氮磷鉀肥豐缺對白菜產(chǎn)量及養(yǎng)分利用效率的影響

孫曉 姜學玲 張占田 王甜 楊劍超 張廣和 崔玉明 崔榮宗

摘要：為指導白菜田間合理施肥，在大田條件下，設(shè)置5個施肥處理（推薦施肥處理NE，不施氮肥處理NE-N，不施磷肥處理NE-P，不施鉀肥處理NE-K和有機肥替代30%氮肥處理OM），研究不同施肥處理對白菜產(chǎn)量及養(yǎng)分利用效率的影響。結(jié)果表明：NE-N、NE-P、NE-K處理白菜經(jīng)濟產(chǎn)量較NE處理分別下降26.79、14.47、5.97t/hm2，有機肥替代部分氮肥后，白菜產(chǎn)量較推薦施肥處理顯著下降，與不施氮肥處理相比，經(jīng)濟產(chǎn)量顯著提升，非經(jīng)濟產(chǎn)量反而下降;在5個處理中，不施氮肥處理（NE-N）的氮素利用效率最低，而不施磷肥處理（NE-P）的磷素利用效率最高。由此說明，施肥對白菜的增產(chǎn)效果顯著，氮磷鉀的增產(chǎn)效應(yīng)依次為氮肥>磷肥>鉀肥，有機肥對當季白菜的增產(chǎn)效果相對較弱，在白菜生產(chǎn)中不僅應(yīng)重視氮肥的施用，亦應(yīng)加強磷鉀肥的合理配施。

關(guān)鍵詞：施肥;白菜;產(chǎn)量;養(yǎng)分利用效率;肥料利用率

中圖分類號：S634.306+.2文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2019）05-0109-05

白菜（Brassicapekinensis）又名包心白菜、結(jié)球白菜、膠菜、黃芽白等，原產(chǎn)于我國北方，為十字花科蕓薹屬葉用蔬菜，其莖葉可食，味道鮮美、營養(yǎng)豐富，且耐貯運、價格低，深受廣大消費者喜愛。其栽種面積及消費量均居我國蔬菜首位，在我國菜籃子中占重要地位，尤其在我國北方地區(qū)，更被稱為“當家菜”[1]。山東是白菜的主產(chǎn)區(qū)，2014年種植面積達26×104hm2[2]。為提高產(chǎn)量與收益，當前我國蔬菜施肥尤其是氮肥施用量普遍偏高[3]，不僅造成土壤養(yǎng)分過量累積、降低化肥當季利用率，同時也會加劇蔬菜硝酸鹽含量超標風險[4]，并帶來土壤板結(jié)、土壤酸化、溫室氣體排放加劇等環(huán)境問題[5]。蔬菜作物所需養(yǎng)分不平衡已成為提高產(chǎn)量、改善其營養(yǎng)品質(zhì)、維系菜田可持續(xù)發(fā)展的限制因子[6]。前人已對白菜肥料合理施用進行大量探索，但大多聚焦于氮肥用量的影響[3，7-10]，對磷鉀肥的研究相對較少[4，11]，且由于各地土壤性質(zhì)、氣候條件迥異，前人得出的結(jié)論各異。因此，本試驗在前人研究的基礎(chǔ)上，進一步探索不同施肥處理對大白菜產(chǎn)量及養(yǎng)分吸收利用效率的影響，以期為膠東地區(qū)白菜科學施肥提供技術(shù)指導。

1材料與方法

1.1試驗地概況

試驗設(shè)在山東省煙臺市芝罘區(qū)西牟村。地理坐標37°29′31″N，121°17′49″E。該區(qū)屬溫帶季風氣候，四季分明。近5年（2013—2017）年均降水量608.34mm，年均氣溫13.24℃，年均日照時數(shù)2504.42h。供試土壤為棕壤。前茬作物為大蔥。試驗前0～20cm土層土壤基本理化性狀：有機質(zhì)含量13.74g/kg、堿解氮124.84mg/kg、銨態(tài)氮76.62mg/kg、硝態(tài)氮51.70mg/kg、有效磷361.66mg/kg、速效鉀159.63mg/kg，pH值5.51。

