不同施肥处理对温室葡萄园土壤速效养分含量的影响.pdf

2018 年11 月 Nov.2018第36 卷 第11 期 Vol. 36 No. 11 张兴国 doi：10. 3969 j.issn.1674-8530.18.1218 不 同 施 肥 处 理 对 温 室 葡 萄 园 土 壤 速 效 养 分 含 量 的 影 响 张兴国 1 ，胡笑涛 1* ，冉辉 1 ，杜斌 1 ，郝哲 2 ，弓俊武 3 （1.西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室，陕西杨凌712100；2.陕西省 榆林市农垦农业技术服务站，陕西榆林719000；3.陕西省榆林市鱼河农场，陕西榆林 719000） 摘 要 ：为了研究不同施肥处理对温室葡萄园土壤速效养分含量的影响，以早熟“6-12”葡萄为研 究对象，在陕北风沙区开展了不同施肥处理的田间试验.以传统沟灌施肥为对照，同时设置滴灌 施肥处理，设置高肥T1、中肥T2、低肥T33个水平，滴灌灌水量相同.结果表明：不同施肥处理对 温室葡萄园不同时期土壤速效养分含量变化的差异具有统计学意义.在葡萄新梢生长期，处理 T2的（0， 50cm土层中速效氮质量比最大，有利于该时期葡萄植株的营养生长，为后期积累产 量提供良好基础.在葡萄果实膨大期和着色成熟期，（0， 50cm土层中速效磷和速效钾质量比最 大的为处理T2，对葡萄增产提质具有显著的促进作用.综上所述，滴灌中肥处理T2为适宜本地 区温室葡萄栽培的有效施肥方式.另外，研究发现“大水大肥”的传统灌溉施肥方式会导致更多 肥效流失，养分向深层土壤迁移，污染地下水，破坏生态环境. 关 键 词 ：温室葡萄；施肥；土壤；速效养分；滴灌 中 图 分 类 号 ：S628；S274.1 文 献 标 志 码 ：A 文 章 编 号 ：1674-8530 （2018 ）11-1187-06张 兴 国 ， 胡 笑 涛 ， 冉 辉 ， 等. 不同施肥 处理对温室葡 萄园 土壤 速 效 养分 含量的 影响 J . 排灌 机械 工程 学报 ， 2018 ， 36 （11 ） ： 11871192.ZHANGXingguo ，HUXiaotao ，RANHui ，etal.Effectsoffertilizationtreatmentsonavailablenutrientcontentsinsoilofgreenhouse vineyard J .Journalofdrainageandirrigationmachineryengineering （JDIME ） ，2018 ， 36 （11 ） ： 11871192. （inChinese ） 收 稿 日 期 ：2018-05-15； 修 回 日 期 ：2018-06-05； 网 络 出 版 时 间 ：2018-07-19 网 络 出 版 地 址 ：http： kns.cnki.net kcms detail 32.1814.TH. 20180719.1104. 040.html 基 金 项 目 ：陕西省科技统筹创新工程计划项目（2016KTZDNY-01-05）；“十三五”国家重点研发计划项目（2017YFD0201508） 第 一 作 者 简 介 ：张兴国（1993），男，安徽亳州人，硕士研究生（1064054072qq.com），主要从事节水灌溉新技术研究. 通 信 作 者 简 介 ：胡笑涛（1972），男，河南南阳人，教授，博士生导师（huxiaotao11nwsuaf.edu.cn），主要从事节水灌溉理论与技术研究. Effectsoffertilizationtreatmentsonavailablenutrientcontents insoilofgreenhousevineyard ZHANGXingguo 1 ，HUXiaotao 1* ，RANHui 1 ，DUBin 1 ，HAOZhe 2 ，GONGJunwu 3 （1.KeyLaboratoryofAgriculturalSoilandWaterEngineeringinAridandSemiaridAreas，MinistryofEducation，NorthwestAFUni- versity，Yangling，Shaanxi712100，China；2.AgricultureandReclamationTechnicalServiceStationofYulinCity，Yulin，Shaanxi 719000，China；3.YuheFarmofYulinCity，Yulin，Shaanxi719000，China） Abstract：Inordertostudyeffectsoffertilizationtreatmentonavailablenutrientcontentsinsoilof