长期施肥对设施土壤钙素平衡、形态转化及有效性影响

设施农业高产增收，是我国农业的发展方向，但是长期以来，为追求高产普遍过量使用氮磷钾化肥，特别是氮肥，导致养分富集并失衡、次生盐渍化和酸化，水溶性离子NO3-、Na+、K+、NH4+、Mg2+大幅度增加，从而促进钙等中微量元素溶解和流失、或与其竞争吸附、抑制解吸、或干扰蔬菜对钙素吸收利用。因此设施土壤钙有效态和生物有效性发生变化，蔬菜生理性缺钙、抗病性降低。本项目利用长期定位施肥20余年的设施番茄栽培试验地，研究不同施肥处理条件下土壤钙素形态变化、剖面迁移规律；研究钙与氮、钾养分平衡对土壤水溶态、交换态和酸溶态的影响，对番茄钙吸收、植株生长及抗病性的影响；进一步结合盆栽实验确定适宜设施土壤番茄生长的钙/氮、钙/钾比例，探索适用于设施土壤的钙素丰缺分级指标。结合模拟实验研究NO3-和K+富集对Ca2+吸附解吸及有效性影响，探索养分平衡对土壤钙素的影响机理。为设施土壤合理施肥提高理论依据。

设施农业高产增收是我国农业的发展方向。生产上因追求高产普遍偏重施氮磷钾化肥，土壤次生盐渍化，肥力下降、蔬菜生理性病害、土传病害严重发生，减产减收严重影响了设施农业持续发展。氮磷钾富积可通过竞争吸附促进钙解吸和流失，或形成难溶态物质，或干扰钙素吸收。目前对设施土壤盐渍化、肥料利用率低、蔬菜硝态氮积累、土传病害生物防治等关注较多；对设施土壤钙素形态和有效性变化、养分失衡、抗病性下降等研究很少。本项目研究了长期施肥对设施土壤有效氮磷钾积累、钙素形态和有效性及比例影响、钙素剖面迁移；利用小区和盆栽试验研究氮磷钾与钙素比例对番茄产量、钙吸收及抗病性影响。研究结果表明，辽宁省各地设施土壤氮磷钾富积现象普遍，硝态氮增加幅度最大，约为铵态氮的10~20倍，接近或超过碱解氮，因此平衡施肥不可忽略硝态氮。种植22年以上的土壤均达到轻度盐渍化。养分比例发生显著变化，钙比例显著下降，露地N/Ca1:5，种植26年的N/Ca1:1.3。这是因为氮的富积和钙减少所致。种植3~11年的土壤水溶性钙、吸附态钙增加，12~30年均显著下降。吸附态钙与铵态氮和有效钾呈极显著负相关，说明土壤中富积的K+和NH4+促进吸附态钙解吸。酸溶性和非酸溶性钙随种植年限增加而上升，主要是因磷积累促进了有效钙向难溶的磷酸八钙和磷酸十钙态转化。钙在剖面上迁移现象明显，0--40cm土层的水溶性和吸附态钙种植年限3~17年的上升，20年以上的下降；40~100cm一直都呈上升趋势。番茄枯萎病发病率与土壤硝态氮呈极显著正相关；与有效钙和有效钾呈极显著负相关。小区试验表明，产量≥5500kg/亩的土壤适宜氮磷钾钙含量（mg/kg）分别为178~220、136~150、252、542.4。根茎叶中含钙分别为1.2~1.4%、1.4~1.6%、2.8~2.9%，果实中钙略低于叶片；产量高且抗病性强的果实和叶片中钙>2.5%。番茄叶片钙≤2%时易发生脐腐病。脐腐病果钙<0.5%，远低于根茎叶中钙含量，脐腐病不仅因钙的总吸收量降低，更重要的是钙向果实中转运受到了影响。氮磷钾过高或过低都影响番茄钙吸收和产量形成，钙含量又与防御酶活性呈极显著正相关，因此而影响植株的抗病性。土壤N/Ca 1:2.5~3.0，P/Ca1:3.5~4.0，K/Ca1:2.2有利于番茄的钙素养分平衡、抗病性和产量形成。