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······TC土壤调理剂在北方旱地上的使用效果初报--《土壤肥料》1996年04期
TC土壤调理剂在北方旱地上的使用效果初报
【摘要】：为了探讨比利时ＴＣ土壤调理剂在我国北方旱地上的使用效果，以获取该剂在旱地农田增产作用、推广价值等方面的资料，我们在山西寿阳旱农试验区春玉米地进行了ＴＣ土壤调理剂对旱地保水、保苗的增产效果试验。初步试验结果表明：ＴＣ土壤调理剂具有明显的增产作用，增产幅度为２０％。ＴＣ土壤调理剂对于保蓄雨水效果较好，尤其促使了生长后期根区土壤水分的补充和提高。然而，在春季土壤干旱的情况下，春玉米出苗率随ＴＣ土壤调理剂用量增高而下降，出苗推迟２～５天。为了发挥ＴＣ土壤调理剂的最大效益，有关的使用期、使用量、使用方法，以及使用ＴＣ土壤调理剂的土壤湿度范围都还需要继续摸索。
【作者单位】：
【关键词】：
【分类号】：S156.92【正文快照】：
ＴＣ土壤调理剂在北方旱地上的使用效果初报蔡典雄，张志田，张镜清，王小彬，高绪科（中国农科院土肥所）提要为了探讨比利时ＴＣ土壤调理剂在我国北方旱地上的使用效果，以获取该剂在旱地农田增产作用、推广价值等方面的资料，我们在山西寿阳旱农试验区春玉米地进行了ＴＣ
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doi: 10.3864/j.issn.10.24.010根层调控对填闲作物消减设施蔬菜土壤累积硝态氮的影响吉艳芝，刘辰琛，巨晓棠，张丽娟1121,3，冯万忠，刘树庆41（1河北农业大学资源与环境学院，河北保定 中国农业大学资源与环境学院，北京国家山区北方农业工程技术研究中心，河北保定 中国地质大学长城学院，河北保定 071000） 摘要：【目的】本研究以甜玉米（Zea mays L.）作为填闲作物，探讨根层调控措施对填闲作物消减土壤剖面累积NO3--N的影响。【方法】通过设置休闲、传统种植、土壤调理剂和秸秆还田4个处理，进行田间小区试验。【结果】在本试验条件下，施用土壤调理剂的甜玉米总生物量最大，其吸氮量与秸秆还田处理没有差异，但均明显高于传统种植；填闲季结束后0―100 cm土层NO3--N消减量显著高于100―200 cm土层，2种根层调理处理0―100 cm土层残留NO3--N显著低于传统种植，100―200 cm三者之间未表现差异，休闲导致土壤NO3--N高量残留且下移趋势严重；秸秆还田、土壤调理剂处理的30―60 cm和60―100 cm土层根长密度和根干重显著高于传统种植，根长-密度与NO-3-N消减量极显著相关；土壤调理剂和秸秆还田处理在100 cm处NO3-N淋失量分别比传统种植减少68.4%和52.6%。【结论】在硝态氮高累积的设施土壤上，填闲作物可以通过土壤调理剂和秸秆还田根层调理措施实现土体NO3--N的快速消减。关键词：填闲作物；根层；硝态氮；土壤调理剂；秸秆还田 Effects of Root Layer Regulation on Reducing Soil Nitrate Accumulation by Catch Crops in Greenhouse VegetableProduction SystemJI Yan-zhi1, LIU Chen-chen1, JU Xiao-tang2, ZHANG Li-juan1,3, FENG Wan-zhong4, LIU Shu-qing1(1College of Resources and Environmental Sciences, Agricultural University of Hebei, Baoding 071000, H2College of Resources and Environmental Sciences, China Agricultural University, Beijing Agricultural Engineering Research Center of North China Mountain Country, Baoding 071001, H 4Great Wall College, China University ofGeosciences, Baoding 071000, Hebei) Abstract: 【Objective】 In a field plot experiment, three measures including conventional cultivation, root layer regulationagent and straw retention were used to reduce soil nitrate accumulation in catch crop of sweet corn (Zea mays L.). 【Method】 Four treatments of conventional cultivation, soil conditioner , straw returning to soil and fallow field were designed. 