文摘

本研究的目的是调查土壤灌溉和施肥处理之间的交互- n含量和垂直分布在温室番茄滴灌灌溉施肥。随机区组设计有三个复制和灌溉的治疗方法包括三个层次和三个氮肥水平。三个灌溉水平(100%)、W2 (75%)和W3 (50%)和施肥水平F1 (N240-P₂O₅120 - k₂O150公斤嗯⁻²)、F2 (N180-P₂O₅90 - k₂O112.5公斤嗯⁻²)和F3 (N120-P₂O₅60 k₂O75公斤嗯⁻²)。结果表明,动力学的土壤- N及其应对滴流灌溉施肥和N水平走向前台土壤湿润,土壤和平均- n含量与W3治疗1.23倍的W1治疗0-60厘米在移植后43天。N使用效率和水平之间的负相关肥料N和N采收率是N施肥的增加而增加。土壤肥料氮率大大大大影响- n含量。避免N通过控制浸出匹配N施肥和灌溉控制番茄N需求的关键是保持作物产量和提高氮素利用效率。

1。介绍

施肥是最有效和实用的方法来控制和提高农作物的产量和营养品质供人类食用。在当前粮食生产场景世界各地的主要种植制度,作物产量是有限的可用性的氮(N)和水资源而非作物遗传学(1]。尽管农田土壤养分的输入是需要使庄稼生长得更好,从农业地区土壤养分损失是淡水的污染的主要来源和沿海生态系统(2]。N作物的供应是由plant-available N在土壤的数量在不断增长的时候,N发布在作物生长季节土壤有机质的矿化,和N应用有机或无机肥料(3]。在一些实验中,后期施氮对籽粒产量没有影响,但是增加谷物蛋白质,增加的速度应用N末许多其他研究表明增加土壤之间的关系- n浓度和提高作物籽粒产量和蛋白质含量4- - - - - -7]。因此,通常,它们被应用在高剂量比要求。然而,已经有越来越多的潜在环境影响的担忧更高的剂量无机氮肥在农田中使用。

残积土- N很少被认为是一种N . N的滥用肥料不考虑残积土的贡献- N导致作物吸收和低N剩余的数量,从而进一步增长,那么低的深度和地下水。然后,N用于食品生产的环境后果密切相关作物N复苏。在全球使用的氮肥山区粮食产量约为75%;然而,作物的N吸收内容通常是在这个领域规模约50% (8]。N的盈余积累在土壤或可能迷失在空气、地下水和地表水通过各种途径。N的盈余是快速减少气体分子氮的形式,一氧化二氮,一氧化氮,挥发的氨、硝酸浸出,径流和侵蚀9]。

氮是植物生长的必需元素和农业投入的一个关键要素10- - - - - -12]。快速增加作物产量成为可能,当合成氮肥后成为可用的发现在20世纪早期(哈勃-博施方法13,14]。然而,N化肥使用量的增加也导致了农业生态系统N损失增加,特别是1950年代(15]。N肥全球分布很不均匀。在一些地区,过度使用氮肥,导致N污染,引起一系列问题对人类和生态健康。在世界的其他地方,遭受土壤肥力退化,减少作物产量或其他后果存在。

水和肥料的耦合效应是不明显的,可以使用更多的化肥来弥补短缺的水在有限的水资源。与此同时,通过耦合的水和肥料,N影响耗水量。但是我们仍然有限信息的影响不同的控制措施的供应水和肥料养分吸收、积累和易位。因此,本研究的目的是专注于灌溉和肥料N输入之间的关系水平和土壤- n含量和垂直分布。

2。材料和方法

2.1。实验地点

重点实验室的实验进行了在干旱地区农业水土工程,教育部(34°20′N, 108°04′E和海拔521米),中国陕西省。气候是一个温暖的温带半干旱气候区,年平均气温13°C。年平均降雨量为645毫米,其中大约70%在7月和9月之间,和年平均蒸发量1500毫米。长度、广度和实验温室的高度是76米,7.5米,2.8米,分别。土壤中重壤土纹理根据美国农业部纹理分类系统,与深,甚至来自黄土土壤剖面。

