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设施菜田化肥用量过大、氮磷钾施用不平衡、有机肥用量不合理、施肥方法不当等现象十分突出，由此导致了菜田土壤肥力非均匀化、化肥利用率下降、菜田生态环境质量下降、蔬菜产品安全性降低等一系列较为严重的问题。迄今为止，设施菜田的研究工作主要集中在不同肥料用量下作物养分吸收、土壤养分累积、养分运移等单一过程方面，迫切需要全面了解和定量研究养分循环的整个过程。为研究设施菜田土壤-蔬菜系统养分循环与平衡过程，于2009年至2011年在天津市西青区开展田间定位试验，研究了芹菜-番茄轮作体系下有机无机肥料配合施用对设施菜田土壤氨挥发、N2O排放、养分淋失、作物养分吸收、作物产量等过程的影响。田间试验共设置8个处理，分别为不施氮、（4/4）化肥氮+（0/4）猪粪氮、（3/4）化肥氮+（1/4）猪粪氮、（2/4）化肥氮+（2/4）猪粪氮、（1/4）化肥氮+（3/4）猪粪氮、（2/4）化肥氮+（1/4）猪粪氮+（1/4）秸秆氮、（2/4）化肥氮+（2/4）秸秆氮和农民习惯施肥处理，除不施氮和农民习惯施肥处理外，其余处理等氮等磷等钾。采用通气法测定氨挥发，应用密闭箱-气相色谱法监测N2O排放，利用田间原位淋溶装置测定养分淋溶损失。研究取得的主要进展如下：1.有机无机肥料配合施用对设施菜田土壤氨挥发的影响设施芹菜和番茄施基肥后2～3d出现土壤氨挥发高峰，至施基肥后8～10d接近不施氮处理水平；追肥（施肥与灌溉同步）第1d出现氨挥发峰值，至追肥后第10～11d接近不施氮处理水平。土壤氨挥发受温度影响显著，各处理土壤氨挥发速率与5cm土层温度之间总体上呈显著相关，相关系数在0.37～0.67之间。土壤氨挥发主要发生在温度较高的番茄季，番茄季各处理土壤氨挥发总量是芹菜季的3.0倍。设施菜田大幅减施肥料的有机无机肥料配合施用模式可显著降低土壤氨挥发损失量，芹菜季和番茄季土壤氨挥发损失量较习惯施肥处理的分别降低50.0%和47.9%。等氮量投入时，施用秸秆较施用猪粪可有效降低土壤氨挥发损失，芹菜季和番茄季（2/4）化肥N+（2/4）秸秆N处理土壤氨挥发损失量较（2/4）化肥N+（2/4）猪粪N处理的分别降低32.4%和30.0%。2.有机无机肥料配合施用对设施菜田土壤N2O排放的影响设施芹菜和番茄施基肥后5～7d（灌溉后1～3d）出现土壤N2O排放通量峰值，至施肥后20d（灌溉后15～16d）接近不施氮处理水平；追肥后（施肥与灌溉同步）1d出现土壤N2O排放通量峰值，至追肥后第11d接近不施氮处理水平。芹菜季和番茄季施用基肥后20d内N2O排放量分别占当季总排放量的40%～65%，是土壤N2O主要排放期。土壤N2O排放受灌水影响较大，施用基肥后至定植灌水前各处理土壤N2O排放量逐渐降低，灌水后N2O排放通量迅速上升。各处理土壤N2O排放通量与土壤含水量之间呈显著相关，相关系数在0.43～0.72之间。土壤N2O排放受温度影响显著，各处理土壤N2O排放通量与5cm土层温度之间总体上呈显著相关，相关系数在0.40～0.58之间。土壤N2O排放主要发生在温度较高的番茄季，番茄季各处理土壤N2O总排放量是芹菜季的3.1倍。设施菜田大幅减施肥料的有机无机肥配合施用模式可显著降低土壤N2O排放量和肥料损失率，芹菜季和番茄季土壤N2O排放量较习惯施肥处理分别降低了66.3%和85.1%，肥料损失率分别降低了45.2%和74.9%。等氮量投入时，施用秸秆较施用猪粪可有效降低土壤N2O排放，芹菜季和番茄季（2/4）化肥N+（2/4）秸秆N处理土壤N2O排放量较（2/4）化肥N+（2/4）猪粪N处理分别降低了43.4%和74.2%。3.有机无机肥料配合施用对设施菜田养分淋失的影响有机无机肥料配合施用模式能显著降低渗漏水中氮素（总氮、硝态氮和铵态氮）渗漏量，渗漏水中总氮和硝态氮渗漏量较全部施用化肥处理的平均分别降低29.6%和33.0%，较习惯施肥处理的平均分别降低54.5%和55.7%；铵态氮渗漏量较习惯施肥处理的平均降低59.8%。