【Result】 At the condition of this experiment, the above ground biomass of the treatment of soil conditioner was the highest among the three treatments, and N uptake were not significantly different from that of the treatment of straw returning to soil, but N uptake of the treatments of soil conditioner and straw returning to soil was significantly higher than that of the treatment of conventional cultivation. NO3--N reduction of 0-100 cm soil layer was significantly higher than that of 100-200 cm. The residual NO3--N of 0-100 cm of the two kinds of root layer regulation measures was significantly lower than that of conventional cultivation, but the residual nitrate of 100-200 cm was similar among the three treatments. Fallow led to high residual NO3--N and serious leaching. Root density and root dry weight under the conditions of straw returning to soil and soil conditioner in 30-60 cm and 60-100 cm were higher than that of conventional cultivation, the root length density was very significantly correlated with NO3--N reduction. The NO3--N leakage under the conditions of soil conditioner and straw retention in 100 cm depth was 68.4% and 52.6% less than conventional cultivation respectively. 【Conclusion】 In high NO3--N accumulation soil, the soil conditioner and straw returning to soil are effective measures 收稿日期：；接受日期：基金项目：国家自然科学基金（571110）、科技部“863”计划项目（）、“十一五”国家科技支撑计划（2006BAD17B05） 作者简介：吉艳芝，硕士。Tel：；E-mail：jiyanzhi@。通信作者张丽娟，教授，博士。Tel：；E-mail：lj_5064
43卷to reduce NO3--N accumulation with catch crops planting.Key words: NO3--N; control measures 0
引言【研究意义】蔬菜生产是一种高度集约化的栽培模式，肥料的投入量往往是作物需肥量的数倍，在设施蔬菜生产体系中表现得尤为明显。Ju等研究指出，山东惠民蔬菜产区年均投入氮量高达4 670 kg?hm-2，相当于对照农田的7.0倍[1]。由于蔬菜属浅根系作物，大部分蔬菜根层不超过60 cm，致使过量的氮以NO3--N的形态在土壤剖面中累积[2-3]，遇到一次性强降雨（或强灌溉）会向下移动或进入浅层地下水，引起地下水硝酸盐污染[4-5]。中国北方地区设施蔬菜大棚每年6―9月揭膜晒棚，正值降雨较集中时期，土壤中累积的NO3--N淋失风险极大。据笔者调查，河北省定州设施蔬菜土壤 200―400 cm的土层NO3--N累积量平均为354.2 kg?hm-2，是麦田（74 kg?hm-2）的4.9倍[6]。集约化蔬菜种植区往往更容易产生地下水硝态氮污染[7]。大棚蔬菜种植体系土壤剖面硝酸盐淋洗明显，浅井地下水硝态氮含量99%超过WHO饮用水标准10 mg?L-1[8]，但是累积的硝态氮一般会在土壤剖面不同层次滞留很长时间[9]，这就为通过植物种植充分利用土壤累积硝态氮提供了时间上的可能性。Rowe 等提出了土壤“营养泵”学说，即通过深根植物的根系下扎将下层累积的养分象“泵”一样提取上来[10]，Thorup-Krisenten等将这些用于捕获土壤有效氮并阻止氮素淋洗损失的作物称为填闲作物[11]。由于NO3--N易随水移动，其空间有效性与植物根系的发育和分布关系密切，一些根系发育的参数，如根深、根长密度和根系生长速率等是表征填闲作物提氮能力的重要参数[12]。因此，探索促进填闲作物根系下扎的根层调控措施可以有效降低土壤深层NO3--N累积，缓解因淋失带来的环境风险。