greenhousevineyard，afieldexperimentwascarriedouton6-12precociousgrapeinthewind- sandareaofnorthernShaanxi.Thetraditionalfertilizationwasasacontrol，whiledripirrigationfertili- zationtreatmentsweredesigned，includingthreefertilizationlevelssuchasT1 （930 kg hm 2 ），T2 （840kg hm 2 ），andT3（750kg hm 2 ）atthesamedripirrigationquota.Theresultsshowthatthe effectsoffertilizationtreatmentonavailablenutrientcontentinthesoilofgreenhousevineyardindiffe- rentgrowthperiodshavestatisticalsignificance.Duringtheshootgrowthperiod，theavailablenitrogen 排 灌 机 械 工 程 学 报 第36 卷 contentin0-50cmsoillayerinT2isthehighest，whichisfavorabletothevegetativegrowthofgrape plantsinthisperiod.Inthefruitenlargementandcoloringmaturityperiods，theavailablephosphorus andpotassiumcontentsin0-50cmsoillayerarethehighestinT2，whichhasasignificanteffecton promotinggrapeyieldandquality.Insummary，thefertilizationT2indripirrigationisasuitablefertili- zationmethodtogreenhousegrapecultivationinthisregion.Inaddition，thetraditionalfertigationme- thodofbigfloodandbigfertilizercanleadtoevenmorelossoffertilizerefficiency，nutrientmigration todeepersoils，pollutionofgroundwater，anddestructionoftheecologicalenvironment. Keywords：greenhousegrape；fertilization；soil；availablenutrients；dripirrigation在农业生产中，土壤是作物生长和发育的基 础 1 ，是最重要的生产资料 2 .土壤速效氮、速效 磷、速效钾含量反映短期内土壤对作物的供肥能 力，是植物所需三大基本元素的直接来源，对当季 作物产量和品质具有重要影响 3-4 .大量研究成 果 4-5 表明，受到自然条件、人工灌溉施肥等因素的 影响，土壤中速效养分含量具有明显的时空变异特 征.王宪奎等 2 研究表明，不同施肥处理对土壤速 效养分含量具有显著的影响，施肥可以提高土壤中 速效氮、速效磷、速效钾含量；周德霞等 6 研究表 明，随着莴苣生育期推进，在相同的灌水施肥条件 下，土壤中速效氮含量平稳变化，速效磷含量呈现 先升高后降低的趋势，速效钾含量则持续下降；陈 康等 7 研究指出，土壤中速效氮和速效钾的运移能 力大于速效磷的运移能力，灌溉施肥方式对养分在 土壤剖面的移动影响显著. 前人对于土壤速效养分含量的研究工作，主要集 中在大区域的时空动态变化 1， 5 和作物在特定时期 土壤中的养分含量 4 方面，对不同施肥用量情况下， 尤其对温室果树不同施肥处理条件下土壤速效养分 含量的变化研究较少. 文中通过对不同施肥处理条件 下温室葡萄园土壤速效养分含量进行分析，以期得出 适宜本地区温室葡萄栽培的合理施肥用量. 1 材 料 与 方 法 1.1 试 验 点 简 介 试验于2017年2月8日至2017年6月11日 进行，地点位于陕西省榆林市鱼河镇鱼河农场，108 58 E， 37 49 N，气候类型为典型的大陆性边缘季风 气候.