1.2試驗設(shè)計與方法

試驗設(shè)5個處理，其中NE：推薦施肥;NE-N：推薦施肥基礎(chǔ)上不施化學氮肥;NE-P：推薦施肥基礎(chǔ)上不施化學磷肥;NE-K：推薦施肥基礎(chǔ)上不施化學鉀肥;OM：有機肥替代氮肥，即推薦施氮量的30%用有機肥替代。隨機區(qū)組排列，重復3次，小區(qū)面積20m2。

具體施肥方案見表1。供試肥料為尿素（N46%）、鈣鎂磷肥（P2O518%）、硫酸鉀（K2O51%）及商品有機肥（N-P2O5-K2O=0.887%-0.01%-1.35%）。播種前8月17日，有機肥與磷肥全部基施;蓮座期9月29日和包心期11月1日進行追肥，氮肥基追比為4∶3∶3，鉀肥基追比為3∶3∶4?；嗜咳鍪贩嗜繙鲜?。

供試白菜品種為秋寶，于8月18日播種，起壟種植，每小區(qū)起4壟，共定植72株，折合每公頃35700株。正常田間管理，11月22日收獲。

1.3測定指標及方法

收獲時每小區(qū)選取長勢均勻具有代表性的一壟白菜，逐株稱重，測定生物產(chǎn)量，之后切掉根部剝?nèi)ネ鈱尤~后稱重，測定經(jīng)濟產(chǎn)量，二者相減為非經(jīng)濟產(chǎn)量。每小區(qū)選取長勢均勻的白菜3株，帶回實驗室，去掉泥土，分為經(jīng)濟部分和非經(jīng)濟部分，烘干粉碎，測定含水量。之后經(jīng)H2SO4-H2O2消解，采用凱氏法測定全氮含量，鉬銻抗比色法測定全磷含量，原子吸收分光光度計法測定全鉀含量[12]。并據(jù)此計算肥料利用率的相關(guān)參數(shù)，相關(guān)參數(shù)計算公式如下[13-15]：

肥料利用率（%）=（施肥區(qū)作物累積總量-無肥區(qū)作物累積總量）/施肥量×100;

肥料農(nóng)學利用率=（施肥區(qū)經(jīng)濟產(chǎn)量-無肥區(qū)經(jīng)濟產(chǎn)量）/施肥量;

N（P2O5、K2O）養(yǎng)分利用效率=經(jīng)濟產(chǎn)量/植株養(yǎng)分積累量N（P2O5、K2O）。

1.4數(shù)據(jù)分析

采用MicrosoftExcel2010和SPSS19.0軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計與分析。

2結(jié)果與分析

2.1不同施肥處理對白菜產(chǎn)量的影響

由表2看出，不同施肥處理下白菜生物產(chǎn)量與經(jīng)濟產(chǎn)量相一致，均為NE>NE-K>NE-P>OM>NE-N;NE生物產(chǎn)量與經(jīng)濟產(chǎn)量顯著高于NE-N、NE-P和OM處理，略高于NE-K處理，其中經(jīng)濟產(chǎn)量分別較NE-N、NE-P、NE-K和OM處理提高23.31%、11.37%、4.40%和12.17%;不施氮肥處理的生物產(chǎn)量和經(jīng)濟產(chǎn)量均為最低，其中經(jīng)濟產(chǎn)量顯著低于其他各處理;有機肥替代部分氮肥后白菜當季產(chǎn)量較NE處理顯著下降，亦低于不施磷肥與不施鉀肥處理，與不施氮肥處理相比經(jīng)濟產(chǎn)量由114.95t/hm2提高至126.36t/hm2，非經(jīng)濟產(chǎn)量反而下降。這表明氮肥對白菜產(chǎn)量的提升效果要優(yōu)于磷鉀肥，且優(yōu)先作用于經(jīng)濟產(chǎn)量部分。收獲指數(shù)反映了作物同化物轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟產(chǎn)品的能力，是評價施肥成效的重要指標，不施氮肥處理下收獲指數(shù)顯著低于其他處理。

