1、 Major: Botany Research field: Plant Nutritional Physiology Name of Postgraduate: Min Ju Adviser:Wang Jun-ru Co-adviser: Shi Wei-ming Date of submission: June,2007Yangling Shanxi China论文资助本论文研究过程中得到中国科学院知识创新工程重要方向项目（KZCX3-SW-439）、中国科学院创新团队国际合作伙伴计划项目（CXTD-Z2005-5）和国家科技支撑计划（2006BAD17B03）的资助。研究生学位论文的独创
2、性声明本人声明：所呈交的学历硕士学位论文是我个人在导师指导下独立进行的研究工作及取得的研究结果；论文中的研究数据及结果是按学校关于规范西北农林科技大学研究生学术道德的暂行规定获得的,如果违反此规定，一切后果与法律责任均由本人承担。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究结果，也不包含其他人和自己本人已获得西北农林科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文的致谢中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名： 时间： 2007年 6 月 日导师指导研究生学位论文的承诺本人承诺：我的学历硕士研究生 闵
3、炬 所呈交的学历硕士学位论文是在我指导下独立开展研究工作及取得的研究结果，属于我现岗职务工作的结果，并严格按照学校关于规范西北农林科技大学研究生学术道德的暂行规定而获得的研究结果。如果违反学校关于规范西北农林科技大学研究生学术道德的暂行规定，我必须接受按学校有关规定的处罚处理并承担相应导师连带责任。导师签名： 年 月 日 关于其他单位与人员对研究生学位论文使用授权的说明任何收存和保管本论文各种版本的单位和个人未经本论文作者的导师授权，不得有对本论文进行复制、修改、发行、出租、改编等侵犯著作权的行为，否则，按违背中华人民共和国著作权法有关规定处理并追究法律责任。经本论文作者的导师同意，授权西北农
4、林科技大学可向主管上级有关单位送交论文的纸质件和电子文档，允许论文被查阅和借阅，可以采用复印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文；否则，按违背中华人民共和国著作权法有关规定处理并追究法律责任。时间：年月日摘要本论文选取处于太湖地区的宜兴市科技观光园为试验基地，以大棚蔬菜番茄和黄瓜的轮作为主要研究对象，施氮量是以当地农户习惯用量为基础，设置依次减氮20%的5个处理番茄：0 kg/hm2、120 kg/hm2（减氮60%）、180 kg/hm2（减40%）、240 kg/hm2（减20%）、300 kg/hm2（农民习惯用量）；黄瓜：0 kg/hm2、108kg/hm2（减60%）、162 k
