滴灌和漫灌施肥栽培体系下设施番茄产量和水氮利用效率的评价

长期以来,设施菜地氮素投入量远超作物需求量,由此造成的资源浪费、环境污染、土壤质量退化等问题也日益严重。传统大水漫灌可能是导致过量施肥的根本原因,基于传统灌溉基础上的氮素调控,未能大幅度降低设施菜地氮素投入量,仍然存在氮素淋洗损失的风险。滴灌施肥作为一项将施肥与灌溉相结合的灌溉施肥技术,可以从数量和时间上精确控制施肥量和灌溉量,已在欧美等农业发达国家大面积推广和应用。然而,由于我国蔬菜养分需求规律等基础资料的不完善,对灌溉施肥制度的研究重视不足,滴灌施肥措施在设施蔬菜生产中的应用尚未普及。为此,本研究以山东寿光一年两季设施番茄种植体系为研究对象,对比分析了传统漫灌施肥和滴灌施肥两种栽培管理体系下,不同生长季番茄产量、产量年际变异、水氮利用效率、土壤硝态氮残留量和经济效益,旨在为实现设施蔬菜的可持续发展提供理论依据。于2008-2013年,在山东寿光中国农业大学寿光蔬菜研究院示范基地,布置了包括二个主处理(滴灌施肥,传统漫灌施肥)和三个副处理(不添加秸秆、添加C3植物小麦秸秆、添加C4植物玉米秸秆)的长期定位试验。通过测定番茄产量、氮素表观平衡、土壤硝态氮残留量和淋洗量、土壤呼吸、土壤有机碳和全氮及其自然丰度等指标,评价两种栽培体系的生产效益、环境效益和经济效益。获得以下主要结论： 1)与传统漫灌施肥体系相比,滴灌施肥体系减少了78%氮肥和46%水分投入量,增加了6%的番茄产量；显著提高了氮肥偏生产力和灌溉水利用效率,增加了22%的经济效益。滴灌施肥体系显著提高了番茄的总果数,密度的增加是产量提高的主要原因。此外,添加秸秆有利于番茄产量的增加。 2)秋冬季,滴灌施肥体系显著增加0-50cm土层新生根根长密度,且产量年际间变异显著低于传统漫灌施肥体系；冬春季,两种栽培体系间新生根根长密度和产量年际间变异差异均不显著。相对而言,滴灌施肥体系是一个相对稳定的生产体系。 3)传统漫灌施肥体系平均每季氮素表观损失高达398kg N/ha,而滴灌施肥体系仅为70kg N/ha;0-90cm土层,平均每季硝态氮残留量传统漫灌施肥体系高达819kg N/ha,而滴灌施肥体系仅为412kgN/ha。 4)传统漫灌施肥体系平均每季硝态氮淋洗量为240kg N/ha;滴灌施肥体系仅为17kg N/ha,显著低于传统漫灌施肥体系。传统漫灌施肥体系每次灌溉后1-2天,是硝态氮淋洗发生的主要时期,过量灌溉是导致过量施肥的根本原因。两栽培体系下,添加秸秆有利于降低了氮素淋洗。 5)两种栽培体系的土壤有机碳和全氮含量差异不显著,添加秸秆有利于增加土壤有机碳。添加秸秆显著提高了土壤呼吸速率,体系间土壤呼吸累积排放量差异不显著。