氮素淋失主要以硝态氮为主，硝态氮淋失比例平均在80%左右。有机无机肥料配合施用模式可降低渗漏水中磷素和钾素渗漏量。设施菜田养分淋溶损失主要是氮素淋失，磷、钾淋失量很低，总氮、总磷（P）和总钾（K）淋失量平均分别为37.2、0.114和1.45kg/hm2。等氮等磷等钾条件下，有机肥替代化肥可以有效降低渗漏水中氮素（总氮、硝态氮和铵态氮）的渗漏量。4.有机无机肥料配合施用对设施菜田土壤肥力的影响芹菜收获后（2月份）从耕层到深层土壤硝态氮含量总体上呈逐渐增加的趋势，番茄收获后（6月份）土壤硝态氮含量总体上表现出表层增加、深层降低的趋势。与习惯施肥处理相比，大幅减施肥料的有机无机肥料配合施用模式处理可显著降低土壤硝态氮含量，0～20、20～40、40～60、60～80和80～100cm土层硝态氮含量较习惯施肥处理的平均分别降低34.5%、44.9%、44.7%、40.2%和34.6%。土壤速效磷含量从表层至深层表现出明显下降的趋势。与习惯施肥处理相比，大幅减施肥料的有机无机肥料配合施用模式处理可显著降低土壤速效磷含量，0～20、20～40、40～60和60～80cm土层速效磷含量较习惯施肥处理的平均分别降低21.0%、21.6%、21.1%和21.7%。施用有机肥可显著增加土壤有机质含量，第一茬～第四茬有机无机肥料配合施用模式处理0～20cm土层有机质含量较全部施用化肥处理的平均分别增加8.5%、12.2%、17.5%和24.5%（平均15.7%）。5.有机无机肥料配合施用对设施蔬菜产量、品质及养分吸收的影响与习惯施肥处理相比，大幅减施肥料的有机无机肥配合施用模式处理均能保证芹菜和番茄产量稳定，显著提高经济效益，其中（3/4）化肥氮+（1/4）猪粪氮模式处理产量和效益相对较高，较全部施用化肥处理产量和效益平均分别增加4.8%和9351元/hm2，较习惯施肥处理产量和效益平均分别增加5.1%和28431元/hm2。有机无机肥料配合施用模式处理可降低蔬菜可食部分的硝酸盐含量，较全部施用化肥处理和习惯施肥处理的平均分别降低11.3%和19.1%；有机无机肥料配合施用模式处理总体上可提高芹菜可食部分和番茄果实中的Vc含量，芹菜季较全部施用化肥处理的平均提高32.6%，番茄季平均提高6.5%。与习惯施肥处理相比，大幅减施肥料的有机无机肥配合施用模式处理总体上可以保证芹菜和番茄植株氮素累积量的稳定和提高；各处理植株磷素累积量总体上差异不明显；与习惯施肥处理相比，大幅减施肥料的有机无机肥配合施用模式处理总体上可以保证芹菜和番茄植株钾素累积量的稳定。每生产1000kg芹菜产品对N、P2O5和K2O的吸收量平均分别为1.91、0.96和5.47kg，N、P2O5和K2O吸收比例平均为1:0.52:2.93；每生产1000kg番茄产品对N、P2O5和K2O的吸收量平均分别为2.33、0.83和4.68kg，N、P2O5和K2O吸收比例平均为1:0.36:2.02。6.有机无机肥料配合施用条件下设施菜田养分平衡特征施肥是养分输入的主要途径，其比例占到总输入量的95%以上，灌溉水和种子带入的养分量所占比例低于5%。作物吸收是养分输出的主要途径，氮、磷和钾吸收量平均分别占其总输入量的49.1%、34.6%和94.3%。氮素淋溶量平均占氮素总输入量的7.7%；磷和钾淋失量极少，占其总输入量的比例均低于1%。氮素气体损失（氨挥发和N2O排放）的量较低，占氮素总输入量的比例低于5%。与习惯施肥处理相比，大幅减施肥料的有机无机肥料配合施用模式处理可显著降低土壤氮、磷和钾盈余量，有机无机肥料配合施用模式处理周年N、P2O5和K2O盈余量较习惯施肥处理的平均分别降低71.7%、75.4%和90.0%。大幅减施肥料的有机无机肥料配合施用模式处理周年钾素基本保持平衡，而周年氮素和磷素盈余仍较多，需对设施菜田氮肥和磷肥用量作进一步调整，以提高氮肥和磷肥利用效率。在本试验条件下，短期内基于产量、经济效益和环境效益的适宜有机无机肥料配合施用模式为（3/4）化肥N+（1/4）猪粪N模式处理。