【前人研究进展】近几年，有研究者利用土壤调理剂或秸秆还田等调控措施，来改善根系生长的土壤环境，降低土壤容重，促进根系生长发育[13-14]。土壤调理剂不仅增强根系活力，而且改善植物利用深层硝态氮的能力[15]。陈少坤等在杏树上施用土壤调理剂，发现在0―30、30―60和60―90 cm土层须根的数量是对照的2.10、1.85和1.56倍[16]；甘蓝施用土壤调理剂土壤容重降低5.01%―6.34%，根系活力增强，与对照达1%显著水平[17]。张洪熙等研究发现，小麦秸秆还田后种植水稻，结实期根系活力高 于不还田处理[18]。【本研究切入点】已有的研究表明，甜玉米生长迅速、生物量大、吸氮量大且速率快、阻控硝酸盐向深层土壤淋溶能力强，较适合作为设施蔬菜地填闲作物[19-21]，但在设施蔬菜生产中，采用不同的根层调控措施种植填闲作物减少氮素淋失的研究还鲜有报道。【拟解决的关键问题】本研究以甜玉米（Zea mays L.）作为填闲作物，以传统种植作为对照，在根层施入土壤调理剂和小麦秸秆，通过分析填闲作物的生物量、吸氮量、根系特征、土壤剖面NO3--N累积及淋失量，揭示不同根层调控措施下填闲作物削减土壤剖面累积NO3--N的能力，为消减设施蔬菜土壤氮素淋溶损失提供理论依据。1
材料与方法1.1
试验区概况试验地位于河北省定州市南城区北陵头，土壤类型为潮褐土，平均海拔43.6 m，年均日照2 680 h，年均温为12.4℃，年际间气温差异不大，年均降水量523 mm，年均累年蒸发量1 910.4 mm，无霜期190 d [22]。揭棚期间的降雨量是647.8 mm，填闲种植期间的降水量为470.8 mm，因此，2008年属于较湿润的年份。该试验选用的大棚为普通的土墙结构，长41.3 m，宽6.2 m，面积为256 m2。供试大棚土壤的基本理化性质见表1。根据侯彦林等对中国农田氮源污染评价指标的分级[23]，此试验地0―100 cm的硝态氮残留量为1 094.4 kg?hm-2，超过45 kg?hm-2（肥料氮对地下水污染级别为“强度潜在污染”）24倍，对本地区地下水污染造成极大的潜在威胁。 1.2
试验设计以甜玉米（Zea mays L.）作为填闲作物。设置休闲对照、传统种植、土壤调理剂和秸秆还田4个处理，随机排列，小区面积为4 m×2 m，重复3次，小区间隔0.3 m，区组之间布设1 m的保护行。传统种植：深耕30 cm后种植甜玉米； 土壤调理剂：300倍液喷施于地表。然后深翻30 cm，再种植甜玉米，间隔1个月后，喷洒第二次土壤调理剂。供试土壤调理剂为成都新朝阳生物化学有限公司与美国Starfour公司合作开发的Agh-SC免深耕土壤调理剂。24期
吉艳芝等：根层调控对填闲作物消减设施蔬菜土壤累积硝态氮的影响 5065表1
供试大棚土壤理化性质Table 1
Basic properties of the field experimental soil土层深度 Soil layers (cm)pH (H2O) (1s1)硝态氮含量 NO-3-N (kg?hm)-2速效磷 Olsen-P (mg?kg)-1速效钾 NH4OAc-K (mg?kg)-1机械组成 Mechanical composition (%) 砂粒Sand粉粒Silt黏粒 Clay容重 Bulk density (g?cm)-3田间持水量Field capacity(%)0―20 7.50 441.5 275.8 222.4 54 34 12 1.37 23.71 20―40 7.85 243.7 100.3 146.3 48 39 13 1.50 22.10 40―60 8.12 133.7 25.4 140.3 49 40 12 1.49 22.56 60―80 8.31 165.2 10.5 138.9 52 36 11 1.50 21.71 80―100 8.30 110.27.6 120.8 48 38 13 1.34 24.30 秸秆还田：小麦秸秆切成2―3 mm长的段，按
4 500 kg?hm-2（折合为纯N 34.65 kg?hm-2）均匀撒在土表，然后深翻30 cm，15 d后种植甜玉米。号统一种植甜玉米，甜玉米品种为金糯1号，播种量为22.5 kg?hm-2，播前用种子量1%―1.5%的20%克福拌种。株行距30 cm×50 cm，开穴种植，覆土3 cm。9月28日收获。所有处理在生长期间均不施用任何肥料，不进行灌溉，手工除草。每个小区的100 cm土层处埋设两套土壤溶液提取器和一套渗漏淋溶盘。 1.3
样品采集土壤样品：播前采集试验地0―120 cm土层的（间隔20 cm）样品，测定土壤基本理化性质和NO3--N含量。试验期间，每隔15 d采集各小区0―120 cm土层（间隔20 cm）土样。收获时采集0―200 cm土层（间隔20 cm）的土壤样品。土壤溶液：在填闲作物生长期间，每隔15 d和降雨后，用手压泵采集土壤溶液，真空电泵抽取渗漏液。植物样品：收获后，采集观察区（1 m×1 m）内所有植物的地上部，分秆叶、籽粒、穗轴和苞叶测定鲜重，风干一段时间后，70℃烘干，分别称重。根系样品：甜玉米收获时，在行间距离主干5 cm，用高10 cm，直径10 cm的根钻取样，每小区采1钻，采样深度为150 cm。 1.4
