第一章  文獻(xiàn)綜述

我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)起步較晚，直到 20 世紀(jì) 80 年代日光溫室和塑料大棚才逐漸應(yīng)用和推廣。2000 年以后，我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)面積迅速增加。到 2011 年底，設(shè)施農(nóng)業(yè)面積已超過(guò) 400×104 hm2(李俊等  2013)，是世界上設(shè)施面積最大的國(guó)家(毛罕平  2007)，其中設(shè)施蔬菜的面積大于 95%(張志斌  2008)，并仍以每年 10%的速度迅速增加(喻景權(quán)  2011)。西北地區(qū)設(shè)施農(nóng)業(yè)面積占全國(guó)的 8%(李俊等  2013)，是我國(guó)設(shè)施蔬菜的主要產(chǎn)區(qū)之一。近年來(lái)，日光溫室迅速增加，是我國(guó)蔬菜栽培的主要形式(閔炬等  2009)，成功解決了北方冬春低溫制約蔬菜生產(chǎn)的問(wèn)題，使蔬菜可以實(shí)現(xiàn)周年生產(chǎn)。對(duì)設(shè)施蔬菜的研究，我國(guó)取得了大量成果，主要涉及蔬菜栽培技術(shù)、育種和設(shè)備等方面，對(duì)設(shè)施蔬菜合理水肥管理方面的研究也取得了一定進(jìn)展。設(shè)施農(nóng)業(yè)已成為我國(guó)農(nóng)業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè)，蔬菜年均總產(chǎn)值超過(guò)了 7000 億元(張真和等  2010;  張真和等  2005)，隨著設(shè)施蔬菜栽培面積的不斷增加，技術(shù)水平不斷提高。 我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)主要采用的模式有：拱棚、塑料大棚、日光溫室等，以日光溫室和塑料大棚最為普遍，發(fā)展速度也最快(李亞敏等  2008)。然而，我國(guó)溫室水肥管理技術(shù)水平相對(duì)較低，配套設(shè)備質(zhì)量差，多數(shù)菜農(nóng)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定水肥用量。

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第二章  選題依據(jù)和研究思路 

2.1 選題依據(jù) 

近年來(lái)日光溫室蔬菜在西北地區(qū)栽培面積不斷增加，蔬菜栽培給農(nóng)民帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。目前，農(nóng)民多采用“大水大肥”的粗放式管理方法，這不僅增加了投入成本，降低了經(jīng)濟(jì)效益，而且造成了土壤退化、環(huán)境污染、蔬菜產(chǎn)量和品質(zhì)下降等一系列問(wèn)題。因此，查明日光溫室蔬菜栽培系統(tǒng)土壤養(yǎng)分的累積和平衡狀況，可為進(jìn)一步研究不同栽培年限土壤供氮能力和制訂合理的施肥方案提供理論依據(jù)。 在蔬菜生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程氮素的作用不容忽視。與其他經(jīng)濟(jì)作物相比，蔬菜對(duì)氮素的需求量相當(dāng)高。然而，溫室氮素的投入量是蔬菜需求量的 5~10 倍。過(guò)量施氮并未給菜帶來(lái)高效益，反而降低了蔬菜品質(zhì)和氮肥利用效率。一些地區(qū)氮肥利用率甚至不足10%。 植物吸收的氮素同時(shí)來(lái)源于肥料氮和土壤氮素，來(lái)源于土壤的氮素可達(dá) 50%，甚至高達(dá) 70%。然而，土壤中的氮素 95%以上以有機(jī)態(tài)氮形式存在，只有經(jīng)過(guò)微生物礦化過(guò)用轉(zhuǎn)化成無(wú)機(jī)態(tài)氮才能被植物直接吸收利用，作物吸收的氮約有 40%來(lái)源于可礦化氮。因此，土壤供氮能力是蔬菜高產(chǎn)的重要保障。目前，土壤氮素礦化特性的研究主要集中于農(nóng)田土壤、林地和草地，日光溫室土壤尚缺乏研究。研究不同栽培年限日光溫室土壤供氮能力對(duì)提高氮肥利用效率和確定合理的施氮量尤為重要。

