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针对集约化蔬菜产区的不合理水氮管理现象,本试验于2006年7月至2008年1月,以山东寿光“冬春季-夏季休闲-秋冬季”典型的一年两季设施番茄种植体系为研究对象,进行设施番茄种植体系优化水氮管理模式的研究。分别于2006年秋冬季和2007年冬春季-秋冬季番茄种植期间,布置灌溉策略(传统灌溉、灌至田间持水量、固定灌额)对设施番茄的产量及氮素追施量的影响和不同氮素管理策略(传统氮素管理、优化氮素管理、推荐氮素管理)对设施番茄的产量及氮素利用的影响试验。通过试验结果的分析和总结,得出本试验条件下的优化水氮管理措施。同时针对该生产体系秋冬季番茄移栽前后一个月处于氮素淋洗敏感时期的现象,于2007年秋冬季番茄种植前休闲季翻地施基肥时施用小麦秸秆和氰氨化钙,拟通过调节土壤氮素矿化和固定的转化,协调作物需求和土壤氮素供应,有效避开氮素淋洗的敏感时期,达到减少氮素淋洗损失的目的。主要结果如下:
(1)2006年秋冬季,采用传统灌溉方式的优化氮素处理,在保证番茄产量的前提下,与传统水肥管理相比,氮肥追施数量减少了48%;在番茄主要生育时期内,采用每次灌至田间持水量及固定灌额处理的灌溉量分别比传统灌溉处理减少46%和30%,采用同样指标所推荐的氮肥追施量在优化氮素处理的基础上又分别减少14%和10%。从而在保证番茄总产值的前提下,通过减少水氮投入来相应的增加了农民的经济收入。此外,两个优化灌溉处理显著提高了设施番茄种植体系的灌溉水农学效益,且明显减少了土壤——蔬菜体系中的表观氮素损失,减轻了过量施氮对环境造成的影响。综合经济和环境双方面效益,田间持水量法确定灌溉量+氮素追施调控为本试验条件下的优化水氮管理模式。
(2)2007年冬春季、秋冬季两季试验中,在传统氮素管理条件下,通过移栽前0~30cm土壤无机氮、化肥氮、有机肥氮以及灌溉水带入的氮高达2132kg/hm2N,造成的表观氮素损失高达1416kg/hm2N。在保证番茄产量的前提下,与传统氮素管理相比,优化氮素管理和推荐氮素管理处理每年分别减少33.1%和28.1%的氮素养分投入,表观氮素损失分别减少38.6%和32.2%,显著提高了设施番茄种植体系的化学氮肥利用效率。更为重要的是优化氮素管理处理施用小麦秸秆——氰氨化钙后,有效调节了土壤氮素矿化和固定的转化,协调了作物需求和土壤氮素供应。与农民传统氮素管理相比,秋冬季番茄氮素追施量减少79.3%,且番茄产量显著提高,增产率13.1%。综合经济和环境双方面效益,优化氮素管理处理为本试验条件下的最佳氮素管理模式。
(3)通过本试验得出的最佳氮素管理模式的水氮管理情况分析,确定设施茄各生育时期的氮素追施量及灌溉量,同时结合课题组多年的有关设施番茄氮素优化管理技术经验,在氮素追施调控技术体系的基础上,构建“冬春季-夏季休闲-秋冬季”寿光典型的一年两季设施番茄优化水氮管理模式。