穴施球肥對(duì)甘藍(lán)生長(zhǎng)及氮素利用的影響

高杰云 周敏 江榮風(fēng) 陳清

摘? ? 要：為探討穴施球肥對(duì)蔬菜生長(zhǎng)和氮素利用的影響，本試驗(yàn)根據(jù)蔬菜養(yǎng)分需求特點(diǎn)，結(jié)合銨態(tài)氮肥在土壤中轉(zhuǎn)化的規(guī)律，以露地甘藍(lán)為試材，在兩種不同無(wú)機(jī)氮?dú)埩袅浚∟min分別為183，76 kg·hm-2）的土壤中，設(shè)置兩種灌溉量水平（90，50 mm），研究比較了穴施球肥和常規(guī)施肥對(duì)甘藍(lán)生長(zhǎng)、根系發(fā)育、氮素吸收及近根區(qū)土壤無(wú)機(jī)氮變化的影響。結(jié)果表明：近根球肥施用在氮肥用量比常規(guī)施肥處理減少一半的情況下，仍能滿足甘藍(lán)生長(zhǎng)，未出現(xiàn)減產(chǎn)現(xiàn)象，產(chǎn)量達(dá)79.4 t·hm-2;近根球肥處理0～10 cm土層的主根位置根長(zhǎng)密度達(dá)8 cm·cm-3，且施肥位置附近也出現(xiàn)了等量的根長(zhǎng)密度，說(shuō)明球肥及其施肥方式促進(jìn)根系在施肥位置周?chē)芗L(zhǎng)，有利于根系對(duì)養(yǎng)分的吸收;同常規(guī)施肥處理相比較，近根施用球肥處理由于減少了氮素投入，導(dǎo)致深層（30～90 cm）土壤無(wú)機(jī)氮含量明顯降低，減少了氮素淋失的可能性。

關(guān)鍵詞：甘藍(lán);穴施球肥;生長(zhǎng);氮素利用

中圖分類號(hào)：S635， S147.2? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ?DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2019.02.006

Abstract：? To explore the effects of hole-applied granular fertilizer on vegetable growth and N utilization， an open field experiment was conducted with cabbage， different irrigation regimes （90，50 mm） and initial soil Nmin （183，76 kg·hm-2） were set according to the nutrition demand of cabbage combining with the transformation rule of ammonium nitrogen fertilizer in soil， the cabbage growth， root development， N assimilate， and inorganic nitrogen changes in soil near root zone were compared between hole-applied granular fertilizer and conventional fertilizer. The results showed that the yield of cabbage was not significant decrease after application of hole-applied， comparing the local recommended N rate with broadcast application， and the yield was 79.4 t·hm-2. Compared to the unfertilized side， the root length density of taproot was 8 cm·cm-3 in 0～10 cm soil layer in the treatment of hole-applied， and the same amount of root length density near the position of fertilizing was also observed， indicating that the hole-applied granular fertilizer was conducive to the intensive growth of root surrounding the position of fertilization， and the nutrient uptake of the root system. Furthermore， the technique of hole-applied could significantly decrease the Nmin in deep soil layer （30～90 cm）， reducing the possibility of nitrate leaching.

