小白菜優(yōu)化配方施肥初探

李冬蓮+++黃興學+++周國林++汪愛華++王斌才++林處發(fā)++鄧耀華+張潤花+高長斌

摘 要：以小白菜為材料，研究了不同施肥處理對小白菜產量、硝酸鹽含量、硝酸鹽還原酶活性及VC含量的影響。試驗結果表明，在土壤1中優(yōu)化配方施肥在氮、磷用量分別比常規(guī)施肥減少42%、61.47%，鉀增加29.07%的情況下（N 4.35 kg/667 m2、P2O5 2.89 kg/667m2、K2O 9.68 kg/667 m2），產量增加20.04%，VC含量增加32.52%，硝酸鹽含量降低31.56%；土壤2中優(yōu)化配方施肥在施用氮、磷分別比常規(guī)施肥減少100%、100%，鉀增加3.8%的情況下（N 0 kg/667 m2、P2O5 0 kg/667 m2、K2O 7.79 kg/667 m2），產量增加49.19%，VC含量增加101.63%，硝酸鹽含量降低51.37%。土壤1和土壤2結果比較發(fā)現(xiàn)，在不同肥力土壤中，優(yōu)化配方施肥處理的小白菜都取得了較高的產量、較好的品質，但在不同肥力土壤中最優(yōu)施肥量不一樣，具體施肥量需要根據(jù)土壤肥力和作物種類考慮。

關鍵詞：小白菜；優(yōu)化；配方施肥；產量；品質

測土配方施肥是在肥料施用調查、土壤測試和田間試驗的基礎上，根據(jù)作物需肥規(guī)律、土壤供肥能力和肥料利用率，提出氮、磷、鉀及中、微量元素等肥料合理施用量及配比、科學施用時期和施用方法的技術[1]。測土配方施肥技術的核心是調節(jié)和解決作物需要的營養(yǎng)元素和土壤供肥之間的矛盾[2]，同時有針對性地補充作物所需的營養(yǎng)元素，作物缺什么元素就補充什么元素，需要多少就補多少，實現(xiàn)各種養(yǎng)分的平衡供應，滿足作物的需要；通過增加或減少肥料用量，調整肥料比例，達到提高肥料利用率、提高作物產量、改善農產品品質的目的，同時對改善土壤結構、提高耕地質量、保護農業(yè)環(huán)境、促進農民增收具有重要作用。

常規(guī)測土配方施肥需要通過施肥試驗探明肥料利用率，通過缺素試驗探明土壤養(yǎng)分利用率，利用試驗田的數(shù)據(jù)指導大田施肥實踐，利用已有的試驗數(shù)據(jù)指導后期的施肥實踐[3]。這種方法適用于栽培面積大、茬口相對固定、田塊肥力均一的大田作物，事實上常規(guī)測土配方施肥技術已在水稻、小麥等作物上大面積推廣。常規(guī)測土配方施肥普遍應用在糧食作物和經濟作物上，水稻、小麥、玉米、花生[4]、棉花、苧麻[5]等都有廣泛和深入的研究和應用，多位學者建立了不同地區(qū)、不同土壤養(yǎng)分水平、不同作物的科學施肥模型，為實現(xiàn)經濟作物節(jié)本增效起到良好的效果[6]。

蔬菜測土配方施肥既要考慮蔬菜的需肥特點，又要考慮當?shù)赝寥罈l件、氣候條件和肥料特性，還要綜合考慮當?shù)氐募夹g水平、施肥水平、施肥習慣和經濟條件等因素[7]。由于前茬作物不同或者其他原因等，不同地塊土壤養(yǎng)分含量不同；不同種類蔬菜對肥料的需求也有很大差異，如番茄、黃瓜等植株較大，葉量豐富，產量高，對氮的需求較大[8]。根據(jù)測土結果對土壤養(yǎng)分進行分析以及不同蔬菜的需肥特點計算出其在整個生長周期內所必需的營養(yǎng)元素，提出合理的肥料配比、用量及施用時期，生產出配方專用肥并指導農民施用，在配施氮、磷、鉀肥的同時配合有機肥的施用，尤其是對于測土分析后土壤理化性質較差的地塊，有機肥的施用一方面可以促進蔬菜生長，提高蔬菜品質，另一方面可以增加土壤中有機質含量，改良土壤[9]。