该地年平均日照时数为2893.5h，且58月 日照较多，12月次年2月较少，年平均气温为8.3 ，年平均降水量为365. 7mm，多集中在夏季；土壤 类型为风沙土，1m土层内，部分物理性质和肥力状 况：土壤容重为1.64g cm 3 ，田间持水量为13，速 效氮、速效磷、速效钾的质量比分别为30. 39，4. 07， 163. 47mg kg. 试验葡萄品种为早熟5年生“6-12”， 温室大棚东西走向， 长70m， 宽9m； 葡萄采用宽窄行 种植方式， 大行宽1. 0m，小行宽0. 5m，每行栽植14 株葡萄， 株距为0. 6m. 温室揭棚时间为2017年1月5 日， 同时开始进行人工升温. 试验期间，温室内日平均 温度t ad 和相对湿度RH情况如图1所示. 图1 葡萄全生育期温室内日平均温度和相对湿度 Fig.1 Dailyaveragetemperatureandrelativehumidityinwhole growthperiodofgreenhousegrape 1.2 试 验 方 法 试验以传统沟灌施肥为对照（CK），灌水施肥时 间和用量按照当地农民以往经验确定，同时，设置 滴灌施肥处理，参照当地丰产葡萄园施肥量，设置 高肥（T1， 930kg hm 2 ）、中肥（T2， 840kg hm 2 ）和低 肥（T3，750 kg hm 2 ）3个水平，N，P，K的比例为 1.0 0. 61.2.施肥分3个时期进行，即萌芽期和抽 蔓期占总施肥量的20、花期和果实膨大期占 60、着色成熟期占20，折算为液态肥数量按灌 水次数平均随水滴灌施入田间，全生育期共施肥7 次.滴灌处理灌水量相同，统一采用土壤水分上限 与下限控制，上限均为田间持水率，下限在萌芽期、 抽蔓期和着色成熟期采用65田间持水率，花期和 果实膨大期采用70田间持水率；计划湿润层深度 为50cm，滴灌湿润比为80.灌水定额 8 为 M0.1（ f - 0 ）Hp ， 式中：M为灌水定额，mm； f 为田间持水率，； 0 1188 第11 期 张 兴 国 ， 等 不 同 施 肥 处 理 对 温 室 葡 萄 园 土 壤 速 效 养 分 含 量 的 影 响 为土壤水分下限，；H为计划湿润层深度，m；p为 滴灌湿润比，； 在数值上等于土壤容重，量纲一. 灌水时间按照各处理小区是否到达下限确定， 所有处理同时灌水.滴灌施肥设备由陕西杨凌示范 区秦川节水公司生产，采用压差式施肥罐，滴灌管 内径为20mm，滴头间距为30cm，滴头流量为4L h，滴灌管沿葡萄种植行向布置，与葡萄植株根部距 离为25cm.各处理全生育期内总灌水量、施肥量见 表1，表中I，F分别为灌水量、施肥量. 表1 各 处 理 全 生 育 期 内 总 灌 水 量 和 施 肥 量 Tab. 1 Totalirrigationandfertilizationquotasduring wholegrowthperiod 处理 I （m 3 hm -2 ） F （kghm -2 ） T1 3810 930 T2 3810 840 T3 3810 750 CK 6000 1125 1.3 测 定 项 目 与 计 算 方 法 分别在萌芽前（2月8日）、新梢生长期（4月3 日）、果实膨大期（5月10日）、着色成熟期（6月11 日）用土钻取土样，每个处理随机选3个取样点，深 度为1m，每10cm取1个样，取样完成后分别将同 一处理3个取样点中相同土层的土样混合均匀，风 干、磨细用于养分测定.测定土壤速效氮（包括硝态 氮和氨态氮）质量比含量，其中硝态氮采用紫外分 光光度法测定，氨态氮采用靛酚蓝比色法测定；采 用钼锑抗比色法测定土壤速效磷质量比含量，采用 火焰光度计法测定土壤速效钾质量比含量. 在葡萄采收期，对各处理随机选取并采摘6株 葡萄的果穗进行称量，并算出其单株平均产量，按 照各试验小区面积和栽培株数，换算为单位面积产 量（kg hm 2 ）. 在果实采收期，每个处理随机摘取30颗果粒进 行其营养品质测定，并取其平均值作为最终结果. 利用手持式折光仪对果实可溶性固形物含量进行 测定，果实可溶性糖含量采用蒽酮比色法进行测 定，用NaOH滴定法测定果实可滴定酸含量，果实 VC质量比采用二氯靛酚钠滴定法测定. 1.4 数 据 处 理 采用MicrosoftExcel2013进行数据计算；利用 SPSS19. 0进行方差分析； 利用Sigmaplot12. 0绘图. 2 结 果 与 分 析 2.1 不 同 施 肥 处 理 对 葡 萄 产 量 和 品 质 的 影 响 表2为各处理的产量和品质结果，表中Y， ， R vc 分别为产量、体积百分比含量、VC质量比.由表 可见，对于葡萄产量，处理T2分别与T1，CK之间的 差异具有统计学意义，其余各处理之间差异不具有 统计学意义.