Key words： cabbage; near to root; growth; nitrogen utilization

蔬菜生產(chǎn)中過(guò)量施肥不僅帶來(lái)生產(chǎn)效益的下降，而且也給農(nóng)田土壤生態(tài)環(huán)境造成很大的影響，導(dǎo)致土壤理化性狀、營(yíng)養(yǎng)元素、有機(jī)物質(zhì)和生物學(xué)活性降低，偏施氮肥導(dǎo)致土壤酸化和水體污染等問(wèn)題[1-2]。由于蔬菜作物的根系主要分布在0～30 cm土層，經(jīng)常性少量施肥和灌溉是保證高產(chǎn)的必要條件。因此，如何在減量化肥施用的條件下確保根層水分和養(yǎng)分濃度的有效供應(yīng)，以求在空間和時(shí)間上滿足根系生長(zhǎng)、水分和養(yǎng)分供應(yīng)的統(tǒng)一，是實(shí)現(xiàn)蔬菜作物生產(chǎn)與環(huán)境統(tǒng)一協(xié)調(diào)的關(guān)鍵。合理的滴灌施肥技術(shù)和施用緩釋肥料能夠保證根區(qū)養(yǎng)分的持續(xù)供應(yīng)[3-5]，但在生產(chǎn)應(yīng)用中并不十分普遍，主要與技術(shù)和產(chǎn)品需要較大的成本有關(guān)。一些研究者發(fā)現(xiàn)，結(jié)合根際養(yǎng)分供應(yīng)的原理，利用集中施用銨態(tài)氮于根系周?chē)难ㄊ┣蚍始夹g(shù)[6]，可在施肥量不增加的條件下，使根區(qū)養(yǎng)分供應(yīng)濃度顯著提高，從而實(shí)現(xiàn)足量供應(yīng)作物最佳生長(zhǎng)所需要的養(yǎng)分量，并獲得養(yǎng)分供應(yīng)不受限制時(shí)的作物產(chǎn)量，延緩?fù)寥老趸饔?，提高肥料的利用效率[7-9]。

本研究根據(jù)蔬菜養(yǎng)分需求特點(diǎn)，結(jié)合銨態(tài)氮肥在土壤中轉(zhuǎn)化的規(guī)律，以京郊露地生產(chǎn)條件下的甘藍(lán)為研究對(duì)象，以當(dāng)?shù)赝扑]氮素用量作為對(duì)照，比較不同灌溉條件下穴施球肥技術(shù)對(duì)甘藍(lán)生長(zhǎng)、根系發(fā)育及養(yǎng)分吸收利用的影響，旨在為以節(jié)肥及優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)為目標(biāo)的穴施球肥應(yīng)用技術(shù)提供理論指導(dǎo)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)在京郊露地菜田進(jìn)行，試驗(yàn)地為種植3年的新墾菜田，土壤類型為沖積輕壤土。試驗(yàn)地前茬為施氮水平不同的菠菜，甘藍(lán)移栽前兩個(gè)不同施氮水平0～30 cm土層土壤理化性質(zhì)分別為：無(wú)機(jī)氮?dú)埩袅繛?83 kg·hm-2，有機(jī)質(zhì)含量為25.1 g·kg-1，Olsen-P 含量為74.6 mg·kg-1，速效鉀含量為136 mg·kg-1，pH值 8.3;無(wú)機(jī)氮?dú)埩袅繛?6 kg·hm-2，有機(jī)質(zhì)含量為24.5 g·kg-1，Olsen-P 含量為72.4 mg·kg-1，速效鉀含量為116 mg·kg-1，pH值8.4。

供試甘藍(lán)（Brassica oleracea L. var. capitata L.）品種為中甘8398，2月2日育苗，4月2日移栽定植，株距45 cm，行距50 cm，定植密度為52 000株·hm-2。

