减氮对番茄老株更新套种菜豆土壤化学性状的影响

郭美玉 赵凤艳 宋建宇 王晓天 吴宇琪 吴凤芝（东北农业大学园艺园林学院，黑龙江哈尔滨150030）

减氮对番茄老株更新套种菜豆土壤化学性状的影响

郭美玉 赵凤艳 宋建宇 王晓天 吴宇琪 吴凤芝*
（东北农业大学园艺园林学院，黑龙江哈尔滨150030）

采用田间试验方法，研究不同施氮量（常规施氮量、1/3常规施氮量、1/2常规施氮量和2/3常规施氮量）对大棚番茄老株更新套种菜豆产量、土壤化学性状的影响。结果表明：适当减量施氮不会影响番茄产量。番茄老株更新套种菜豆栽培模式可以明显提高土壤中铵态氮、硝态氮含量；土壤铵态氮含量、硝态氮含量、EC值均随施氮量增加呈增加的趋势；施用氮肥会降低土壤pH值，适当减量施氮可以提高土壤中的速效钾含量，但对土壤速效磷含量影响不大。综上所述，大棚番茄老株更新套种菜豆模式，施氮量为常规1/2即15 kg·（667 m2）-1时，不仅可以降低氮肥用量，提高土壤速效钾含量，还能保证番茄产量，且可额外增加菜豆产量。

减量施氮；番茄；菜豆；套种；产量；土壤养分

番茄（Solanum lycopersicum L.）是我国主要蔬菜作物之一，在设施栽培中更是占有重要地位（林秋平和李元辉，2013；胡志峰和邵景成，2014）。有研究表明，番茄老株更新栽培技术可以使番茄植株的营养生长和生殖生长相对平衡（武春成 等，2012），延长番茄采收期，使效益增倍（李乃荟 等，2016）。Whitehead和Isaac（2012）研究表明，间套作代表的可持续农业系统能够潜在增加作物的氮素摄取量、提高作物的产量。此外，套种还能够改善或者提高土壤有效性，保证套种作物在产量和品质上的优势。豆科作物可以通过各种途径向与之间作的作物转移氮素（朱秀树和季良，1994），非豆科作物则可以通过竞争吸收土壤有效氮，促进豆科作物固定空气中的氮（Jensen，1996）。

氮肥在农业生产中占有重要地位，施入土壤中的氮肥50%以上通过氮素损失途径进入大气和水体中，造成严重的生态环境问题（Guo et al.，2010；战秀梅 等，2011）。有关减量施氮技术已在小麦（Liu et al.，2004）、水稻（Zhao et al.，2011）、玉米（雍太文 等，2014）、大豆（雍太文等，2012）等作物上应用。研究表明，适当减量施氮对作物产量及氮素吸收不会产生显著影响，且有助于大豆根瘤生长和固氮功能的改善（严君 等，2009）。前人关于减量施氮的研究大多集中在单一作物下，关于套种模式减氮的研究鲜见报道。本试验在已有大棚番茄老株更新套种菜豆的研究基础上（李乃荟 等，2016），研究了减量施氮对大棚番茄老株更新套种菜豆土壤化学性状的影响，旨在为该栽培模式提供施肥技术指标。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2016年4月24日至10月5日在东北农业大学向阳科研基地进行，土壤基本化学性质为：有机质含量32.41 g·kg-1，NH4+-N 12.19 mg·kg-1，NO3--N 22.47 mg·kg-1，有效磷14.63 mg·kg-1，速效钾155.00 mg·kg-1，全氮1.07 g· kg-1，全磷0.59 g·kg-1，EC值0.17 mS·cm-1，pH值7.31。

供试番茄品种为粉和平，由西安市和平蔬菜研究所提供；菜豆品种为黄金钩，由哈尔滨金龙农业有限公司提供。

施用氮肥为尿素，含N 46%，由中国石油天然气股份有限公司提供；磷肥为磷酸氢二铵，含N 17%、P2O546%，由湖北大峪口化工有限责任公司提供；钾肥为硫酸钾，含K2O 50%，由国投新疆罗布泊钾盐有限责任公司提供；有机肥为腐熟牛粪，含N 0.4%、P2O50.2%、K2O 0.1%。