滴灌施肥条件下，随着施肥量增加，葡 萄产量呈现先增加后降低的趋势；不同施肥处理对 果实可溶性固形物和可溶性糖含量存在显著的影 响，随着施肥量增加均先增加后降低；对照CK条件 下的果实可溶性固形物和可溶性糖含量最低，说明 滴灌施肥有利于果实含糖量积累.果实可滴定酸含 量在滴灌施肥条件下随着施肥量增加先降低后增 加，在处理T3时达到最大，并且与处理T2的差异 具有统计学意义.对于果实VC质量比，滴灌施肥条 件下，不同施肥处理之间差异具有统计学意义，随 着施肥量增加，果实VC质量比逐渐减小，说明过多 的施肥量不利于果实VC含量积累. 表2 各 处 理 产 量 和 品 质 结 果 Tab. 2 Yieldsandqualityofgrapeinvarioustreatments 处理 Y （kghm 2 ） 可溶性固形物 可溶性糖 可滴定酸 R vc （10 -2 mgg -1 ） T1 25582. 23bc 12. 07b 6.84c 0. 98ab 4. 67c T2 28558. 72a 14. 3a 9. 34a 0.85b 5. 67b T3 26869. 67ab 12. 2b 7. 99b 1. 05a 8. 23a CK 25500. 23bcd 10. 04c 6. 75c 1. 03ab 4.87c 2.2 不 同 施 肥 处 理 对 土 壤 速 效 养 分 含 量 的 影 响 2. 2.1 对土壤速效氮质量比的影响 通过根钻取样结果发现，葡萄根系主要集中在 050cm土层内，因此将土壤养分划分为上层（0， 50cm和下层（50，100cm两部分进行分析.图2 为不同施肥处理下土层速效氮质量比R N .由图2a 可见，在2月8日，（0， 50cm土层内对照CK的速 效氮质量比最高，处理T3的最低，两者之间差异具 有统计学意义；之后各处理的土壤速效氮质量比逐 渐增大，至4月3日均达到峰值，其中处理T2的质 量比最大，除处理T2和T3之外，其余各处理之间 差异不具有统计学意义；5月10日，经过葡萄持续 的旺盛发育期之后，土壤速效氮被大量消耗，此时 对照CK的质量比最大，与处理T3差异具有统计学 意义；至6月11日，各处理土壤速效氮质量比均有 一定程度回升，这是因为5月10日之后，葡萄植株 的营养生长减慢，对氮素需求减弱，此时对照CK的 质量比最高，并且与处理T1，T3差异具有统计学意 义，其余各处理之间差异不具有统计学意义.通过 图2b可见，在4个时期内，各处理（50，100cm土 层中速效氮质量比的变化趋势与（0， 50cm土层的 1189 排 灌 机 械 工 程 学 报 第36 卷 基本保持一致，但各处理质量比大小顺序存在差 异. 在4月3日，（50，100cm土层中速效氮质量比 最大的为对照CK，但与其他处理之间差异不具有统 计学意义；随后各处理的质量比均开始不同程度减 小，至5月10日达到极小值，此时处理T1的质量比 最大，对照CK的最小，两者差异具有统计学意义； 至6月11日，各处理土壤速效氮质量比开始回升， 其中对照CK的变化幅度最为明显，并且与处理T1， T2，T3差异具有统计学意义. 图2 不同施肥处理下土层速效氮质量比 Fig. 2 Availablenitrogencontentinsoillayerindifferent treatments 2. 2. 2 对土壤速效磷质量比的影响 图3为不同施肥处理下土层速效磷质量比R P . 由图3a可见， 2月8日，在（0， 50cm土层内，各处 理中速效磷质量比最大的是处理T1的，T3最小，两 者之间差异具有统计学意义；之后各处理速效磷质 量比均有所增大，并在4月3日达到极大值，此时对 照CK的质量比最大，T3最小，除对照CK和处理 T1之间差异不具有统计学意义之外，其他各处理之 间差异均具有统计学意义；至5月10日，处理T2速 效磷质量比较之前继续增大，但其他各处理均表现 为减小的趋势，此时处理T2的质量比最高，其次为 T1的，两者与T3，CK差异均具有统计学意义；之后 到6月11日，各处理相较5月10日均有不同程度 减小，其中处理T2的速效磷质量比最大，其次为T1 的，两者分别与处理T3和对照CK差异具有统计学 意义.由图3b可知，在（50，100cm土层中，从2月 8日到5月10日，各处理速效磷质量比均表现为不 同程度地持续增大，并在5月10日达到最大值，此 时对照CK的质量比最高，处理T2的最小，两者差 异具有统计学意义；随后各处理速效磷均开始降 低，到6月11日达到极小值，此时对照CK的质量 比最大，处理T3的质量比最小，两者之间差异具有 统计学意义. 