試驗(yàn)在無(wú)機(jī)氮?dú)埩袅坎煌耐寥郎显O(shè)置兩個(gè)灌溉水平，分別為傳統(tǒng)灌溉（W1）：灌溉總量為90 mm;優(yōu)化灌溉（W2）：灌溉總量為50 mm。每個(gè)小區(qū)面積為144 m2，3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列。每個(gè)灌溉小區(qū)上設(shè)置施肥方式不同的裂區(qū)處理，分別為常規(guī)施肥和近根球肥，每個(gè)裂區(qū)面積為40 m2。常規(guī)施肥處理的氮素用量參考當(dāng)?shù)氐耐扑]量處理施用方式，為240 kg·hm-2，60%的N肥基施，其余N肥在4月26日蓮座期時(shí)追施，移栽前一次性基施60 kg·hm-2 P2O5及120 kg·hm-2 K2O;穴施球肥處理的氮素用量為120 kg ·hm-2。常規(guī)施肥種類的供試肥料為硫酸銨（20% N），普鈣（18% P2O5），硫酸鉀（51%K2O）。近根球肥的供試肥料為自制肥，是以普通的銨態(tài)氮肥、磷、鉀等化肥為基本原料，添加一些輔助物質(zhì)，在制作過(guò)程中充分考慮原料間、各原料與黏合劑等之間的相配性，選用合適的黏合劑，運(yùn)用傳統(tǒng)的造粒技術(shù)制作而成。甘藍(lán)的氮磷鉀養(yǎng)分吸收比例為1∶0.3∶1.1，移栽到結(jié)球采收間隔只有50 d，球肥的養(yǎng)分配比應(yīng)結(jié)合種植土壤中各養(yǎng)分含量的比例，使土壤根系可吸收的有效養(yǎng)分基本達(dá)到N∶P2O5∶K2O=1∶0.3∶1.1，而添加物的用量及球肥顆粒的大小則考慮50 d的養(yǎng)分釋放。本試驗(yàn)中所用球肥重約7.0 g，直徑約2 cm，每粒球肥氮磷鉀含量分別為1.15，0.57，1.15 g，在移栽時(shí)將球肥穴施，一穴2粒，球肥施用的位置為距移栽苗主根約7 cm，施用深度約7 cm。

有機(jī)肥采用腐熟堆肥，其全氮含量為8.9 g·kg-1，全磷含量為11.8 g·kg-1，全鉀含量為15.3 g·kg-1，施用量為12.5 t·hm-2。甘藍(lán)定植后統(tǒng)一灌1次緩苗水，之后開(kāi)始正常的水分處理;灌溉方式為微噴灌，于5月14、24、31日分3次收獲。

1.2 樣品采集與分析

植株收獲后按照0～30，30～60，60～90 cm分層采集土壤樣品，采樣位置為植株主根左右兩側(cè)各3 cm的兩個(gè)位點(diǎn)，其中一個(gè)采樣點(diǎn)介于主根和球肥之間，新鮮土樣用1 mol·L-1 KCl （液土比為5∶1）浸提，采用靛酚蘭比色法測(cè)定土壤浸提液中銨態(tài)氮濃度，采用紫外分光光度法測(cè)定土壤浸提液中硝態(tài)氮濃度[10]。在收獲時(shí)選擇近根球肥A和常規(guī)施肥處理，以甘藍(lán)的主根為中心，向左右兩側(cè)各延伸22.5 cm，垂直方向延伸25 cm，采集的取深度為10 cm的5×5×10 cm3的土塊，從鮮土中小心把根挑出，用網(wǎng)格交叉法測(cè)定各樣品的根長(zhǎng)量，算出根長(zhǎng)密度[11]。在甘藍(lán)蓮座期每小區(qū)調(diào)查10株，測(cè)量植株的葉片數(shù)、高度、展開(kāi)度;甘藍(lán)分3次收獲，計(jì)產(chǎn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 甘藍(lán)的生長(zhǎng)及氮素吸收

從表1可以看出，在兩種不同灌溉條件下，無(wú)論土壤前茬無(wú)機(jī)殘留氮素高低，近根施用球肥處理與常規(guī)施肥處理相比，蓮座期甘藍(lán)的葉片數(shù)和展開(kāi)度及收獲時(shí)甘藍(lán)的產(chǎn)量和吸氮量均沒(méi)有顯著性差異。說(shuō)明無(wú)論在高氮?dú)埩艉偷偷獨(dú)埩舻耐寥郎希┯们蚍侍幚黼m減少了氮素投入量，但仍然能夠滿足作物生長(zhǎng)。在高氮?dú)埩舻耐寥郎?，近根施用球肥處理所投入的氮素可能已?jīng)過(guò)量。不同的灌溉量對(duì)甘藍(lán)生長(zhǎng)及產(chǎn)量和吸氮量未表現(xiàn)出明顯差異，說(shuō)明在本試驗(yàn)條件下甘藍(lán)50 mm的灌溉量加上生育時(shí)期內(nèi)降雨量可能已經(jīng)滿足甘藍(lán)對(duì)水分的需求，增加灌溉量對(duì)甘藍(lán)生長(zhǎng)不起作用。