與大田作物相比，設施蔬菜具有單個蔬菜品種栽培面積相對較小、種植的蔬菜種類和品種較多等特點，加上各種蔬菜的需肥特點差異大、對礦質元素的需求量大于一般農作物、茬口安排復雜多變等，導致不同土壤養(yǎng)分狀況差異較大；此外，大多數(shù)蔬菜屬于淺根作物，高度依賴肥水，為確保其正常生長和高產，需要定期灌溉和施肥[3]。但不合理的施肥會引起蔬菜品質降低、產量下降、土壤養(yǎng)分減少、環(huán)境污染等一系列問題。一般而言，常規(guī)測土配方施肥必須以當年試驗數(shù)據(jù)指導第2年的生產，適用于一季作物，且指導的種植面積有限，因此，常規(guī)測土配方施肥在蔬菜生產實踐中很難應用。

由于蔬菜種植的效益較高，各地蔬菜栽培面積尤其是設施蔬菜栽培面積發(fā)展很快[10]，但種植戶為了追求經濟效益，盲目施肥，造成蔬菜硝酸鹽污染、土壤氮磷累積、農業(yè)環(huán)境污染等問題。據(jù)調查，設施蔬菜化肥用量高達50～70 kg/667 m2，遠遠超過

15 kg/667 m2的上限標準，但實際肥料利用率還不到一半[11]。綜上所述，迫切需要一種方便快捷、簡單易行、可操作性強的新型蔬菜測土配方施肥技術，以適應蔬菜栽培種類和品種繁多、單種蔬菜栽培面積相對較小、田塊間土壤肥力不均、茬口靈活等特點，切實改變目前設施蔬菜生產肥料施用過多、農民肥料成本過高、連作障礙嚴重、土壤養(yǎng)分失調，土壤氮磷累積、病蟲害難以控制、農業(yè)環(huán)境污染的局面。為此，以小白菜為試驗材料，根據(jù)其需肥規(guī)律、土壤供肥能力以及肥料利用率，設計了幾種不同的施肥方式，以期為優(yōu)化設施蔬菜施肥技術提供指導。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試小白菜品種為漢優(yōu)，來自武漢蔬博農業(yè)科技有限公司。

1.2 試驗方法

試驗在武漢市農業(yè)科學技術研究院北部園區(qū)基地大棚進行，選擇了2塊地（土壤1、2分別用T、S表示）參與試驗，供試土壤基本性狀如表1。

試驗設4個處理，各處理施肥量見表2、3。其中T1（CKT）、S1（CKS）為常規(guī)施肥，即為當?shù)亓晳T施肥；T2、S2為常規(guī)減量施肥，即在常規(guī)施肥基礎上減量25%；T3、S3為優(yōu)化配方施肥，即在土壤基礎養(yǎng)分基礎上調整至健康土壤標準[12]，然后再加上作物吸收帶走的養(yǎng)分即為實際需要施加的養(yǎng)分值；T4（CKT'）、S4（CKS'）為不施肥。

本試驗中，小白菜目標產量為2 000 kg/667 m2，

667 m2共需要吸收N 3.54 kg，P2O5 1.20 kg，K2O 6.20 kg；根據(jù)試驗土壤與健康土壤的差距計算，土壤1調至健康值每667 m2需要補充N 0.81 kg，P2O5 1.69 kg，K2O 3.48 kg；土壤2調至健康值667 m2需要補充N -19.3 kg，P2O5 -17.2 kg，K2O 1.59 kg。

試驗小區(qū)面積為36 m2，每個處理設3次重復，小區(qū)隨機排列。肥料于2016年7月14日作為底肥全部施入，各個處理間除施用肥料不同外，其他田間管理措施均一致。于2016年7月16日播種，8月21日開始取樣測定相關生理指標，8月26日全部收獲測產。

供試肥料為史丹利復合肥硫酸鉀型（N、P2O5、K2O含量均為15%）；尿素（N 46.4%）；過磷酸鈣（P2O5 16%），來自武漢市禾瑞科技股份有限責任公司。

1.3 項目測定

種植前取土測定土壤基本性狀；小白菜收獲時測定品質性狀及產量。

①土壤基本性狀測定 pH值：PX-KS06型pH計（廣州市普析通儀器有限公司）測定；采用重鉻酸鉀外加熱法測定土壤有機質含量、紫外分光光度法測定土壤硝態(tài)氮含量、KCl浸提-蒸餾法測定土壤銨態(tài)氮含量、鉬銻抗比色法測定土壤速效磷含量、火焰光度計法測定土壤速效鉀含量[13]。