2.2不同施肥處理對白菜養(yǎng)分累積總量的影響

由表3可以看出，全量施用化肥的NE處理白菜各養(yǎng)分累積總量均為最高，顯著高于其他各施肥處理。缺素施肥與有機肥替代施肥下氮素養(yǎng)分累積量均顯著低于NE處理，但彼此間無顯著差異;磷素累積總量與氮素類似，但缺鉀處理得益于生物產(chǎn)量相對較高，其磷素累積量顯著高于其他缺素及有機替代處理;各施肥處理下的鉀素累積量NE>NE-K>NE-N>NE-P>OM，其中OM處理鉀素累積量顯著低于其他處理。這可能是由于有機肥替代處理下速效鉀肥施用較少，所得白菜鉀素含量相對較低，且該處理下生物產(chǎn)量不高，接近于缺氮處理NE-N，故對鉀素的累積能力有限。另外，缺鉀處理NE-K白菜植株鉀素含量相對較低，但供試土樣中有效鉀含量相對較豐富，植株鉀素含量較其他處理并無顯著差異，且由于氮磷養(yǎng)分的充足施入，該處理白菜產(chǎn)量相對較高，從而導致該處理鉀素養(yǎng)分累積量高于其他缺素與有機肥替代處理。

2.3不同施肥處理對白菜養(yǎng)分利用效率的影響

養(yǎng)分利用效率反映了作物吸收單位養(yǎng)分對經(jīng)濟產(chǎn)量形成的貢獻，養(yǎng)分利用效率高則意味著較少的投入即可獲得較高的產(chǎn)出[15]。Bridgham等[16]研究認為，在一定程度上，植物的養(yǎng)分利用效率隨土壤養(yǎng)分有效性的降低而升高，但土壤養(yǎng)分有效性下降至一定程度后，植物養(yǎng)分利用效率反而降低。如表4所示，全量施肥的NE處理各養(yǎng)分利用效率相對較低，而對于缺素施肥而言，所缺養(yǎng)分的利用效率則各有差異：缺氮處理的氮素養(yǎng)分利用效率最低，而缺磷處理下磷的養(yǎng)分利用效率則最高，有機肥替代處理下化學氮肥與鉀肥的施用量均相對較低，其氮素和鉀素養(yǎng)分利用效率均高于NE處理及相應(yīng)缺素處理。這與Bridgham等[16]所得結(jié)論相一致。

2.4不同施肥處理白菜的肥料利用率及農(nóng)學利用率

肥料利用率是衡量施肥效果的重要指標，不同肥料品種間的差異較大[17]。由表5可知，氮肥利用率最高為35.54%，與鄧小強等的研究結(jié)果相持平[18]，鉀肥次之，磷肥利用率最低，僅為5.21%，遠低于文獻報道我國磷肥當季利用率[19]。這可能是由于白菜磷含量相對較低，對磷養(yǎng)分的累積量有限，且本試驗采用的磷肥為枸溶性磷肥，在土壤中釋放緩慢，故施肥時適量加大了磷肥的施用量，從而導致磷肥利用率大幅下降。

肥料農(nóng)學利用率的大小可評價肥料的增產(chǎn)效果。由表5可見，氮磷鉀的農(nóng)學利用率依次為131.32、64.60、13.48kg/kg，表明氮肥對白菜的增產(chǎn)效率較高，磷肥次之，鉀肥對白菜的增產(chǎn)效果較低。

3討論與結(jié)論

施肥對提高白菜產(chǎn)量有重要作用。在本試驗條件下，推薦施肥處理NE白菜產(chǎn)量與NE-N、NE-P、NE-K處理相比經(jīng)濟產(chǎn)量分別提高26.79、14.47、5.97t/hm2，氮磷鉀肥的農(nóng)學利用率依次為131.32、64.60、13.48kg/kg，這表明氮磷鉀肥對白菜的增產(chǎn)效果依次為N>P>K。李娟等[11]研究認為肥料對白菜的增產(chǎn)效果表現(xiàn)為N>K>P，本試驗表明氮肥對白菜的增產(chǎn)起主導作用，但是磷肥的增產(chǎn)要優(yōu)于鉀肥。這主要是由于本試驗所選地塊土壤有效鉀含量相對充足、植株對肥料鉀的需求相對較弱，而有機肥替代部分氮肥施用時，白菜產(chǎn)量有明顯下降。這進一步證實了氮肥對白菜增產(chǎn)的主導作用，因而有機肥對當季白菜的增產(chǎn)效果相對較弱，但介于其養(yǎng)分的緩釋性及對土壤的改良效果在后茬作物應(yīng)有一定的改善效果，這仍需繼續(xù)試驗加以研究。