图3 不同施肥处理下土层速效磷质量比 Fig. 3 Availablephosphoruscontentinsoillayerindifferent treatments 2. 2. 3 对土壤速效钾质量比的影响 图4为不同施肥处理下土层速效钾质量比R K . 图4 不同施肥处理下土层速效钾质量比 Fig. 4 Availablepotassiumcontentinsoillayerindifferent treatments 从图4a可见，在（0， 50cm土层中，对照CK在 1190 第11 期 张 兴 国 ， 等 不 同 施 肥 处 理 对 温 室 葡 萄 园 土 壤 速 效 养 分 含 量 的 影 响 2月8日速效钾质量比最大，处理T1，T2，T3之间差 异不具有统计学意义；至4月3日，处理T2的质量 比最大，并且与T1，T3的差异具有统计学意义；随 后各处理质量比均有一定程度减小，至5月10日达 到极小值，此时处理T2的质量比最大，T3的最小， 两者之间差异具有统计学意义；至6月11日，处理 T2，T3的速效钾质量比相较5月10日有较大幅度 增大，处理T1、对照CK相较5月10日有一定程度 减小.根据图4b可知，在（50，100cm土层中，各处 理在2月8日的速效钾质量比差异不具有统计学意 义；在4月3日，对照CK的质量比最高，并且与其 余各处理之间差异均具有统计学意义；到5月10 日，处理T1的质量比最大，其次为对照CK的，T3 的最小；之后到6月11日，处理T1，T2，T3的质量比 相较5月10日均有不同幅度增大，此时处理T2的 质量比最大，对照CK的最小，T2，T3均与T1和对 照CK差异具有统计学意义. 3 讨 论 氮素对维持植物健康发育、促进植物营养生长 和生物量累积具有重要作用 9 .试验发现，在葡萄 的新梢生长期，（0， 50cm土层中速效氮质量比最 大的为处理T2的，处理T3的最小；在（50，100cm 土层中对照CK的质量比最大，处理T3的最小，由 于此时期葡萄营养生长旺盛，需要吸收大量的氮 素，因此耕层土壤中速效氮质量比较大的处理T2 的葡萄长势更好，能够为葡萄后期的高产提供良好 基础，这与表2中的结果一致.果实膨大期，（0， 50 cm土层中速效氮质量比最大的为对照CK的，处理 T3的最小；在（50，100cm土层中，处理T1的质量 比最大，对照CK的最小，此时期为葡萄产量形成的 关键期，葡萄植株由前期主要进行营养生长转变为 主要进行生殖生长，结合表2中试验结果可知，对照 CK的产量最低，说明氮肥过量会导致葡萄营养生 长时间延长，抑制葡萄生殖生长，导致葡萄产量下 降，这与魏斌等 9 的研究结果一致.另外，由图2b 可知，在着色成熟期，对照CK在（50，100cm深层 土壤中的速效氮质量比显著大于滴灌处理的，说明 传统灌溉施肥方式不仅无法使氮肥得到充分利用， 还会导致更多的氮素向下层土壤迁移，污染地下 水，破坏生态环境. 磷素对作物品质和产量的形成具有重要的作 用 10-13 .试验发现，在葡萄果实膨大期，（0， 50cm 土层中速效磷质量比最大的是处理T2的，处理T3 和对照CK的质量比较小，在（50，100cm土层中 对照CK的质量比最大，处理T3的最小，此时期耕 层土壤速效磷质量比较大的处理T2有利于葡萄产 量的形成.在着色成熟期，（0， 50cm土层中速效磷 质量比最大的是处理T2，对照CK质量比最小，在 （50，100cm土层中对照CK的质量比最大，该时 期处理T2的耕层土壤较高的含磷量有利于提高葡 萄品质，这与表2反映的情况基本一致. 钾肥对果实含糖量的积累具有重要的促进作 用.试验发现，在葡萄果实膨大至成熟期间，（0， 50 cm土层中速效钾质量比最大的是处理T2，对照CK 的质量比较小，因此在处理T2条件下，葡萄果实含 糖量显著高于其他处理的. 4 结 论 不同施肥处理对温室葡萄园不同时期土壤速 效养分含量变化的差异具有统计学意义.在葡萄新 梢生长期，中肥处理T2（0， 50cm土层中速效氮质 量比最大，有利于该时期葡萄植株的营养生长；在 葡萄果实膨大期和着色成熟期，（0，50cm土层中 速效磷和速效钾质量比最大的为中肥处理T2，对促 进葡萄增产提质具有显著的作用；“大水大肥”的传 统灌溉施肥方式会导致肥效流失，养分向深层土壤 迁移，污染地下水，破坏生态环境. 参 考 文 献 （References ） 1 张婵婵，张瑞芳，张建恒，等.高阳县农田土壤速效 养分空间变异特征研究J.中国生态农业学报， 2013， 21（6）： 758-764. 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