不同施肥模式對(duì)菜田土壤理化性質(zhì)及產(chǎn)量的影響

孫曉　姜學(xué)玲　楊劍超　陳康　 張占田　張廣和　崔玉明　江麗華　崔榮宗

摘要：為指導(dǎo)大田蔬菜合理施肥，設(shè)置7個(gè)不同的養(yǎng)分施用處理（習(xí)慣施肥、不施化學(xué)氮肥、優(yōu)化施肥、純施化肥、 緩控氮肥、緩控氮肥減氮25%、有機(jī)替代25%氮肥）研究不同施肥對(duì)蔬菜經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量及土壤性質(zhì)的影響。結(jié)果表明，純施化肥處理2季蔬菜經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量均最高，分別為196.03、14.10 t/hm2，優(yōu)化施肥處理白菜季總生物量及經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量均較低，馬鈴薯季總生物量最低，但經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量并不低，反而高于習(xí)慣施肥處理及有機(jī)替代25%氮肥處理。白菜收獲指數(shù)顯著高于馬鈴薯，不同施肥模式下白菜的收獲指數(shù)差異不大，不施氮肥處理馬鈴薯收獲指數(shù)高達(dá)59.46%，顯著高于其他各處理，氮肥施用量最高的習(xí)慣施肥處理的馬鈴薯收獲指數(shù)僅為45.26%，顯著低于其他處理。不同施肥處理對(duì)土壤性質(zhì)的影響不同，2季收獲后，不施氮肥處理的pH值均最高，氮肥施用量最高的處理pH值均最低。種植蔬菜后，除有機(jī)肥替代25%氮肥處理外，其他各處理土壤有機(jī)質(zhì)含量均有所下降，且不施氮肥處理有機(jī)質(zhì)含量下降要甚于純施化肥處理。綜上所述，化肥尤其是氮肥對(duì)菜田經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量及土壤性質(zhì)的影響顯著;葉菜類蔬菜在一定施氮范圍內(nèi)可提升經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量，而根莖類蔬菜，施氮尤其是過量施氮反而不利于產(chǎn)量的提升;氮肥對(duì)土壤有一定的酸化作用，但適量施用氮肥有利于土壤有機(jī)質(zhì)得以保留;增施有機(jī)肥可緩解土壤有機(jī)質(zhì)的損耗，提升土壤交換性能，有利于土壤質(zhì)量的改善，故合理施用氮肥并配施有機(jī)肥對(duì)提高蔬菜經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量、改善土壤質(zhì)量有重要意義。

關(guān)鍵詞：施肥模式;白菜;馬鈴薯;生物量;經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量;土壤性質(zhì);收獲指數(shù);陽(yáng)離子交換量

中圖分類號(hào)： S143;S634.306;S532.06文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2020）07-0169-05

蔬菜含有多種維生素和礦物質(zhì)，人體必需的維生素C的90%和維生素A的60%來(lái)自蔬菜，對(duì)保障人體健康和提升生活品質(zhì)有著重要作用。施肥是提升作物產(chǎn)量與品質(zhì)的有效手段，大量試驗(yàn)對(duì)肥料的培肥增產(chǎn)作用予以充分的肯定，對(duì)于高度集約化的蔬菜種植，肥料投入是普通大田作物的數(shù)倍甚至數(shù)十倍[1-3]。目前，我國(guó)蔬菜施肥尤其是氮肥施用量普遍偏高[4]，不僅造成土壤養(yǎng)分過量累積，降低化肥當(dāng)季利用率，加劇蔬菜硝酸鹽含量超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)[5]，不利于蔬菜產(chǎn)量增加和品質(zhì)提升，并且可能帶來(lái)土壤板結(jié)、土壤酸化、溫室氣體排放加劇等環(huán)境問題[6]。由于施肥不合理導(dǎo)致的土壤養(yǎng)分不平衡已成為提高產(chǎn)量、改善營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)、維系菜田可持續(xù)發(fā)展的限制因子，因此本研究以北方冬儲(chǔ)白菜輪作糧菜兩用馬鈴薯這2種北方常用蔬菜為研究對(duì)象，探討不同施肥處理對(duì)其產(chǎn)量及土壤基本理化性質(zhì)的影響，揭示不同施肥模式對(duì)北方蔬菜產(chǎn)量的影響規(guī)律，為北方蔬菜尤其是膠東地區(qū)露地蔬菜種植提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于山東省煙臺(tái)市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院試驗(yàn)農(nóng)場(chǎng)內(nèi)（121°17′49″E、37°29′31″N，位于煙臺(tái)市福山區(qū)）進(jìn)行，溫帶季風(fēng)性氣候，四季分明，2017年全年降水量622.4 mm，年均溫13.5 ℃，日照時(shí)數(shù)2 558.6 h，無(wú)霜期234 d。供試土壤為棕壤，前茬作物為大蔥，試驗(yàn)前表層土壤基本理化性狀為：pH值6.94、有機(jī)質(zhì)含量15.03 g/kg、銨態(tài)氮含量14.87 mg/kg、硝態(tài)氮含量49.62 mg/kg、有效磷含量33.66 mg/kg、速效鉀含量33.90 mg/kg、陽(yáng)離子交換量14.26 cmol/kg。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法