样品分析与数据处理土壤基本理化性状：土壤容重采用环刀法；田间持水量采用环刀法测定；机械组成采用吸管法测定[24]；土壤有机质采用重铬酸钾容量法――外加热法测定；电位计法测定土壤pH（土水比1s2.5）；0.5 mol?L-1 NaHCO3浸提-钼锑抗吸光光度法测定土壤有效磷；1 mol?L-1 NH4Ac浸提-火焰光度法测定土壤速效钾[25]。 土壤NO3--N的测定：采集的新鲜土样过5 mm筛后，称取12.00 g土样于180 mL的塑料瓶中，加入100 mL浓度为0.01 mol?L-1的氯化钙溶液，振荡1 h后过滤，滤液冷冻保存。测定前将滤液解冻，稀释后采用连续流动分析仪法（TRAACS-2000）测定。土壤溶液NO3--N的测定：采样后于-20℃冰柜中保存，测定前解冻，稀释后用流动注射分析仪（TRAACS-2000）测定。植株全氮的测定：烘干后的植物样品粉碎后过0.25 mm筛，然后四分法取样，用普通凯氏法消煮、定氮。地上部生物量的测定：地上部所有部分烘干重之和。根系的测定：将根钻采集的样品置于0.25 mm筛内用水冲洗，挑出根系，扫描仪扫描后，采用WinRHIZO软件分析根长，计算根长密度[26]。把扫描好的根装进信封，烘干测定根干重。数据处理：采用Excel和SAS6.1的ANOVA程序包进行数据汇总和方差分析。2
填闲作物地上部生物量和吸氮量填闲作物收获后生物量和吸氮量如表2所示。从生物量看，土壤调理剂处理的总生物量均显著高于其它处理，其中籽粒生物量比传统种植和秸秆还田处理分别增加12.7%和15.5%；秸秆生物量以秸秆还田处理最高，但与土壤调理剂之间差异不显著。含氮量和吸氮量趋势一致，均以秸秆还田处理最高，但与土壤调理剂差异不显著。以上数据说明，添加土壤调理剂及碳输入可显著促进填闲作物生长，提高其生物量及对氮素的吸收。2.2
收获后土壤剖面硝态氮的分布和累积5066
甜玉米地上部生物量、含氮量和吸氮量 Table 2
Biomass, N content and N uptake of sweet corn处理 Treatment干生物量Dry biomass (kg?hm-2) 秸秆 Straw传统种植Conventional planting7423.4b籽粒 Grain 5515.7b合计 Total 12939.1b含氮量N content (g?kg-1) 秸秆 Straw 11.9b籽粒 Grain 22.4b吸氮量N uptake (kg?hm-2)秸秆 Straw 88.6b籽粒 Grain 123.3b合计 Total 212.0b土壤调理剂Soil conditioner 7712.7ab 927.8a 16.7a 25.5a 128.5a 157.2a 285.7a 秸秆还田Straw returning81.7b .2a 28.1a 154.2a 151.2a 305.4a不同字母表示处理间差异达P＜0.05显著水平（LSD）。下同
Different letter shows 0.05 level significant difference among treatments. The same as below 收获后休闲与3个甜玉米处理措施综合（简称填闲）土壤剖面NO3--N分布见图1-a，在0―200 cm土层，休闲处理NO3--N累积量高于填闲处理；休闲在30 cm和130 cm土层出现两个累积峰，而填闲处理的第一个累积峰出现在90―100 cm土层，说明填闲种植能够消减土壤根层（0―100 cm）的NO3--N，并能利用其根系的提取能力，使累积峰由130 cm提到1003个甜玉米种植处cm，从而减少NO3--N向下的淋失。理比较见图1-b，在0―20 cm和60―90 cm土层，调理剂处理和秸秆还田处理均低于传统种植处理，但前两者差异不显著（P＜0.05）；3个填闲处理在其它土层无显著差异。由此可见，加入调理剂和秸秆后，对0―100 cm土层NO3--N消减效果明显高于100―200 cm土层。 图1
收获后土壤剖面硝态氮的分布Fig. 1
The distribution of NO-3-N in soil profile after harvest 填闲作物收获后0―200 cm土层NO3--N累积见表3。与种植前比较，各处理在0―200 cm土层均出现不同程度的消减，休闲处理消减量最小，而且0―100 cm土层硝态氮消减量显著高于100―200 cm土层，可见揭棚后夏季休闲0―100 cm土层NO3--N发生了明显的淋洗。不同调控措施比较，在0―100 cm土层，土壤调理剂和秸秆还田处理消减量无显著差异，但均与传统种植差异显著；100―200 cm土层的3个处理差异均不显著。从0―200 cm硝态氮的消减量看，加入土 壤调理剂能降低土壤剖面NO3--N的淋失，尤其对0―100 cm的作物根区土壤剖面NO-3-N的消减作用更强，进而降低对地下水污染的威胁。 2.3
土壤氮素的表观平衡一季作物种植后一定深度土体氮素的平衡（盈亏）：土壤氮素平衡＝0―100 cm（或0―200 cm）土体残留氮素+湿（或干湿）沉降带入氮＋灌溉水带入氮-作物吸收土壤氮[27]。如果平衡是正值，则表示土壤氮素盈余；如果为负值，则表示亏缺。根层不同调控24期
吉艳芝等：根层调控对填闲作物消减设施蔬菜土壤累积硝态氮的影响 5067表3