②小白菜品質指標測定 2，6-二氯酚靛酚滴定法測定VC含量、水楊酸法測定硝酸鹽含量[14]。

③小白菜產量測定 一次性采收，統(tǒng)一測定每個小區(qū)產量，折算成667 m2產量。

1.4 統(tǒng)計分析

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2007和SAS 8.1統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 土壤1處理下不同施肥處理對小白菜的影響

①對產量的影響 統(tǒng)計分析結果表明（表4），土壤1中T3、T2、T1、T4產量依次降低；與不施肥的T4相比，T1、T2、T3產量分別增加60.34%、71.88%、92.48%，達顯著差異水平（P<0.05）；與常規(guī)施肥的T1比較，T2、T3產量分別增加7.20%、20.04%，T4降低37.63%，T1與T2、T2與T3之間無顯著性差異（P>0.05）?？梢钥闯?，相比不施肥處理，施肥處理產量均增加，與常規(guī)施肥處理相比，常規(guī)減量和優(yōu)化配方處理產量均增加，且優(yōu)化施肥處理增產幅度較大。

②對VC含量的影響 VC是鑒定蔬菜品質的重要指標。從表5可以看出，土壤1中T1、T2、T3小白菜VC含量均顯著高于T4（P<0.05），含量最高的為T3優(yōu)化配方施肥處理，其次為T2常規(guī)減量施肥處理，T1常規(guī)施肥處理，最低的為T4不施肥處理；與常規(guī)施肥處理相比，T2、T3小白菜VC含量分別增加14.70%、32.52%，T4含量降低25.76%。

③對硝酸鹽含量的影響 從表5可以看出，土壤1中T1、T2、T3小白菜硝酸鹽含量均比T4高；T1常規(guī)施肥處理硝酸鹽含量最高，較T4增加了73.77%，T2常規(guī)減量施肥處理次之，較T4增加了44.25%，T3優(yōu)化配方施肥處理最低；較T4增加了18.93%；T1、T2、T3與T4的差異均達到了顯著水平（P<0.05）。與常規(guī)施肥相比，T2、T3、T4硝酸鹽含量分別降低16.99%、31.56%、42.45%，表明常規(guī)施肥會增加小白菜中的硝酸鹽含量，常規(guī)減量及優(yōu)化配方施肥會降低硝酸鹽含量，保證小白菜有較好的營養(yǎng)品質。

④對硝酸還原酶活性的影響 由表5可知，土壤1中小白菜硝酸還原酶活性最低的為T1常規(guī)施肥處理，最高的為T4不施肥處理，T1、T2、T3與T4的差異均達到了顯著水平（P<0.05）；與T4相比，T1、T2、T3硝酸還原酶活性均降低，與常規(guī)施肥相比，T2、T3、T4硝酸還原酶活性依次增加，說明施肥會降低硝酸還原酶活性。

2.2 土壤2處理下不同施肥處理對小白菜的影響 ①對產量的影響 從表6中可以看出，土壤2中S3、S4、S2、S1產量依次降低；S3產量比對照增加10.02%，S1、S2產量均比S4低，分別低26.26%、11.19%，S1、S2、S3與S4的差異均達到了顯著水平（P<0.05）；與常規(guī)施肥相比，S2、S3、S4產量均增加，說明不施肥、減量施肥以及優(yōu)化配方施肥均能提高土壤2中小白菜產量，這與土壤2的土壤營養(yǎng)狀況相一致。

②對VC含量的影響 從表7中可以看出，土壤2中S3小白菜VC含量最高，達到135.7 mg/kg，最低為S1常規(guī)施肥處理；與S4相比，S1、S2、S3均達到了顯著水平（P<0.05）；與常規(guī)施肥處理相比，S2、S3、S4小白菜VC含量均增加，并且S3優(yōu)化配方施肥處理VC含量增加101.63%；說明在養(yǎng)分含量較高的土壤2中常規(guī)施肥會降低VC含量，而減量施肥和配方優(yōu)化施肥可以增加VC含量。

③對硝酸鹽含量的影響 由表7可知，土壤2中S3優(yōu)化配方施肥處理小白菜硝酸鹽含量低于對照，較S4降低了27.14%，S1較S4增加了49.83%、S2較S4增加了23.41%；S1小白菜硝酸鹽含量高于S2，S1、S2、S3與S4的差異均達到了顯著水平（P<0.05）；相比常規(guī)施肥，S2、S3、S4硝酸鹽含量均降低，其中S3優(yōu)化配方施肥硝酸鹽含量降低51.37%，由此得出，優(yōu)化配方施肥可以在一定程度上降低小白菜硝酸鹽含量，保證小白菜食用安全。