表层土(0 - 80厘米)的温室的23 - 25%田间持水量和萎蔫含水量为8.5%(所有质量含水量)。土壤样品在室温下干燥(75°C)在实验室不断渗(2 mm)的重量和消除土壤粗粒子。土壤酸度(pH)用去离子水的含水土壤提取物(1:2.5土壤:水)。体积密度测量的核心方法,使用核测量直径3厘米,10厘米长,70.68厘米³在体积。田间持水量在33个kPa决心使用pressure-membrane提取装置。土壤有机质是使用Walkley-Black方法决定的。土壤样品在室温下干燥(75°C)在实验室不断渗(2 mm)的重量和消除土壤粗粒子。土壤容重测量的核心方法,使用核测量直径3厘米,10厘米长,70.68厘米³在体积。田间持水量在33个kPa决心使用pressure-membrane提取装置。土壤有机质是使用Walkley-Black方法决定的。有机物的内容,可用N, P, K(可用)测量使用分光光度计(紫外可见8500年二世,中国),见表1。

2.2。实验设计

在这个实验中,九个治疗设计三种不同灌溉水平(W1: 100%;W2: 75%;和W3: 50%)和施肥水平(F1: N240-P₂O₅120 - k₂O150公斤嗯⁻²;F2: N180-P₂O₅90 - k₂O112.5公斤嗯⁻²;和F3: N120-P₂O₅60 k₂O75公斤嗯⁻²)。控制(CK),不施肥和灌溉水平的W2、实验组织使用一个随机区组设计三个复制,并且每个情节是6米长,3.75米宽,22.5米²在温室。有30分和脊实验情节,除以防水层表。

西红柿(Lycopersicum esculentum轧机。,cv. “Jinpeng 10”) were planted on April 5, 2012, and March 31, 2013. The furrow-film mulch was cultivated by the local, traditional, planting patterns and ridging in one drip tube with two-line tomato seedlings layout, spaced 50 cm apart, with a 45 cm planting distance and 78 plants in each experimental plot. Drip fertigation was performed with a fertilizer of urea (46% N), diammonium phosphate (44% P₂O₅60%)和氯化钾(K₂O)。使用的灌溉施肥设备液压比例泵控制肥料量,这是由水源、水泵、转子流量计,规模肥料泵和输送管道系统。滴行包括一个插入汽缸滴灌管的内径8毫米,头下降30厘米,头部流2 L h⁻¹,滴灌操作压力为0.3 MPa。

灌溉治疗期间开始使用地表滴灌系统种植、灌溉量是40毫米。据《每日和灌溉管理水平,灌溉量的W1、W2, W3分别为262.00,206.60,2012年和151毫米,2013年279.54,219.66,和159.77毫米。的肥料N, P₂O₅和K₂O应用五次在种植后10天,25天种植后,第一个成果扩张时期,第二个水果扩张时期,第三个水果扩张时期,和施肥比例为1:1:2:2:2。水表和液压比例精确施肥泵控制灌溉用水和施肥水平。

2.3。采样和测量

在作物生长季节,土壤- n内容()使用分光光度计测量(紫外可见8500 II,上海科学仪器有限公司,有限公司,中国),和深度区间间隔10厘米(从0到60厘米)。土壤- n含量测定低于发射器,发射器和样本点的距离是10,20和30厘米。在25日进行的测量移植后43,59,117天。

随着土壤样本收集完成时,进行了测量。首先,0.5 g的新鲜土壤是放置在一个三角瓶100毫升。然后,50毫升的2 L⁻¹氯化钾的解决方案是补充道。解决方案是动摇了半个小时,直到达成一致。然后,过滤解决方案,5毫升是放置在一个分光光度计和检查的波长210 nm (16]。土壤使用比色分析- n内容确定。总N焚烧后决定在900 C VarioMAX CN分析仪,由热导检测器(TCD) [17]。