收获后土壤剖面硝态氮的累积Table 3
The accumulation of NO3--N in soil profile after harvest (kg?hm-2)土层 Soil layers (cm)种植前 Before sowing休闲Fallow 收获后 After harvest消减量 Decrease传统种植Conventional planting收获后 After harvest消减量 Decrease土壤调理剂Soil conditioner 收获后 After harvest消减量 Decrease秸秆还田Straw returning收获后 After harvest消减量Decrease0―20 441.5 74.1 367.5 46.7 394.8 20―40 243.7 119.7 124.1 36.9 206.925.8 415.7 33.8 209.931.0 410.5 39.2 204.540―60 133.7 97.2 36.6 37.2 96.5 32.0 101.7 36.1 97.6 60―80 165.2 77.7 87.4 59.6 105.631.2 134.030.9 134.380―100 110.2 75.0 35.3 93.8 16.4 82.3 28.0 74.4 35.8 100―120 154.3 122.6 31.7 90.2 64.1 108.3 46.0 90.9 63.4 120―140 137.1 152.3 -15.2 119.9 17.2 115.7 21.5 108.2 28.9 140―160 135.0 131.1 3.9 114.4 20.6 108.5 26.5 103.3 31.7 160―180 160.3 149.7 10.6 114.9 45.4 129.8 30.5 123.0 37.3 180―200 114.6 125.4 -10.8 80.5 34.1 74.2 40.4 88.8 25.8 0―100 .6 650.8c 274.2 820.2b 205.2 889.2a 211.6 882.8a 100―200 701.3 681.1 20.2b 519.9 181.4a 536.3 165.0a 514.2 187.1a 0―200 4.7 671.1c 794.1 1.5 1054.2a725.8 1069.9a 措施对土壤剖面氮素平衡影响的分析如表4，可以看出，0―100 cm土层，休闲和传统种植表现出盈余，而土壤调理剂和秸秆还田处理则表现出亏缺，且以调理剂处理亏缺数值较大。0―200 cm土层，4个处理均表现出盈余，趋势为休闲＞传统种植＞土壤调理剂、秸秆还田，后两者差异不显著，总体上根层调理措施较传统种植显著降低0―200 cm土壤NO3--N淋洗。表4
根层不同调控措施土壤氮素的总平衡Table 4
Total balance of nitrogen in root layers by using different control measures (kg?hm-2)土层 (cm)处理播前 NO-3-N含量 NO-3-N content before sowing0―100土壤NO-3-N 总残留 Total residual nitrate氮输入 (湿沉降+灌溉)N input
(wet sediment +irrigation)休闲Fallow .6 9.4 0 453.0a -650.8 传统种植Conventional planting 土壤调理剂Soil conditioner秸秆还田Straw returning0―2004.4205.2 211.69.4 44.1285.7 305.4-71.1c -49.9c-889.2 -882.8.29.4 212.0 71.6b -820.2作物总吸氮量Total N absorption in crop总的氮平衡 Total N balance收获后土壤NO3--N―播前土壤NO3--N含量NO3--N harvest-
NO3--N before sowingSoil layer Treatment2.4
填闲作物根系分布及其与剖面NO3--N消减量的关系收获后填闲作物的根长密度和根干重如图2所示。可以看出，不同处理在0―150 cm土层均有根系存在，随着土层加深，根长密度和根干重均呈指数递减。根长密度和根干重在0―30 cm土层以传统种植最高，且在0―20 cm表层达到显著差异；30―60 cm土休闲Fallow 4.7 9.4 0 1134.1a -671 传统种植Conventional planting 土壤调理剂Soil conditioner秸秆还田Straw returning5.7741.5 725.89.4 44.1285.7 305.4465.2c 464.5c-69.9.19.4 212.0 591.5b -1001.6 包含各类专业文献、生活休闲娱乐、行业资料、中学教育、专业论文、外语学习资料、文学作品欣赏、幼儿教育、小学教育、96根层调控对填闲作物消减设施蔬菜土壤累积硝态氮的影响等内容。　
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