2.2 根系分布

盡管地上部作物的長(zhǎng)勢(shì)沒(méi)有受到顯著影響，但甘藍(lán)根系的分布卻存在很大差異。甘藍(lán)根系主要分布在0～10 cm的土層內(nèi)，且主要分布在主根附近，無(wú)論常規(guī)施肥還是近根球肥，0～10 cm土層甘藍(lán)的根系密度均顯著高于10～30 cm的根系密度;隨著土層深度的加深，根系密度越來(lái)越小。以主根為中心，常規(guī)施肥處理0～10 cm土層向甘藍(lán)主根左右兩側(cè)根系的根長(zhǎng)密度分布沒(méi)有明顯的差異，基本處于對(duì)稱分布;而近根球肥處理0～10 cm土層的根系根長(zhǎng)密度分布圖中可以看到除主根位置根長(zhǎng)密度較大（8 cm·cm-3）外，施肥位置附近又出現(xiàn)了等量的根長(zhǎng)密度，而在未施肥一側(cè)卻沒(méi)有。在10～20 cm土層根系的根長(zhǎng)密度也表現(xiàn)同樣的分布趨勢(shì)，說(shuō)明田間條件下在0～20 cm土壤上近根施用球肥后甘藍(lán)根系明顯地向施肥位點(diǎn)周?chē)植?，根系的這種分布特點(diǎn)對(duì)于提高養(yǎng)分的吸收效率十分重要。到20～30 cm土層常規(guī)施肥和近根施肥處理根系根長(zhǎng)密度分布無(wú)差異，說(shuō)明近根施用球肥深度為7 cm時(shí)，養(yǎng)分的集中分布對(duì)20～30 cm土層根系密度沒(méi)有影響。

2.3 根層土壤無(wú)機(jī)氮含量

從收獲時(shí)0～30 cm土層植株主根兩側(cè)的土壤無(wú)機(jī)氮水平來(lái)看，近根球肥處理，高土壤無(wú)機(jī)氮?dú)埩袅扛吖嗨織l件下施球肥兩側(cè)土壤無(wú)機(jī)氮含量差異不顯著，其他3個(gè)處理在施球肥一側(cè)土壤無(wú)機(jī)氮含量均顯著高于未施肥一側(cè)，施肥側(cè)近根處土壤無(wú)機(jī)氮含量達(dá)20～40 mg·kg-1，基本達(dá)到了甘藍(lán)正常生長(zhǎng)所需的土壤無(wú)機(jī)氮緩沖值（100 kg·hm-2）[12]，說(shuō)明球肥的養(yǎng)分除了甘藍(lán)吸收及生長(zhǎng)過(guò)程中損失外，能夠滿足甘藍(lán)生長(zhǎng)對(duì)養(yǎng)分的需要;常規(guī)施肥處理因?yàn)槭┓史绞綖槿鍪?，主根兩?cè)土壤無(wú)機(jī)氮含量沒(méi)有差異，但因其施氮量是球肥處理施氮量的2倍，所以其土壤無(wú)機(jī)氮含量高于球肥處理。30～60 cm土層在低無(wú)機(jī)氮?dú)埩敉寥郎辖蚍侍幚硎┓室粋?cè)土壤無(wú)機(jī)氮含量與未施肥一側(cè)無(wú)機(jī)氮含量無(wú)差異，但顯著低于常規(guī)施肥處理土壤無(wú)機(jī)氮含量，說(shuō)明近根球肥處理土壤無(wú)機(jī)氮淋洗量少，這與甘藍(lán)根系集中生長(zhǎng)在球肥施肥位置附近有關(guān)，同時(shí)也有可能是球肥本身能夠在一定程度上較少淋洗的緣故。60～90 cm土層各處理主根兩側(cè)土壤無(wú)機(jī)氮含量沒(méi)有差異，播前高無(wú)機(jī)氮?dú)埩敉寥郎鲜┑侍幚淼耐寥罒o(wú)機(jī)氮含量顯著高于播前低無(wú)機(jī)氮?dú)埩舻耐寥?，可能的原因是本季蔬菜生產(chǎn)并未影響到60～90 cm土壤無(wú)機(jī)氮含量的變化，所施的氮肥并未淋洗到60 cm以下。