④對硝酸還原酶活性的影響 由表7可知，土壤2中小白菜硝酸還原酶活性最高的是S3優(yōu)化配方施肥處理，S1、S2、S3與S4的差異均達到了顯著水平（P<0.05）；與S4相比，S1、S2硝酸還原酶活性均降低，S3硝酸還原酶活性增加，與常規(guī)施肥相比，S1、S2、S3硝酸還原酶活性均增加，S3硝酸還原酶活性增加109.48%。

2.3 2種土壤下不同施肥處理對小白菜影響比較

①產量 相比于常規(guī)施肥處理，土壤1中T2、T3產量均增加，T4不施肥處理產量降低；土壤2中S2、S3、S4產量均增加。相比于不施肥處理，土壤1中T1、T2、T3產量均增加；土壤2中S1、S2產量降低，S4產量增加10.02%。

②VC含量 相比于常規(guī)施肥處理，土壤1中T2、T3小白菜VC含量均增加，T4不施肥處理小白菜VC含量降低；土壤2中S2、S3、S4小白菜VC含量均增加。相比于不施肥處理，土壤1中T1、T2、T3小白菜VC含量均增加；土壤2中S1、S2、S3小白菜VC含量均降低。

③硝酸鹽含量 相比于常規(guī)施肥處理，土壤1和土壤2中硝酸鹽含量均降低。相比于不施肥處理，土壤1中T1、T2、T3硝酸鹽含量均增加；土壤2中S1、S2硝酸鹽含量增加，S3硝酸鹽含量降低27.14%。

④硝酸還原酶活性 相比于常規(guī)施肥處理，土壤1和土壤2中小白菜硝酸還原酶活性均增加。相比于不施肥處理，土壤1中T1、T2、T3硝酸還原酶活性均降低；土壤2中S1、S2硝酸還原酶活性降低，S3硝酸還原酶活性增加12.5%。

3 結論與討論

合理施肥可以提高作物的產量和品質、提高土壤肥力、改良土壤[15]。配方施肥是綜合考慮了土壤、肥料、作物體系的相互關系，有利于合理施肥，減少化肥施用量，提高肥料利用率。傳統(tǒng)的配方施肥有幾種方法，一是利用養(yǎng)分平衡法，作物所需養(yǎng)分減去土壤供肥量即為所施養(yǎng)分[16]。但是養(yǎng)分平衡法需要測定土壤養(yǎng)分校正系數(shù)和肥料利用率，這兩項參數(shù)在不同作物、肥力、地塊、茬次情況下變化很大，其值無法估算[17]，在某個地塊上的測定值不一定適用于其他地塊，而且過多的參數(shù)測定給推廣運用帶來很大的不便。配方施肥的第2個方法是進行施肥產量試驗，測定最佳施肥模型、肥料利用率、施肥比例，這種方法對地塊和作物依賴性太強，實際是以第1茬結果指導第2茬生產，以小塊土壤指導大面積種植，但事實上田塊之間的基礎養(yǎng)分差異較大，因此這種配方施肥適用性有待研究。本試驗試圖研究一種簡易的配方施肥方法，即先把土壤基礎養(yǎng)分調至一個健康合適的標準，然后加上作物攜帶的養(yǎng)分，兩者相加即為施用養(yǎng)分量，旨在對該配方施肥的效果進行研究。

3.1 優(yōu)化配方施肥提高了小白菜產量

對產量的研究結果發(fā)現(xiàn)，在2種不同肥力的土壤中，優(yōu)化配方施肥產量均為最高，而常規(guī)施肥、常規(guī)減量施肥、不施肥則表現(xiàn)不一。在肥力較低的土壤1，常規(guī)施肥產量高于不施肥，但在肥力過高的土壤2，常規(guī)施肥產量低于對照。前人研究[11]表明，配方施肥的產量要高于常規(guī)施肥，這與本文研究結論一致。常規(guī)施肥的磷元素施用量遠高于作物需求，這與小白菜常規(guī)施肥地塊磷元素嚴重超標相一致。土壤2不施肥處理產量高于常規(guī)施肥，可能是因為氮、磷過量，而常規(guī)施肥加重了這一趨勢，導致作物產量反而降低（表4、6）。減量施肥產量與常規(guī)施肥產量相比無顯著差異或稍高（表4、6），說明減量施肥可以在不降低產量的前提下減少土壤施肥量，提高肥料利用率，這與徐捷[18]關于不同施肥模式下甘藍氮磷利用的研究以及潘可可[19]關于肥料減量施用對設施番茄產量、品質的影響研究結論一致，但是減量施肥在土壤1中磷超標、鉀元素不足，在土壤2中磷、鉀均超標，說明減量施肥不是任何元素都減，哪種元素減少、哪種元素增加需要根據(jù)土壤基礎肥力和作物需要量而定。優(yōu)化配方施肥可以在滿足作物需求的情況下減少元素過量和元素不足導致的養(yǎng)分不均衡，因而會產生較高的產量。