1.2 试验设计

番茄老株更新套种菜豆设3个减量施氮处理：N1，1/3常规施氮量；N2，1/2常规施氮量；N3，2/3常规施氮量；以常规施氮（根据番茄和菜豆目标产量设定施肥量）为对照（CK）。以番茄老株更新不套种菜豆为CK1，常规施氮；以菜豆单作为CK2，常规施氮（表1）。采用常规育苗，番茄幼苗六叶一心时（4月24日）定植于大棚中，垄作，垄距0.6 m，株距0.3 m；小区面积为9 m2，3次重复，随机排列，在各小区两侧设保护行。

表1 不同处理的具体施肥量 kg·（667 m2 ）-1

番茄老株更新套种菜豆栽培采用李乃荟等（2016）的方法，番茄从定植到结果期采用常规栽培管理方式，单干整枝，留4穗果摘心；当第2穗果开始采收时开始留侧枝，在第2穗果与第4穗果之间选择长势较好的1个侧枝作为更新枝，其余全部打掉；侧枝采用单干整枝，留3穗果摘心，留的侧枝部位尽量一致；当主干4穗果全部采收后，主干（老枝）剪掉，侧枝代替老枝生长。7月19日，在2株番茄中间直播菜豆种子，每穴播2粒，幼苗长出后剔除生长较弱的菜豆幼苗，保留生长健壮的1株；菜豆单作处理株距为30 cm。

各处理有机肥、磷酸氢二铵作基肥一次性施入；尿素30%作基肥、70%作追肥施用；硫酸钾80%作基肥、20%作追肥施用。追肥按番茄生长期分6次平均追施（番茄老株更新前2次，老株更新后4次，即番茄坐果期、番茄采收初期、套种菜豆时、番茄盛果期、菜豆开花结荚期、菜豆盛收期），追施方法为距离番茄植株5 cm左右开沟施入，然后覆土，立刻灌水。番茄和菜豆拉秧时间为10月5日。

1.3 测定项目

1.3.1 产量 番茄第1穗果成熟后进行测产，每处理分别随机取6株番茄和6株菜豆植株挂牌，定株测定番茄和菜豆的全季产量。

1.3.2 土壤理化性状 分别于6月10日（番茄开花坐果期）、7月8日（番茄采收初期）、7月19日（套种菜豆时）、8月5日（番茄盛果期）、8月24日（菜豆开花期）、9月9日（菜豆结荚期）、10月5日（拉秧期）采集土壤样品，每小区随机选择3个采样点，采样地点应避开边行以及头尾，采集表层土样（0～20 cm）混合。样品采集后，立即带回实验室。每个土样分为两部分，一部分置于4 ℃保存，用于测定土壤含水量、铵态氮含量和硝态氮含量；另一部分室内自然风干，用于测定土壤理化性状。

土壤铵态氮含量、硝态氮含量采用氯化钾浸提，SKALAR流动分析仪测定；土壤速效磷含量采用碳酸氢钠浸提，SKALAR流动分析仪测定；土壤速效钾含量采用中性醋酸铵溶液浸提，火焰光度法测定；土壤pH值、EC值采用5∶1（m∶V）浸提法浸提，pH计和电导仪测定（鲍士旦，2000）。

1.4 数据处理

原始数据的整理及制图采用Microsoft Excel 2003软件完成；采用SAS 9.1.3软件的Tukey法进行方差分析（P＜0.05）。

2 结果与分析

2.1 减量施氮对产量的影响

2.1.1 番茄产量 从表2可以看出，番茄套种菜豆常规施肥处理与各减量施氮处理的番茄产量差异均未达到显著水平；与番茄单作相比，套种各处理产量略有降低，但仅N1处理的番茄产量比番茄单作降低了11.49%，差异达显著水平。