3 結(jié)論與討論

我國(guó)現(xiàn)有的推薦施肥技術(shù)為進(jìn)行可持續(xù)蔬菜生產(chǎn)提供了合理的施肥量和養(yǎng)分配比，但在實(shí)際生產(chǎn)中推廣應(yīng)用卻很少，一個(gè)主要原因是我國(guó)蔬菜生產(chǎn)一般是以一家一戶為單位，推廣推薦施肥技術(shù)需要大量的時(shí)間和精力，農(nóng)民學(xué)習(xí)和掌握該技術(shù)也存在較大難度。而球肥在借鑒養(yǎng)分推薦技術(shù)提供的養(yǎng)分用量和配比的基礎(chǔ)上，物化了養(yǎng)分的推薦結(jié)果，每粒球肥含有定量的養(yǎng)分量和養(yǎng)分配比，在施用時(shí)只要說(shuō)明該作物每株需要幾粒球肥即可，方法簡(jiǎn)單，推廣應(yīng)用比較容易。

本試驗(yàn)中，高無(wú)機(jī)氮?dú)埩敉寥澜蚍侍幚碓诘视昧勘瘸Ｒ?guī)施肥處理減少一半的情況下仍能滿足甘藍(lán)生長(zhǎng)，未出現(xiàn)明顯減產(chǎn)現(xiàn)象;近根球肥處理0～10 cm土層的主根位置根長(zhǎng)密度較大，達(dá)8 cm·cm-3，且施肥位置附近也出現(xiàn)了等量的根長(zhǎng)密度，而在未施肥一側(cè)卻沒(méi)有，說(shuō)明球肥及其施肥方式促進(jìn)根系在施肥位置周?chē)芗L(zhǎng)，有利于根系對(duì)養(yǎng)分的吸收;0～30 cm土層球肥處理近根區(qū)施肥一側(cè)土壤無(wú)機(jī)氮含量顯著高于未施肥一側(cè)，施肥側(cè)近根處土壤無(wú)機(jī)氮含量達(dá)20～40 mg·kg-1，使土壤的無(wú)機(jī)氮在一定時(shí)期內(nèi)保持在根系密集生長(zhǎng)區(qū)，有利于根系對(duì)養(yǎng)分的吸收，在低無(wú)機(jī)氮?dú)埩敉寥郎?0～60 cm土層球肥處理施肥一側(cè)土壤無(wú)機(jī)氮的淋洗量顯著低于常規(guī)施肥處理的土壤無(wú)機(jī)氮淋洗量，說(shuō)明球肥能夠減少養(yǎng)分的向下淋失，本季生產(chǎn)對(duì)60～90 cm土壤無(wú)機(jī)氮含量影響不大。

本試驗(yàn)僅是在短季的蔬菜作物上進(jìn)行了應(yīng)用，對(duì)于生長(zhǎng)期較長(zhǎng)的蔬菜可考慮改變球肥顆粒的大小及添加物的用量，或者考慮對(duì)球肥進(jìn)行包膜后再開(kāi)展試驗(yàn)推廣;如連續(xù)幾茬或幾年減施氮肥一半，對(duì)產(chǎn)量和土壤肥力可持續(xù)性影響有待進(jìn)一步研究;在實(shí)際生產(chǎn)中也可以考慮一部分鉀肥用作追肥，鉀肥用量或鉀比例可適當(dāng)增加。

球肥的施用誘導(dǎo)根系向養(yǎng)分集中供應(yīng)區(qū)生長(zhǎng)，使根系能夠更好的吸收養(yǎng)分，同時(shí)調(diào)節(jié)根系環(huán)境。針對(duì)目前蔬菜生產(chǎn)中灌根比較普遍的情況，在球肥中加入相配的殺蟲(chóng)劑、生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑，利用根的向養(yǎng)分性使殺蟲(chóng)劑和生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑得到高效利用。

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