2.2 研究方法、內(nèi)容和技術(shù)路線 

本研究以陜西楊凌示范區(qū) 13 個(gè)新建日光溫室為研究對(duì)象，自日光溫室建棚開(kāi)始（2009 年），連續(xù)四年調(diào)查了溫室施肥狀況，評(píng)價(jià)了不同栽培年限日光溫室系統(tǒng)養(yǎng)分平衡狀況；采集了土壤樣品，測(cè)定了土壤養(yǎng)分含量，評(píng)價(jià)了土壤養(yǎng)分累積特性；進(jìn)一步采用長(zhǎng)期間歇好氣培養(yǎng)法及生物耗竭試驗(yàn)等方法研究了栽培年限、溫度及水分等對(duì)土壤氮礦化特性的影響；最后通過(guò)田間試驗(yàn)比較了減量施肥及灌水對(duì)番茄產(chǎn)量、土壤養(yǎng)分累積和氮素平衡狀況的影響。具體研究?jī)?nèi)容包括： （1）不同年限日光溫室土壤養(yǎng)分平衡與累積特性研究 自建棚開(kāi)始連續(xù)四年定點(diǎn)調(diào)查陜西楊凌新建日光溫室的蔬菜產(chǎn)量、施肥種類和數(shù)量。并于年番茄收獲后測(cè)定土壤速效磷、速效鉀、有機(jī)質(zhì)、全氮及礦質(zhì)氮含量等指標(biāo)，以定量評(píng)價(jià)土壤養(yǎng)分平衡和累積狀況。 （2）不同年限日光溫室土壤氮素礦化特性研究 以連續(xù)定點(diǎn)監(jiān)測(cè)試驗(yàn)結(jié)果為依據(jù)，從中隨機(jī)抽取不同年限溫室土壤樣品。采用長(zhǎng)期好氣間歇淋洗法研究了不同年限和不同土層溫室土壤氮礦化累積量，并建立礦化勢(shì)模型，以評(píng)價(jià)不同年限土壤供氮能力的變化。

第三章   不同年限日光溫室土壤養(yǎng)分平衡與累積特性研究............. 15 

3.1  前言 ...................... 15 
3.2  材料與方法 ............. 16
3.3  結(jié)果與討論 ......... 17
3.4  結(jié)論 ........... 22 
第四章   不同年限日光溫室土壤氮素礦化特征研究 ......................... 23 
4.1  前言 ............. 23 
4.2  材料與方法 ........... 24
第五章   溫度對(duì)不同年限日光溫室土壤氮素礦化特性的影響 .................... 30 
5.1  前言 ......... 30 
5.2  材料與方法 .................... 30

第八章  水肥減量對(duì)日光溫室番茄產(chǎn)量及土壤養(yǎng)分累積的影響 

8.1 前言

近年來(lái)我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展迅速，2011 年底全國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)面積已超過(guò) 400×104 hm-2(李俊等  2013)，居世界首位。日光溫室蔬菜栽培是我國(guó)北方地區(qū)發(fā)展新型農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的主要模式，雖然日光溫室面積僅為全國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)面積的 20%，卻生產(chǎn)了全國(guó)近 40%的蔬菜，且 90%以上由冬季日光溫室提供(李天來(lái)  2004)。然而，蔬菜給農(nóng)戶帶來(lái)可觀經(jīng)濟(jì)效益(張雪艷等  2011)的同時(shí)，由于缺乏完善的養(yǎng)分管理技術(shù)支撐，過(guò)量施肥問(wèn)題日益突出。 日光溫室栽培是具有中國(guó)特色的設(shè)施栽培方式，集約化程度高，水肥過(guò)量問(wèn)題尤為突出(Gao et al. 2012;  徐福利等  2003)。尤其在 4~8 月份，溫室內(nèi)溫度高、集中大量施用氮肥且頻繁灌溉，造成氮素大量損失。Ju 等(2006)發(fā)現(xiàn)溫室 0~180  cm 土層土壤硝態(tài)氮累積量為 494~8311 kg ha-1，顯著高于農(nóng)田（148~1790 kg hm-2）和果園（260~4836 kg hm-2）。我們?cè)谘芯繀^(qū)域連續(xù)兩年監(jiān)測(cè)日光溫室土壤養(yǎng)分的變化特征發(fā)現(xiàn)，建棚時(shí)移去表層（0~90  cm）土，溫室內(nèi)耕層土壤養(yǎng)分含量較低，而在大量有施用有機(jī)肥和化肥后土壤養(yǎng)分迅速累積。溫室栽培兩年后，  0~20 cm 土壤速效磷含量種植前為 11 mg kg-1，第一年和第二年分別增加到 65 mg kg-1和 121 mg kg-1(Gao et al. 2012).