在最后的收获,两排西红柿(宽70厘米,长600厘米)在每个治疗三个复制hand-harvested,和新鲜番茄产量决定是基于电子称重。

2.4。统计分析和计算

有效的土壤残留- N含量(从0到60厘米),N被植物吸收内容,%肥料N采收率,和%肥料N利用率进行了计算,使用下列方程(18,19]:(1)有效的土壤残留- n内容(嗯,公斤⁻²)=,在那里是土壤- n含量、土壤厚度,土壤容重。(2)N吸收内容(嗯,公斤⁻²)=(毫克公斤⁻¹)×FW(公斤)×10000 (m²嗯⁻²收获(m) /区域²)×SDW(公斤)/ SFW(公斤)植物总N含量,弗兰克-威廉姆斯样品鲜重单位面积收获,SDW子样品干重,SFW是子样品鲜重。(3)%肥料N采收率=,在那里土壤残留有效吗hm - n内容(公斤⁻²),初始土壤的有效积累吗从0到60厘米(公斤hm - n⁻²),N吸收内容(公斤嗯⁻²),是N吸收的内容控制治疗单位面积收获(公斤嗯⁻²),N施肥(公斤嗯⁻²)。(4)%肥料N利用率=,在那里N吸收内容在番茄果实产量(公斤嗯⁻²),N施肥(公斤嗯⁻²)。

方差分析是对土壤进行的使用双向方差分析- n内容(SAS GLM程序9.2版SAS研究所有限公司,北卡罗莱纳,美国)。邓肯的多个范围测试时被认为是重要的。

3所示。结果

3.1。土壤- n含量

土壤的变化N - N含量在根区不同灌溉和施肥图所示1。土壤- n含量从4.72到67.47毫克公斤不等⁻¹在所有的治疗方法。在整个生育期,土壤- n浓度根区均呈增长趋势,然后呈下降趋势,但变化速率不一致。

在移植后25天,土壤- n含量F1处理明显高于F3(图1(一))。土壤- n含量从13.70到52.45毫克公斤不等⁻¹W1处理和土壤- n含量与土壤深度增加0 30厘米除了W3治疗。

在移植后43天,土壤的垂直分布- n内容类似于移植后25天,平均土壤F2 - n含量高于F1、F3(图1 (b))。高浓度的土壤- n含量主要分布在表层,这几乎是在土壤深度约10至20厘米。土壤的水平分布- n含量(20−40厘米)明显高于根吸收面积(0−20厘米)。平均土壤- n含量与W3治疗1.23倍的W1处理0−60厘米。

在移植后59天,土壤F1 - n含量治疗从30到60厘米提高灌溉水平的W1,但W3的灌溉水平降低(图1 (c))。总的来说,土壤- n含量显示下降趋势W3治疗从30到40厘米,但在W2治疗增加趋势明显。

前时期相比,土壤的价值- n含量下降很明显在移栽后117天(图1 (d))。土壤- n含量从4.72到27.94毫克公斤不等⁻¹,而趋势是降低了随着土壤深度增加。有一个施肥率和土壤之间的正相关关系- n含量。在最后的收获,土壤的统计上的显著差异- n之间的内容被发现不同程度的灌溉和肥料投入,但灌溉和肥料的交互作用对土壤无显著影响在连续两年(图- n的内容2)。

3.2。土壤的垂直分布- n

土壤的变化- n含量在根区土壤中不同的治疗移植后25天图所示3。土壤的垂直分布- n含量从7.29到71.98毫克公斤不等⁻¹,土壤明显的聚集区- n内容出现在根系上30厘米的F1治疗和20厘米的根系F3治疗。土壤- n含量随着土壤深度的增加而增加附近的发射器和范围从0到15厘米在F1治疗,但土壤- n增加起初然后减少随着土壤深度的增加在F2和F3治疗(图3(一个))。结果表明,施肥水平的影响,土壤垂直分布有极显著的影响- n含量W2治疗和土壤的影响程度- n含量分布遵循F1 > F3 > F2。土壤- n含量随土壤深度的增加,土壤的高增长率- n含量F1治疗,而F2治疗。在F3处理、土壤表层土- n含量增加层(0−30厘米),减少从40厘米到60厘米;与此同时,有一个明显的土壤聚集区(图- n含量40厘米3 (b))。N施肥率是最重要的影响因素之一,土壤的垂直分布- n含量;平均土壤- n含量F1和F2治疗明显更高,也就是说,43.33%和40.99%,比F3治疗。土壤的聚集区- n内容出现在根系(图的下面3 (c))。