試驗(yàn)設(shè)7個(gè)處理，分別為習(xí)慣施肥（A）、不施化學(xué)氮肥（B）、優(yōu)化施肥（C）、純施化肥（D）、 緩控氮肥（E）、緩控氮肥減氮25%（F）、有機(jī)肥替代25%氮肥（G），肥料具體施用情況詳見表1。供試肥料為磷酸氫二銨、尿素、鈣鎂磷肥、氯化鉀、包膜尿素及商品有機(jī)肥，馬鈴薯季所有肥料均一次性基施。白菜季有機(jī)肥全部基施，處理A中 30%氮肥、70%磷肥和30%鉀肥作為基肥，剩余肥料在蓮座期追施;處理E和處理F中所有肥料均一次性基施;其他處理中30%氮肥、70%磷肥和30%鉀肥作基肥，蓮座期追施40%氮肥、30%磷肥和40%鉀肥，結(jié)球初期追施剩余肥料。基施肥料全部撒施，追施肥料全部溝施。

每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)，隨機(jī)排列，每個(gè)小區(qū)50 m2，于2017年8月17日播種白菜，供試品種為87-114，起壟種植，每小區(qū)起8壟，株距40 cm，共定植168株，折合3.36萬(wàn)株/hm2，正常田間管理，11月22日測(cè)產(chǎn)收獲;2018年3月19日種植馬鈴薯，供試品種為荷蘭3號(hào)，1壟雙行種植，每個(gè)小區(qū)起7壟，株距25 cm，正常田間管理，6月12日測(cè)產(chǎn)收獲。

1.3 測(cè)試項(xiàng)目及方法

每季收獲時(shí)，采集各個(gè)小區(qū)表層（0～20 cm）土樣，風(fēng)干過篩后用于基本性質(zhì)的測(cè)定，其中pH值用酸度計(jì)測(cè)得;銨態(tài)氮含量采用氯化鉀浸提-靛酚藍(lán)比色法測(cè)定;硝態(tài)氮含量采用氯化鉀浸提-紫外分光光度法測(cè)定[7];有效磷含量采用鹽酸-氟化銨浸提-鉬銻抗比色法測(cè)定;有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀容量法測(cè)得;陽(yáng)離子交換量（CEC）采用乙酸銨交換法測(cè)定;交換性鹽基離子通過乙酸銨浸提-原子吸收分光光度計(jì)法測(cè)定[8]。此外，收獲時(shí)每個(gè)小區(qū)選取長(zhǎng)勢(shì)均勻具有代表性的15株白菜或3個(gè)2 m長(zhǎng)單壟樣方內(nèi)的馬鈴薯，白菜逐株稱質(zhì)量，馬鈴薯逐樣方稱質(zhì)量，計(jì)算各處理經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2010和SPSS 19.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥模式對(duì)2季蔬菜產(chǎn)量的影響

如表2所示，對(duì)白菜季而言，處理C的總生物量與經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量均最低;處理D的總生物量與經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量最高，其中總生物量顯著高于其他各處理，經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量顯著高于處理B、處理C、處理G，較其他處理增產(chǎn)不顯著;各處理經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量表現(xiàn)為處理E>處理F>處理B>處理C。對(duì)馬鈴薯季而言，受2季施肥的影響，各處理產(chǎn)量差異較白菜季更顯著，處理C的總生物量最高，顯著高于處理B及處理G，與其他處理差異不顯著;處理D的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量最高，其次為處理C，兩者均顯著高于處理A，與其他處理差異不顯著;處理B的總生物量最低，但經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量并不低，反而高于處理A及處理G。習(xí)慣施肥處理下氮肥施用量最大，但經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量反而最低，這與其他學(xué)者的研究結(jié)果“過量施用氮肥并不利于馬鈴薯產(chǎn)量的提升”[9-11]一致。

由圖1可知，葉菜類白菜的收獲指數(shù)整體高于根莖類馬鈴薯，介于68.86%～72.35%之間，不同施肥模式下的白菜收獲指數(shù)差異不顯著。而不同施肥模式對(duì)馬鈴薯收獲指數(shù)的影響較大，處理B的地上生物量最低，而經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量?jī)H略低，收獲指數(shù)高達(dá)59.46%，顯著高于其他各處理;而氮肥施用量最高的習(xí)慣施肥處理的馬鈴薯地上部生物量最高，但經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量和收獲指數(shù)均最低，其收獲指數(shù)僅為45.26%，顯著低于其他各處理;其他施肥處理下馬鈴薯的收獲指數(shù)介于49.71%～54.09%之間，彼此間差異不顯著。