8.2 材料與方法

試驗(yàn)在黃土高原南部陜西楊凌的設(shè)施蔬菜栽培基地進(jìn)行，研究區(qū)概況見(jiàn) 3.2.1。2011年 10 月選擇位于楊凌區(qū)大寨鎮(zhèn)龍?chǎng)魏献魃绲牡?59 號(hào)日光溫室進(jìn)行田間試驗(yàn)，該溫室建于2010 年，溫室長(zhǎng) 90 m，寬 6.5 m。試驗(yàn)前溫室 0~20 cm 土層土壤有機(jī)質(zhì)含量為 10.7 g kg-1，土壤礦質(zhì)氮、速效磷和速效鉀含量分別為 20.2、70.3 和 198.2 mg kg-1。 試驗(yàn)設(shè)置 3 個(gè)處理，即常規(guī)水肥（FW）、配方水肥 1（FW1）、配方水肥 2（FW2），其中 FW 處理施肥量為調(diào)查的當(dāng)?shù)?260 個(gè)日光溫室番茄肥料用量的平均值，配方水肥處理施肥量根據(jù)土壤養(yǎng)分測(cè)定結(jié)果及作物產(chǎn)量水平計(jì)算；FW 處理灌水量為農(nóng)戶習(xí)慣用量，配方水肥處理灌水量依據(jù)番茄的需水規(guī)律以及番茄生長(zhǎng)期間土壤水分狀而況確定。2011 年及 2012 年各處理肥料及灌水量見(jiàn)表 8-1。同時(shí)，在該溫室選擇農(nóng)民管理區(qū)域作為對(duì)照，即農(nóng)戶區(qū)（FP）。
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第九章  主要結(jié)論、創(chuàng)新點(diǎn)及進(jìn)一步研究問(wèn)題

（1）連續(xù) 4 年定點(diǎn)監(jiān)測(cè)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，黃土高原南部新建日光溫室土壤每年氮、磷和鉀的平均投入量分別為 1804、1565 和 1779 kg hm-2，其中來(lái)源于有機(jī)肥的氮、磷、鉀分別占相應(yīng)養(yǎng)分投入總量的 64%、58%和 53%；氮、磷、鉀的表觀盈余量為 1275、1437和 930 kg hm-2；  隨溫室栽培年限的延長(zhǎng)，耕層土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、速效磷和速效鉀含量隨之明顯增加，其中栽培 2 年后土壤速效磷及速效鉀含量已達(dá)到了較高或極高水平，說(shuō)明研究區(qū)域溫室過(guò)量施用磷、鉀肥問(wèn)題突出。建議研究地區(qū)溫室在適量施用有機(jī)肥條件下，應(yīng)適當(dāng)降低化肥用量，以緩解土壤速效養(yǎng)分和鹽分等的大量累積；隨著溫室栽培年限的延長(zhǎng)，土壤剖面硝態(tài)氮累積量顯著增加。雖然研究地區(qū)井水的硝酸鹽含量平均值低于 GB5749—2006 標(biāo)準(zhǔn)限值，但隨著溫室栽培年限的增加，硝酸鹽向深層土壤淋溶及進(jìn)入地下水的風(fēng)險(xiǎn)值得關(guān)注。（2）長(zhǎng)期礦化培養(yǎng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，隨著新建日光溫室栽培年限的增加，不僅增加了0~20cm 土壤可礦化氮數(shù)量，，同時(shí)也使 20～40 cm 土層土壤氮礦化量明顯增加；不同土層土壤氮礦化勢(shì)與相應(yīng)土層土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量間存在顯著的線性關(guān)系，土壤有機(jī)質(zhì)含量每增加 1g  kg-1，0~20  cm 及 20~40  cm 土層土壤氮礦化勢(shì) N0分別增加 22.63 及8.41mg  kg-1。隨著栽培年限的增加，溫室土壤供氮能力顯著提高，因此，在研究地區(qū)日光溫室氮素管理中應(yīng)適當(dāng)降低化學(xué)氮肥用量，以避免過(guò)量施用氮素問(wèn)題。

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參考文獻(xiàn)（略）

本文編號(hào)：133349