5、g/hm2（减40%）、216 kg/hm2（减20%）、270 kg/hm2（农民习惯用量）。主要进行不同氮肥用量对大棚蔬菜作物养分吸收量及土壤养分含量的影响，对大棚蔬菜产量和品质的影响，以及相应条件下氮素损失程度等三方面研究，以期获得尽能提高蔬菜产量，又能保证品质，且对环境污染风险小的氮肥用量范围，同时，了解大棚中温室土壤次生盐渍化的发生过程，最终为大棚蔬菜地氮素优化管理提供科学依据。主要研究结果如下。氮肥施用量减少对番茄和黄瓜养分吸收量及土壤养分含量有一定影响。5个氮肥用量处理间相比较，减氮40%处理并没有造成速效氮尤其是硝态氮在耕层土壤中的大量积累，并未使土壤的电导率增高且pH值下降幅
6、度较小。在减氮40% 基础上增施氮肥不能提高作物地上部生物量积累。两季作物种植后，农民习惯施氮量处理的土壤硝态氮累积量最高达292.3 mg/kg。温室土壤全盐量与电导率、硝酸盐含量与电导率之间存在显著的相关性。两季作物种植后，不施氮、减氮60%、减氮40%这3处理的土壤仍适宜作物正常生长。而氮肥施用减少处理减氮20%和习惯用量这2个处理使土壤已经开始发生一定程度的次生盐渍化现象。施用氮肥的土壤pH值呈逐渐上升趋势，在轮作间隙土壤pH值明显下降。从整个生长期来看，施氮肥使得土壤pH值呈下降趋势，同时施肥量越大，酸化趋势越明显。蔬菜收获后减氮60%、40%、20%与习惯施氮量4个处理中表土的 p
7、H值较种植前分别下降了 0.75、0.84、0.92和0.97个pH单位。氮肥施用量减少程度不同对番茄或黄瓜的产量和品质有不同程度的影响。其中减氮60%处理会显著降低番茄或黄瓜的果实产量，而减氮40%处理则与习惯施氮量在番茄或黄瓜果实产量上无显著差异，且减氮40%处理在保证番茄或黄瓜果实产量的同时增加了净收入。两季试验所得产量与施氮量关系可用二次方程拟合，并求得番茄和黄瓜的最佳经济施氮量分别为241.6、209.5kg/ hm2。在此条件下，试验所在地区的大棚蔬菜生产每年可减少氮肥用量3040%且不会影响产量。在品质方面，氮肥用量减少显著降低果实内的硝酸盐含量。不施氮处理的番茄和黄瓜果实硝酸盐
8、含量分别为137.9和170.9 mg/ kg，而习惯施氮处理最高分别已达406.1和328.8 mg/ kg。随施氮量减少，果实的Vc含量、可溶性糖含量和有机酸含量出现波动性变化。其中，在减氮40%、20%时番茄可溶性糖含量最高，比不施氮提高了65.0和73.9%。黄瓜减氮40%处理的Vc含量和可溶性糖含量最高，比不施氮分别提高了148.0、167.1%。对大棚菜地土壤中施用的氮素损失途径研究结果表明；NO3- 淋洗损失为第一位，N2O-N排放为第二位。两季作物氮素的淋洗以NO3- 淋洗为主，NH4+淋洗极少可忽略不计。NO3- 的当季淋失量受施氮量影响较大，在试验的氮水平内，NO3- 的当
9、季淋失量随施氮量增加而增加。番茄、黄瓜生长季农民惯用施氮量处理的表观化肥氮来源NO3-N淋失量最高分别为40.89、105.89kg hm-2。两季作物的淋失化肥氮占施氮量百分比，在番茄季较低其淋失率为 8.4% 13.6%；黄瓜季由于生长前期揭棚膜，表观化肥氮淋失较番茄季多，淋失率为21.0% 39.2%。揭棚能显著增加氮素的淋失，揭棚期如遇持续的强降雨，氮素淋洗风险很高。氮肥用量和土壤干湿交替过程对大棚土壤N2O-N排放影响较大。施氮量增加显著增加N2O-N排放量，土壤干湿交替过程越频繁N2O-N排放量越多。黄瓜生长季所用最高氮肥用量（216kg/ hm2）处理下观测到，排放通量为150.