2.1.2 菜豆产量 从表2还可以看出，番茄套种菜豆常规施肥处理与各减量施氮处理的菜豆产量差异亦均未达到显著水平；与菜豆单作相比，套种各处理菜豆产量均显著降低，N1、N2、N3、CK处理分别比CK2处理降低了9.38%、6.25%、6.25%、6.25%。

表2 不同氮素水平对番茄和菜豆产量的影响

图1 不同氮素水平对不同时期土壤速效养分含量的影响图柱上不同小写字母表示差异显著（P＜0.05），下图同。

2.2 减量施氮对各时期土壤养分含量的影响

2.2.1 减量施氮对土壤铵态氮含量的影响 由图1可知，整个生长期内各处理土壤铵态氮含量的变化趋势均为先升高再降低后又升高再降低；套种处理土壤铵态氮含量随施氮量增加呈增加趋势，不同处理间土壤铵态氮含量差异随生长期的增加而逐渐减小。

2.2.2 减量施氮对土壤硝态氮含量的影响 由图1可知，整个生长期内各处理土壤硝态氮含量的变化趋势为先升高再降低后又升高；套种处理土壤硝态氮含量大多随施氮量增加而增加；套种菜豆后，CK处理土壤硝态氮含量略高于CK1，其中拉秧期（10月5日）CK处理硝态氮含量比CK1高10.34%，差异达显著水平。

2.2.3 减量施氮对土壤速效磷含量的影响 由图1可知，整个生长期内各处理土壤速效磷含量的变化趋势为先降低再升高，呈“V”形；整个生长期，套种各处理土壤速效磷含量均无显著差异；套种菜豆后至拉秧前，CK处理土壤速效磷含量略高于CK1，其中菜豆结荚期（9月9日）CK处理速效磷含量比CK1高18.74%，差异达显著水平。

2.2.4 减量施氮对土壤速效钾含量的影响 由图1可知，整个生长期内各处理土壤速效钾含量的变化趋势为先降低再升高，呈“V”形；套种菜豆前，各处理土壤速效钾含量差异不显著；在番茄盛果期（8月5日），减量施氮各处理土壤速效钾含量略高于CK，其中N3处理土壤速效钾含量比CK高13.95%，差异达显著水平；套种菜豆后，CK处理土壤速效钾含量略高于CK1，其中拉秧期（10月5日）CK处理速效钾含量比CK1高13.93%，差异达显著水平。

2.3 减量施氮对各时期土壤EC值的影响

由图2可知，整个生长期内各处理土壤EC值的变化趋势为先降低再升高，呈“V”形；套种各处理土壤EC值随施氮量增加呈增加趋势。

2.4 减量施氮对各时期土壤pH值的影响

由图3可知，套种各处理土壤pH值随施氮量增加呈降低趋势，菜豆开花期（8月24日）和拉秧期（10月5日）CK1处理pH值分别比CK处理高1.52%和2.83%，差异达显著水平。

图2 不同氮素水平对不同时期土壤EC值的影响

图3 不同氮素水平对不同时期土壤pH值的影响

3 结论与讨论

施用氮肥是提高作物产量的重要措施之一，同时也是影响土壤肥力水平的主要措施之一（马星竹 等，2016）。研究表明，施氮过量会导致土壤中的硝态氮含量升高，减量施氮可以有效降低土壤硝态氮含量（王成雨 等，2013）。适当的氮素减量可以降低氮肥的淋溶以及农田氮素损失（王秀斌 等，2009；Constantin et al.，2010），提高氮肥利用率（刘学军 等，2002），有利于农业可持续发展（Ruan et al.，2013）。研究表明，与豆科作物套种可以改善土壤氮素营养（战秀梅 等，2011）。但在套种体系中常因施肥过多造成大豆旺长、抑制大豆根瘤固氮（严君 等，2009）。综合前人的研究结果（石祖梁 等，2010；韩宝文 等，2011），适当的氮素减量对作物产量及氮素吸收不会引起显著变化。本试验结果表明，该套种模式下，与常规施肥相比，减量施氮各处理番茄和菜豆产量均未显著降低，说明常规施肥处理存在化肥过量施用问题。1/3常规施氮量处理，套种番茄产量显著低于番茄单作；其他套种处理番茄产量与番茄单作差异不显著，说明大棚早春番茄老株更新套种菜豆栽培模式下，适量减氮对番茄产量影响不大。

