著高于 P800 和 P1000 处理。 这说明 T1 温室土壤速效磷水平已经超过了番茄生理耐受临界值, 不施磷肥, 单施有机肥、 氮肥和钾肥即可维持产量。 分析 T2 温室番茄产量结果发现, 随着磷肥施用量的增加, 番茄产量先升高后降低; 其中P500 处理产量最高, 为 9.0849 × 104 kg/ ha, 显著高于 P0 和 P1000 处理。 比较 T1 和 T2 温室番茄产量发现, T2 温室各处理番茄产量均高于 T1 温室。 Tomato yield (×104 kg/ ha)aabbbcaabb024681012A0A1A2A3B0B1B2B3T1T2 图 5 各施用磷肥处理番茄产量 黄瓜 图 6 显示在不同磷肥施用量下黄瓜产量及其构成。 在 C1 温室中, P800 处理黄瓜产量和果数最多, 分别为 22.3049 × 104 kg/ ha 和 134.1050×104 /ha, P300 处理黄瓜单果重最高为 170.60 g, 但各处理均为达到显著差异。在 C2 温室中, 也为 P800 处理黄瓜产量和果数最多, 分别为 23.3764 × 104 kg/ ha 和 124.2504 ×104 /ha, 但各处理均未达到显著差异; P0 处理黄瓜单果重最高为 204.12 g。 比较C1 和 C2 温室黄瓜产量发现, C2 各处理黄瓜产量均高于 C1, 且其主要是通过增加单果重来增加黄瓜的产量的。 比较番茄和黄瓜的产量数据发现: 番茄比黄瓜对不同磷肥施用量反应更加敏感。 这可能是因为黄瓜是一种潜在的磷素富集植物。在高磷含量的土壤中, 其器官生物量有明显积累。( Nilesh C. Sharma et al., 2007) aaaaaaaabbaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa050100150200250300350E1E2E3E4E5F1F2F3F4F5C1C2Cucumber single fruit weights (g)Cucumber fruit numbers05101520253035Cucumber yields (×104 kg/ ha)Single Fruit weightFruit numbersYieldsSingle Fruit weightFruit numbersYields 图 6 各施用磷肥处理黄瓜产量 品质 番茄 表 5 显示在不同磷肥施用量下番茄品质的差异。 番茄 Vc 含量, 番茄红素, 可滴定酸, 可溶性糖和硝酸盐含量受各处理显著影响。 在 T1 温室中, P1000 处理 Vc 含量、 可溶性糖含量最高, 而可滴定酸、 硝酸盐含量最低, 因此品质最好。 这与产量结果相背离。 在 T2 温室中, P500 处理 Vc 含量、番茄红素和可溶性糖含量最高, 但是其可滴定酸、 硝酸盐含量也是最高的; 而 P0 处理可滴定酸含量是最低的, P1000 处理硝酸盐含量最低。 表 5 不同磷肥施用量对番茄产量与品质的影响 温室代号 处理 Vc 含量 (mg/ 100g) 番茄红素含量(mg/ 100g) 可滴定酸含量 (%) 可溶性糖含量 (%) 硝酸盐含量 (mg/ kg) T1 A0 4.39c 1.12b 2.63a 15.65ab 193.68a A1 6.39ab 1.43b 2.24ab 15.54b 180.62a A2 4.81bc 2.67a 2.31ab 16.57ab 182.35a A3 8.05a 1.51b 1.91b 16.82a 119.96b T2 B0 7.51c 1.26b 1.67b 10.85b 141.00ab B1 12.90a 1.70a 2.19a 14.89a 174.31a B2 9.28b 1.64a 1.84b 13.50a 153.20ab B3 8.20bc 1.06b 1.85b 14.89a 115.01b 比较这些平均数, 在每一列中不同的子母表示在 005 水平上有显著差异。 黄瓜 表 6 显示不同磷肥施用量对黄瓜品质的影响。 在 C1 温室中, P500 处理 Vc 含量、 可溶性糖含量最高, 而 P0 处理硝酸盐含量最低。 在 C2 温室中, 也为 P500 处理 Vc 含量最高, P300 处理可溶性糖含量最高, 而 P1000 处理硝酸盐含量最低。 比较番茄和黄瓜品质数据发现: 无论番茄还是黄瓜, P500 处理果实中 Vc 含量最高, 而 P1000 处理硝酸盐含量最低。 表 6 不同磷肥用量对黄瓜产量和品质的影响 温室编号 处理号 VC 含量 (mg/ 100g) 可溶性糖 (%) 硝酸盐 (mg/ kg) C1 C0 4.18ab 6.53ab 139.23a C1 4.47a 6.44ab 148.88a C2 4.52a 8.13a 140.33a C3 3.73b 7.41ab 161.66a C4 4.01ab 5.955b 144.72a C2 D0 7.44abc 10.00a 150.12a D1 7.88ab 12.00a 134.98a D2 8.56a 10.02a 152.89a D3 6.74bc 10.23a 151.61a D4 6.12c 11.66a 119.00a 比较这些平均数, 在每一列中不同的子母表示在 005 水平上有显著差异。 施磷肥量与土壤 Olsen-P 番茄 图 7 显示在幼苗移栽后 15 天、 80 天(盛果期) 土壤 Olsen-P 含量和施磷量之间的关系。 无论是在幼苗移栽后 15 天还是在拉秧期, 土壤 Olsen-P 含量随着施用磷肥量的增加而增加。 在移栽后 15天和结果末期 T1 温室土壤 Olsen-P 含量与磷肥施用量之间相关性 r 值分别为 0.9051 和 0.9786。 这两个时期 T2...