10、1 g.m-2.h-1，N2O-N累积排放量为2.82 kg.hm-2。综合上述三个方面的研究结果，可以得出，在试验区大棚蔬菜生产过程中，农民习惯施氮量实际为氮肥过量施用，过量施氮肥易使土壤发生次生盐渍化和酸化现象，并使番茄和黄瓜中的硝酸盐明显累积。参照习惯用量，每年减施氮肥3040 %不会影响番茄、黄瓜的产量和品质。另外，大棚菜地土壤氮素损失的主要途径为NO3- 淋洗损失，N2O-N排放损失较少。关键词：设施农业，氮肥，蔬菜，次生盐渍化，产量，品质，氮素损失abstractThis paper selects Yixing as experiment field, which is loca
11、ted Taihu lake region. We study greenhouse rotate crops of tomato and cucumber, on the basis of local farmer habitual dosage of nitrogen fertilizer, and take turns to decrease 20% nitrogen for 5 treatments Tomato: 0 kg/hm2, 120 kg/hm2 （decrease N 60%）, 180 kg/hm2 （decrease N 40%）, 240 kg/hm2 （ decre
12、ase N 20%）, 300 kg/hm2 （ farmer habitual dosage）; Cucumber: 0 kg/hm2, 108 kg/hm2 （ decrease N 60%）, 162 kg/hm2 （ decrease N 40%）, 216 kg/hm2 （decrease N 20%）, 270 kg/hm2 （ farmer habitual dosage）. The present paper investigates the effects of different N levels on nutrients absorbability, accumulati
13、on of soil nutrients, yield and quality and nitrogen loss. Its objective is to obtain an N level which have high yeild, good quality and minimum pollution. Simultaneity, the process of salinization is also studied. These will provide science foundation to optimized management of nitrogen fertilizer
14、applied to vegetable field of greenhouse cultivation. The main results are as follows:Decreased nitrogenous fertilizer has impact on nutrients absorbability of tomato and cucumber and accumulation of soil nutrients. compared with the 5 treatments, the treatment of decrease N 40% not only reduces the
15、 accumulation of nitrate in the soil, but also reduces the electric conductivity in the soil, and it also minimizes the fall of soil pH. On the basis of the treatment of decrease 40% N, increasing the dosage can not raise the accumulation of biomass of aboveground part. After two vegetable are being
16、 cultivated, the accumulation of nitrate in the soil of treatments of farmer habitual dosage is 292.3 mg/kg. EC value of greenhouse soil exhibites significantly positive correlation with soil NO3-N contents, total salt contents. After two vegetable are being cultivated, the soil of treatments of no
17、nitrogenous fertilizer, decrease N 60% and decrease N 40% are suitable to cultivation, but the soil of treatments of decrease N 20% and farmer habitual dosage are becoming of salinization. The soil is applied nitrogen fertilizer, at the beginning, the soil pH become to uptrend, however, in the rotat
18、ion clearance, soil pH become to evident downtrend. From the period of growing time, applying nitrogen fertilizer causes soil pH downtrend, the dosage of nitrogen fertilizer more much, the soil acidification more evident. The surface soil of treatments of decrease N 60%, 40%, 20% and farmer habitual
19、 dosage compare with cultivation before are fall about 0.75, 0.84, 0.92 and 0.97 unit, individually.Decreased nitrogenous fertilizer has impact on fruit yeild and quality of tomato and cucumber. The treatment of decrease N 60% significantly decrease the fruit yeild of tomato and cucumber, but there
20、is no significant difference between decrease N 40% and farmer habitual dosage. The treatment of decrease N 40% not only ensures fruit yeild, but also increases economic benefit. The yields of two seasonal experiments are simulated by quadratic equation, the best quantity of applied of N are 241.6,