土壤的垂直分布- n含量在根区不同灌溉和施肥处理在移植后43天图所示4。在移植后43天,土壤- n含量从12.03到120.72毫克公斤不等⁻¹移植后高于25天,整体。有一个对称分布的土壤- n含量W1处理,对称轴位于发射器的中心。灌溉量的增加,土壤- n含量土壤剖面显示明显的移动趋势,深层土壤。令人惊讶的是,土壤的迁移速度- n在水平方向是高于垂直方向,积累区域出现在上层和大约20厘米(图4(一))。土壤沿水平方向- n含量增加和减少沿垂直方向W2治疗(图4 (b))。在F1和F2治疗,大量的土壤- n是分布在15−30厘米,但土壤- n含量F3治疗减少随着土壤深度的增加(图4 (c))。在W3治疗,有一个积极的土壤之间的关系- N含量和N施肥,土壤的垂直分布- n含量在根区域类似于W1治疗。

土壤的垂直分布- n含量在根区不同灌溉和施肥处理在移植后如图59天5。土壤的平均59天- n含量低于移植后移植后43天。在W1处理、土壤- n聚集区向下移动在F1根系的中心,但土壤F2 - n含量与土壤深度的增加减少。结果表明,土壤越高- n含量,接近发射器W1F3治疗(图5(一个))。W2治疗,土壤之间的正相关关系在F1 - n含量和土壤深度治疗;相反的结果是在F3治疗。有一个聚集区的土壤20厘米- n含量低于根区在F2治疗(图5 (b))。越远的发射极,较低的土壤F1、F3 - n含量治疗,但F2相反的结果,有一个高聚集区表土层(图10−20厘米5 (c))。

土壤的垂直分布- n含量在根区不同灌溉和施肥处理在移栽后117天图所示6。在整个生育期,土壤最低- n内容出现在移栽后117天,和土壤- n含量从4.11到35.68毫克公斤不等⁻¹和与氮肥的增加增加的值输入。然而,增加的值,然后他们用增加灌溉量下降。在垂直方向,土壤- n含量从20厘米增加到60厘米在F1和F2治疗。土壤之间存在负相关- n含量和发射器的水平距离。平均土壤0 - n含量−60厘米的交互影响灌溉量和土壤深度。与土壤的反应- n含量灌溉管理,统计数据表明土壤之间的正相关关系内容和N - N施肥水平。

统计分析的土壤0 - N含量−60厘米灌溉和肥料N输入水平如表所示2;结果表明,土壤N - N含量下降的减少施肥。最高的平均土壤- n含量发生在W2F1治疗,这在2012年是6.29%高于W1F1治疗。灌溉土壤有显著影响0 - n含量−两年60厘米,土壤和肥料大大显著影响- n含量。土壤的变化特征在W3F1治疗- n含量发生,变异系数为0.48和0.49在2012年和2013年,分别。两年来系数从0.09到0.49不等。灌溉和肥料的交互是影响土壤0 - n含量−60厘米土壤剖面。

3.3。水果产量、氮素回收效率和利用效率

西红柿的经济效益是由水果产量和品质。番茄生长的水和肥料是必不可少的因素和影响果实产量。水果产量之间的关系和不同灌溉和施肥处理如图7。灌溉和肥料N之间的交互是重要的水果产量和灌溉或肥料的单一因素非常重要的水果产量。水果产量范围从70.6到97.8 t嗯⁻²之间的正相关关系,水果产量和灌溉和水果产量和施肥。水果产量平均F1和F2之间的差异很小,但它明显大于F3治疗。水果产量减少灌溉量减少,范围从6.33到2012年的27.34%,从7.58到2013年的22.48%。的平均水果产量W2和W3治疗低于W1分别为10.52%和16.03%,分别。番茄产量降低和减少肥料。F2和F3治疗的番茄平均收益率分别为4.55%和15.47%低于2012年F1,分别。F2和F3治疗的番茄平均收益率分别为3.93%和12.39%低于2013年F1,分别。