3.2 優(yōu)化配方施肥提高了小白菜品質指標

作物的品質指標已經越來越受到人們的關注，一種好的施肥配方應該在提高或保持產量的同時提高作物的品質；小白菜VC含量和硝酸鹽含量是重要的品質指標。前人研究表明，肥料用量和養(yǎng)分配比不合理是蔬菜硝酸鹽含量增加和VC含量降低的主要原因[20]。本試驗研究結果（表5、7）表明，常規(guī)施肥導致氮、磷用量過大，鉀不足，養(yǎng)分配比不合理，導致小白菜硝酸鹽含量升高，VC含量降低，優(yōu)化施肥處理小白菜硝酸鹽含量最低，同時VC含量最高，硝酸鹽含量比常規(guī)施肥處理降低了31.56%、51.37%，VC含量比常規(guī)施肥提高了32.52%、101.63%。硝酸還原酶（NR）是NO3-還原與同化中的關鍵酶，是NO3-還原的限速因子[21]，本試驗中小白菜硝酸鹽含量與硝酸還原酶的活性成負相關，這與遲蓀琳等[22]關于小白菜硝酸鹽含量與NO3-/NH4+及氮代謝關鍵酶的相關性研究結論一致。

3.3 優(yōu)化配方施肥適用于不同肥力土壤

與常規(guī)施肥和常規(guī)減量施肥不同的是，優(yōu)化配方在不同的肥力土壤中最優(yōu)施肥量不一樣，在肥力較低土壤中添加養(yǎng)分較多，而在肥力較高的土壤中添加養(yǎng)分較少，甚至不添加，但都能取得較高的產量和較好品質。土壤1測定結果顯示，優(yōu)化配方施肥在施用氮、磷分別比常規(guī)施肥減少42%、61.47%，鉀增加29.07%的情況下（N 4.35 kg/667 m2、P2O5 2.89 kg/667 m2、K2O 9.68 kg/667 m2），產量增加20.04%，硝酸鹽含量降低31.56%，VC含量增加32.52%；土壤2測定結果顯示，優(yōu)化配方施肥在施用氮、磷分別比常規(guī)施肥減少100%、100%，鉀增加3.8%的情況下（N

0 kg/667 m2、P2O5 0 kg/667 m2、K2O 7.79 kg/667 m2），產量增加49.19%，硝酸鹽含量降低51.37%，VC含量增加101.63%。土壤1和土壤2結果比較發(fā)現(xiàn)，在不同肥力土壤中最優(yōu)施肥量不一樣，具體施肥量應根據(jù)土壤肥力情況考慮，這是優(yōu)化配方施肥的優(yōu)點，可根據(jù)土壤肥力和作物變化隨時調整施肥量，但又不用測定過多的參數(shù)、做很多的肥料試驗，只用根據(jù)土壤養(yǎng)分測定情況計算最佳施肥量，這些在播種或定植前一周就可以完成，不用以當前茬次的試驗結果指導下茬試驗，以小塊田地結果指導片區(qū)生產。而常規(guī)施肥在不同肥力土壤中表現(xiàn)差異很大，甚至比不施肥產量還要低。

4 小結

本試驗中，土壤1中優(yōu)化配方施肥在施用氮、磷分別比常規(guī)施肥減少42%、61.47%，鉀增加29.07%的情況下（N 4.35 kg/667 m2、P2O5 2.89 kg/667 m2、K2O 9.68 kg/667 m2），產量增加20.04%，硝酸鹽含量降低31.56%，VC含量增加32.52%；土壤2中優(yōu)化配方施肥在施用氮、磷分別比常規(guī)施肥減少100%、100%，鉀增加3.8%的情況下（N 0 kg/667 m2、P2O50 kg/667 m2、K2O 7.79 kg/667 m2），產量增加49.19%，硝酸鹽含量降低51.37%，VC含量增加101.63%。土壤1和土壤2結果比較發(fā)現(xiàn)，優(yōu)化配方施肥處理小白菜都取得較高的產量和較好品質，在不同肥力土壤中最優(yōu)施肥量不一樣，具體施肥量根據(jù)土壤肥力和作物情況考慮。

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