21、209.5kg/ hm2. Application quantity of N can reduce 3040% in experimental region. Decreasing application of N can make fruit nitrate content declining. The tomato and cucumber fruit nitrate content of no nitrogenous fertilizer are 137.9 and 170.9 mg/ kg, farmer habitual dosage treatment are 406.1 and
22、 328.8mg/ kg, individually. Decreasing with applying of nitrogen fertilizer, fruit Vc, soluble sugar content and organic acid content have waving change.Soluble sugar content of tomato fruit of decrease N 40% and decrease N 20% treatments are the highest, they increase 65.0,73.9%, compared with no n
23、itrogenous fertilizer, but there are no significant differences between Farmer habitual dosage and CK. Vc, Soluble sugar content of Cucumber fruit of decrease N 40% treatment is the highest, and they increase 148.0,167.1%, compared with no nitrogenous fertilizer.The first way of nitrogen loss is lea
24、ched, the second way is N2O emission. The way of leached loss of N is nitrate whereas ammonium leaching few. Application of N can evidently affect nitrate leaching, in the level of the experiment, the more applied of N the more nitrate leaching. In tomato and cucumber growing season, the nitrate lea
25、ching of apparent fertilizer N source of farmer habitual dosage treatment are 40.89, 105.89kg hm-2. because exposed the plastic film in prophase of cucumber growing season, fertilizer N leach greater than tomato season, the leaching rate is between 8.4% and 13.6%. quantity of application of N and dr
26、ying- wetting soil process have effects on N2O emission. Applied 216 kg.hm-2 of N in cucumber field, N2O-N flux was 150.1 g.m-2.h-1, N2O-N cumulative emission was 2.82 kg.hm-2。key wordS: facility agriculture, nitrogenous fertilizer, vegetable, secondary salinization, yield, quality, nitrogen damnify
27、目录摘要 iabstract iii第一章文献综述 11.1设施蔬菜的发展现状 11.1.1 国内外发展趋势 11.1.2 存在的问题 21.2菜地土壤氮素投入 41.2.1 菜地土壤化肥氮素投入 41.2.2 菜地土壤有机肥氮素投入 51.2.3 菜地土壤环境氮素输入 51.3菜地土壤氮素的作物利用 61.3.1 蔬菜生长及其氮素养分需求特点 61.3.2 氮肥用量与蔬菜品质的关系 71.3.3 氮肥用量与蔬菜生育和病虫害防治的关系 81.4菜地土壤的氮素损失 91.4.1 硝酸盐淋洗损失 91.4.1.1 NO3-淋失研究方法 91.4.1.2 影响NO3-淋失的因素 101.4.2 气态
28、氮损失 111.4.2.1 氧化亚氮的排放研究 121.4.2.2 氨挥发研究 131.5菜地土壤氮素损失的环境后果与对策 141.5.1 氮肥损失的环境后果 141.5.1.1 氮肥对水体的影响 141.5.1.2 氮肥对大气的污染 151.5.1.3 氮肥损失对人类健康的影响 151.5.2 氮肥损失的对策研究 161.5.2.1 实施生态农业政策 161.5.2.2 确定适宜的氮肥用量 161.5.2.3 控释（缓释）肥料的推广应用 161.5.2.4 平衡施肥 171.5.2.5 作物氮效率的提高 171.6问题与展望 18第二章研究背景和研究思路 192.1研究背景 192.2研究思
29、路 202.3技术路线 22第三章不同施氮水平对大棚蔬菜养分吸收及土壤养分含量的影响 233.1 材料和方法 243.1.1 试验设计与管理 243.1.2 取样及测定方法 253.2 结果与讨论 253.2.1 不同处理对番茄和黄瓜地上部养分吸收量的影响 253.2.1.1 对地上部生物量的影响 253.2.1.2 对地上部养分积累量的影响 263.2.2 不同处理对番茄和黄瓜生长季土壤养分含量的影响 283.2.2.1 对土壤硝态氮含量的影响 283.2.2.2 对土壤速效磷含量的影响 293.2.2.3 对土壤速效钾含量的影响 303.2.3 不同处理对番茄和黄瓜生长季土壤电导率和pH值
30、的影响 303.2.3.1 对土壤电导率的影响 303.2.3.2 对土壤pH值的影响 313.3 小结 32第四章不同施氮水平对大棚蔬菜产量和品质的影响 354.1 材料与方法 364.1.1 试验处理及田间管理 364.1.2 取样及测定方法 364.2 结果与分析 364.2.1 不同氮肥用量处理对番茄、黄瓜产量影响 364.2.2 不同氮肥用量处理对番茄、黄瓜氮肥利用率的影响 384.2.3 不同氮肥用量处理对番茄、黄瓜果实硝酸盐含量的影响 394.2.4 不同氮肥用量处理对番茄、黄瓜果实营养品质的影响 404.3 小结 40第五章不同施氮水平下大棚蔬菜生长期氮素损失研究 435.1 材料和方法 445.1.1 试验处理 445.1.2 取样及测定方法 445.1.2