N恢复效率和利用效率在连续两年收获后如表所示3。N吸收内容通过植物增加氮肥率和灌溉量的增加,但N采收率随灌溉量的增加减少。N吸收含量最高的植物是161.83公斤嗯⁻²在2012年,74.25%高于控制治疗。然而,最高的N利用率得到W1F3治疗,和N的值利用效率是在2012年和2013年的63.48%和56.26%,分别。降低氮肥输入,N的利用效率越高。在同一灌溉治疗,平均N的利用效率是增加灌溉量的增加。统计数据表明N之间的正相关采收率和N施肥。较低的灌溉量和N采收率越高得到的N施肥除了F3治疗。

4所示。讨论

番茄根的大部分分布在40厘米的表层土,随着土壤深度的增加而迅速减少20.],它可以有效地吸收根区的土壤营养的一部分。因此,我们选择土壤深度从0到60厘米。结果表明,土壤- n含量随着土壤深度的增加从0增加到30厘米在移植后25天。高浓度的土壤- n含量在表层土主要分布层(0−20厘米)在移植后43天,和土壤- n含量达到71.98毫克公斤⁻¹。土壤得到相同的结果从30厘米- n浓度降低。大部分地区的土壤- n含量在表层土(0-50厘米),这显然是相关的几根参数(13,21]。

结果表明,N施肥和N吸收之间的弱相关内容和土壤的垂直分布表层土层- N含量的特点是快速变化在不同氮肥水平。然而,在这项研究中,土壤W1F1治疗- n含量不断增加在59天移植后30到60厘米;这种现象可能与N的底土转移数量是由灌溉和肥料N的水平。随着土壤深度的增加在W1处理、土壤- n浓度先增加然后减少(22]。

土壤的垂直分布- n含量从7.29到71.98毫克公斤不等⁻¹在移植后25天。高浓度区域的土壤- n内容出现在上部土层(25 - 30厘米)在F1处理和F3的表层土(15 - 20厘米)治疗。同样的结果报道,峰值土壤- n浓度在亏灌溉观察15 - 30厘米,30 - 60厘米全部灌溉治疗(23]。土壤的聚集区- n含量是主要分布在根系;最高浓度的土壤- n含量在30厘米离开发射器在水平方向。令人惊奇的是,积累区域的土壤- n含量也位于30厘米离开发射器在垂直和水平方向W1F1治疗。原因可能是土壤- n和土壤水分移动的同步。土壤的类似的趋势- n含量分布值,以应对高水平的水和肥料方报告的输入等。24]wheat-maize双种植制度下施肥和灌溉制度在华北平原24]。

然而,土壤水平方向- n含量高于垂直方向在同一距离发射器;原因可能是更高的土壤含水量低于发射器可能减少曝气和局部厌氧环境同时发生(25]。灌溉明显受土壤的水平- n含量。肥料氮率明显受土壤的影响- n含量。变异系数增加灌溉量减少。结果表明,变异系数对土壤的影响- n含量与灌溉和施肥水平。

大约30 - 45%的应用化肥N是土壤中的残留资料;N采收率越高并不意味着N的利用效率就越高。剩余的原因可能是这一事实部分N在土壤下生长季节将被重用。因此,最有效的方法来提高果实产量是减少氮肥损失。类似的结果报道,土的地方以更大的N - N积累在种植制度更大的肥料投入,这是令人惊讶的对不同收获N输出(26,27]。N采收率越高与果实产量就越高。此外,它意味着改善N利用效率更好的养分平衡counterdepletion等土壤养分和土壤酸化和更好的应用程序技术来提高养分吸收和减少营养损失。N利用率的类似的结果是获得谷物产量大约是33%,和失踪的部分代表肥料N损失从气态植物排放,土壤反硝化作用,地表径流,挥发,浸出28]。

5。结论

结果表明,湿润锋的运输距离是相同的灌溉水平。N之间的负相关使用效率和水平的肥料应用表明,N采收率提高氮肥的增加。针对各种因素残余N和N由植物吸收内容,W1F2推荐,因为它N的利用效率和更高的氮吸收的内容增加了植物比其他治疗方法除了W1F1治疗。

相互竞争的利益

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项研究受到了专门研究延安大学的博士项目基金(205040119,205040119),陕西省高水平大学建设专项资金项目的生态(2012 sxtc03),和特殊研究陕西省教育部(16 jk1853)。