本試驗肥料利用率均相對較低，氮肥最高，為35.54%，鉀肥次之，為19.14%，磷肥最低，僅為5.21%。王火焰等[20]認為計算肥料養(yǎng)分利用率時不應(yīng)忽視土壤養(yǎng)分的盈虧，不施肥處理下前期施肥的殘效提升了土壤肥力，為對照提供了養(yǎng)分供應(yīng)。而本研究受試驗條件所限，所得肥料養(yǎng)分的利用率均是基于施肥量與白菜產(chǎn)量計算而來，尚未涉及到土壤養(yǎng)分含量的變化，從而導致所得利用率偏低，這在后續(xù)試驗中應(yīng)進一步深入開展。

參考文獻：

[1]黃運湘，曾艷，張楊珠，等.不同施肥處理對白菜干物質(zhì)積累與養(yǎng)分吸收的影響[J].湖南農(nóng)業(yè)科學，2011（1）：32-36.

[2]姜帥港.山東省大白菜種植成本收益研究[D].泰安：山東農(nóng)業(yè)大學，2017.

[3]李俊良，陳新平，李曉林，等.大白菜氮肥施用的產(chǎn)量效應(yīng)、品質(zhì)效應(yīng)和環(huán)境效應(yīng)[J].土壤學報，2003，40（2）：261-266.

[4]黃立華，劉穎，周米平.氮磷鉀肥配施對大白菜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J].西北農(nóng)林科技大學學報，2005，33（10）：51-56.

[5]方暢宇，屠乃美，張清壯，等.不同施肥模式對稻田土壤速效養(yǎng)分含量及水稻產(chǎn)量的影響[J].土壤，2018，50（3）：462-468.

[6]游媛，陳燕霞，劉芳，等.平衡施肥對大白菜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J].長江蔬菜，2009（1b）：17-20.

[7]楊玉娥.氮肥不同用量對大白菜產(chǎn)量及商品性的影響[J].陜西農(nóng)業(yè)科學，2014，60（6）：27-28.

[8]許肖松.施肥及氮肥用量對露地大白菜產(chǎn)量及品質(zhì)的影響[J].安徽農(nóng)學通報，2018，24（2）：45-51.

[9]羅付香，林超文，劉海濤，等.不同施氮量對紫色土大白菜季產(chǎn)量和氨揮發(fā)的影響[J].植物營養(yǎng)與肥料學報，2018，24（3）：685-692.

[10]曾彩霞.氮肥的不同用量對大白菜產(chǎn)量的影響[J].耕作與栽培，2016（4）：43-44.

[11]李娟，章明清，孔慶波，等.大白菜氮磷鉀肥料效應(yīng)及其推薦施肥量研究[J].福建農(nóng)業(yè)學報，2010，25（3）：336-339.

[12]魯如坤.土壤農(nóng)業(yè)化學分析方法[M].北京：中國農(nóng)業(yè)科技出版社，2000.

[13]矯巖林，孫曉輝，劉翠玲，等.不同施氮量對冬小麥煙農(nóng)0428產(chǎn)量及氮肥利用效率的影響[J].山東農(nóng)業(yè)科學，2017，49（5）：74-77.

[14]張建青，李猛，王琴，等.不同施肥量對油菜產(chǎn)量及肥料利用率的影響[J].黑龍江農(nóng)業(yè)科學，2018（11）：41-44.

[15]邢雪榮，韓興國，陳靈芝.植物養(yǎng)分利用效率研究綜述[J].應(yīng)用生態(tài)學報，2000，11（5）：785-790.

[16]BridghamSD，PastorJ，McClaughertyCA，etal.Nutrient-useefficiency：alitterfallindex，amodel，andatestalonganutrient-availabilitygradientinNorthCarolinaPeatlands[J].TheAmericanNaturalist，1995，145（1）：1-21.

[17]褚清河，強彥珍.也談中國主要糧食作物生產(chǎn)中肥料利用率及其提高途徑[J].山西農(nóng)業(yè)科學，2010，38（9）：3-8.

[18]鄧小強，范貴國.氮肥施用量對大白菜經(jīng)濟性狀、產(chǎn)量和氮肥利用的影響[J].貴州農(nóng)業(yè)科學，2015，43（1）：117-119.

[19]楊青林，桑利民，孫吉茹，等.我國肥料利用現(xiàn)狀及提高化肥利用率的方法[J].山西農(nóng)業(yè)科學，2011，39（7）：690-692.

[20]王火焰，周健民.肥料養(yǎng)分真實利用率計算與施肥策略[J].土壤學報，2014，51（2）：216-225.