套种处理土壤铵态氮含量、硝态氮含量、EC值均随施氮量增加呈增加的趋势。套种菜豆后，不同施氮处理间土壤铵态氮含量、硝态氮含量差异逐渐减小，说明土壤氮素变化与套种有关。由于菜豆的固氮作用提高了土壤中的氮素含量，番茄套种菜豆常规施肥处理土壤铵态氮含量、硝态氮含量均高于番茄单作。

在番茄盛果期（8月5日），常规施肥处理土壤速效钾含量低于减量施氮各处理，说明适当减量施氮可以提高土壤速效钾含量，这可能是由于常规施肥处理氮肥施用过量，刺激了菜豆生长，导致土壤中速效钾含量降低（巨晓堂和谷保静，2014）。整个生长期内，各施氮处理土壤速效磷含量差异不显著，说明施氮对土壤中速效磷含量影响不大。

土壤pH值随施氮量增加呈降低趋势，可见施用氮肥会降低土壤pH值。番茄套种菜豆后，土壤中速效养分含量及EC值略高于番茄单作，说明土壤速效养分含量变化与套种关系密切。主要原因可能是套种提高了土壤酶活性，从而提高了土壤中养分的矿化，导致土壤中速效养分含量升高（徐强等，2007a，2007b）。整个生长期内，土壤中不同速效养分含量变化各有差异，但到了生长后期，由于植株生长势变弱，在拉秧期土壤中速效养分含量均呈升高趋势，这与齐红岩等（2000）的研究结果一致。

在保证作物产量和农民收益的前提下，降低肥料用量，节约资源、保护环境，是减量施肥研究的最终目的（黄化刚 等，2007；杨林章 等，2013）。本试验由于新地土壤需肥量较大，常规施氮量高于李乃荟等（2016）的施氮量。综合分析产量指标和土壤化学性质，大棚早春番茄老株更新套种菜豆栽培模式下，施氮量为常规1/2即15 kg·（667 m2）-1时，不仅可以降低氮肥用量，提高土壤速效钾含量，还能保证番茄和菜豆的产量。

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Effect of Nitrogen Reduction on Soil Chemical Properties in Old Strain Pruning Technology of Greenhouse Tomato Inter-cropped with Bean

GUO Mei-yu，ZHAO Feng-yan，SONG Jian-yu，WANG Xiao-tian，WU Yu-qi，WU Feng-zhi*
（College of Horticulture，Northeast Agricultural University，Harbin 150030，Heilongjiang，China）

The field experiment was conducted to study the effects of different nitrogen application rates（conventional N fertilization，conventional 1/3，conventional 1/2，and conventional 2/3）on the yield and soil chemical properties in old strain pruning technology of tomato（Solanum lycopersicum L.）inter-cropped with bean under plastic shade．The results showed that reducing N fertilization in moderate scale would not affect tomato yield．And this cultivation model could obviously increase the contents of NH4+-N and NO3

--N in soil．The contents of NH4+-N，NO3

--N and EC value would increase along with the increase of N fertilization application rate．The application of N fertilizer could degrade soil pH，and properly reducing the N fertilizer application could increase the available K content in soil，but did not affect the available P content in soil．To sum up，1/2 of the conventional N（225 kg·hm-2）application in this mode would not only reduce the application of N fertilizer，improve soil available K content，but also could ensure yield of tomato and bean．

Reduce nitrogen application；Tomato；Bean；Inter-cropping；Yield；Soil nutrient

郭美玉，女，硕士研究生，主要从事蔬菜生理生态研究，E-mail：453439424@qq.com

*通讯作者（Corresponding author）：吴凤芝，女，教授，博士生导师，主要从事设施园艺与蔬菜生理生态和蔬菜安全生产技术研究，E-mail：Fzwu2006@aliyun.com

2017-03-31；接受日期：2017-06-06

国家大宗蔬菜产业技术体系专项（CARS-25）