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本研究以山东集约化蔬菜产区惠民县目光温室黄瓜和露地洋葱为研究对象,针对集约化日光温室黄瓜生产上普遍存在的水分氮素投入过量、低温障碍、根结线虫病害严重发生等影响养分吸收乃至产量的问题,开展氮素养分综合管理技术研究。通过对作物水分和氮素吸收规律、根层水分和氮素动态变化、适宜的根层氮素供应浓度、水氮供应与根系分布关系、秸秆在减缓冬季低温障碍及氮肥、饼肥和活性试剂在克服土传根结线虫方面的作用等进行研究,构建了以土壤-蔬菜体系氮素平衡为核心、以根层水分、氮素调控为手段、兼顾根结线虫病害防治和温室低温逆境克服的日光温室高产黄瓜氮素养分综合管理技术体系。并对根层水、氮平衡调控技术在露地洋葱氮素养分管理中加以初步研究和应用。结合小范围示范,对其在降低日光温室黄瓜和露地洋葱生产氮素投入、减小环境污染方面的作用进行了初步评价。本研究得到的主要结果如下:
惠民县集约化菜区日光温室黄瓜和露地洋葱氮素投入过量现象严重,黄瓜生产一季由有机肥、化肥、灌水带进的氮素分别平均为2478(n=50)、1603(n=36)、225 kg hm<-2>(n=34),是黄瓜氮素需求量的10倍以上,生长期间0-60 cm土壤表观氮素损失平均为3730 kg hm<-2>(1682~6222 kg hm<-2>,n=12);露地洋葱有机肥、化肥和灌水带进氮素分别为170 kg hm<-2>、458 kg hm<-2>、7kg hm<-2>,是洋葱氮素吸收的5.5倍(n=27)。当地黄瓜生产存在较为严重的根结线虫危害问题,生产两年以上的日光温室根结线虫发生率100%,病情指数在30%以上的日光温室占75%。冬季黄瓜生产中黄瓜的产量受到地温的影响,黄瓜产量与地温变化曲线表现为相同趋势。
初步研究表明,在不改变现有黄瓜栽培方式基础上,采用根层水分、氮素平衡调控方法,在有机肥用量不作调整前提下,可使当季化学氮肥用量降低74.8%-83.0%,平均降低78.1%,水分投入减少20.6-39.2%,平均降低30.4%;可以节约氮肥同时保证高产并不对品质产生负面影响,有效增加生产收益,节水节氮潜力大;在不施有机肥条件下,黄瓜生育期内控制根层土壤溶液N浓度150mg N L<-1>的处理,可使当季化学氮肥用量降低63.7%-75.6%,平均降低69.7%,水分投入减少19.0-27.9%,平均降低23.5%。
在冬季低温时期,在推荐施肥基础上施用秸秆,能显著提高11月至次年2月冬季低温时期的地温0.50-0.53℃,表施秸秆使20-100 cm土层根量比传统管理增加21%,平均增产7.2%(1.7%-11.8%);秸秆翻耕入土可使20-100 cm土层根量比传统管理增加42%,使0-90c m土壤Nmin残留平均降低31%。
在优化氮肥用量的基础上施用饼肥或添加有机活性试剂可抑制土壤根结线虫的发生,与传统氮素处理相比,后期根结线虫侵染病情指数分别下降11.1和43.3个百分点,产量分别增加53.0%和122.3%,并且,添加活性试剂后,黄瓜的干物质生物量和氮素吸收比传统增加了96.5%和94.6%。此外,只优化氮肥用量不添加有机活性试剂的处理产量低于在优化氮肥用量的基础上添加有机活性试剂处理。
在洋葱上运用根层水分、氮素平衡调控技术,可使氮素用量降低到传统用量的34.1%,深层土壤(20-70cm)根长密度增加了72.0%,在不影响产量的同时,0-60cm土层氮素表观损失量和土壤N<,min>残留量仅分别为传统处理的23.1%和53.9%,降低了环境污染风险。
综合以上试验结果,以土壤-蔬菜体系氮素平衡为核心、以根层水分、氮素调控为手段、兼顾根结线虫病害防治和低温障害克服的日光温室高产黄瓜氮素养分综合管理技术体系以及以土壤-蔬菜体系氮素平衡为核心、以根层水分、氮素调控为手段的露地高产洋葱氮素养分管理技术在不改变原有栽培方式的基础上,可在保证蔬菜产量的同时,大幅度降低当前生产的氮肥投入,有着良好的经济和生态效益。但需要进一步验证合适的根层土壤溶液氮素供应强度以及优化饼肥的用量。