2.2 不同施肥模式對(duì)土壤pH值和交換性能的影響

由圖2可知，試驗(yàn)前表層土壤pH值為6.94，白菜收獲后除處理B的pH值維持不變，其他各處理均有不同程度下降，其中處理D的pH值最低，下降了[KG*8]0.34，處理A和處理E次之，處理G下降較少。

馬鈴薯季氮肥施用量相對(duì)較低，且受季節(jié)的影響，除了氮肥施用量最大的習(xí)慣施肥處理外，其他各處理pH值均高于或接近于原始pH值。2季蔬菜土壤處理B的pH值均最高，處理G次之，每季氮肥施用量最高的處理（白菜季的純施化肥處理和馬鈴薯季的習(xí)慣施肥處理）pH值均最低，可見化肥尤其是氮肥對(duì)土壤有一定的酸化效果。

土壤陽(yáng)離子交換性能是指土壤溶液中的陽(yáng)離子與土壤固相中的陽(yáng)離子進(jìn)行的交換作用，反映了土壤的緩沖性能，具有調(diào)節(jié)土壤溶液濃度，保證土壤溶液成分多樣性，維持土壤溶液“生理平衡”，保持各種養(yǎng)分免受雨水淋失等作用，陽(yáng)離子交換量可作為評(píng)價(jià)土壤保肥能力的指標(biāo)[8]。由圖3可知，整體而言，施肥處理僅進(jìn)行了2季，各處理間陽(yáng)離子交換量差異不顯著，但也呈現(xiàn)出一定的趨勢(shì)，主要表現(xiàn)為處理G除白菜季略低于處理F外，其余均最高;2季處理B的陽(yáng)離子交換量略低于處理G，高于磷鉀施肥水平相當(dāng)?shù)奶幚鞢和處理D;相同施肥水平下緩控處理E 2季均高于施用常規(guī)尿素的處理C。由此可見，增施有機(jī)肥減施氮肥有助于提高土壤陽(yáng)離子交換性能，增強(qiáng)土壤緩沖及保肥性能。

2.3 不同施肥模式對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)和無(wú)機(jī)氮含量的影響

如圖4所示，種植蔬菜后，土壤有機(jī)質(zhì)含量整體呈下降趨勢(shì)，白菜季后除處理G的有機(jī)質(zhì)含量較試驗(yàn)前有提升外，其他各處理均有不同程度的下降;與白菜季相比，馬鈴薯收獲后處理G的有機(jī)質(zhì)含量基本維持不變，處理B的有機(jī)質(zhì)含量略有提升，其他各處理有機(jī)質(zhì)含量持續(xù)下降，處理G的有機(jī)質(zhì)含量顯著高于其他各處理。綜合2季數(shù)據(jù)，處理G有機(jī)肥施用量最大，土壤有機(jī)質(zhì)含量均最高;與處理D相比，施用有機(jī)肥而不施氮肥的處理B土壤有機(jī)質(zhì)含量反而更低。

如表3所示，除處理A與處理B外，白菜季氮肥施用量均高于馬鈴薯季，故整體而言白菜季土壤無(wú)機(jī)氮含量普遍高于馬鈴薯季。白菜季土壤銨態(tài)氮含量整體較穩(wěn)定，而硝態(tài)氮含量差異較大，不施緩控肥的5個(gè)處理硝態(tài)氮含量均隨著氮肥施用量的增加而增加，處理D的硝態(tài)氮含量最高，2個(gè)緩控肥處理次之，均顯著高于其他施肥處理，這表明土壤硝化速率相對(duì)較快，未被蔬菜吸收利用的氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮并保留在土壤中;馬鈴薯季氮肥施用量相對(duì)較低，除施氮量最高的習(xí)慣施肥處理銨態(tài)氮含量顯著高于其他處理外，其他處理間差異不顯著。

2.4 2季菜田經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量與土壤性質(zhì)之間的相關(guān)性

為進(jìn)一步明確影響蔬菜產(chǎn)量的主導(dǎo)因子，為合理施肥提供理論依據(jù)，分別對(duì)2季蔬菜經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量及土壤性質(zhì)進(jìn)行了相關(guān)性分析。如表4、表5所示，對(duì)于葉菜類的白菜而言，經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量與無(wú)機(jī)氮含量呈極顯著正相關(guān);而對(duì)于根莖類的馬鈴薯而言，經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量與無(wú)機(jī)氮含量呈顯著負(fù)相關(guān)，這表明氮肥對(duì)葉菜類蔬菜產(chǎn)量有顯著的提升效果，而對(duì)于根莖類蔬菜而言，過量施氮導(dǎo)致地上部徒長(zhǎng)而不利于地下莖的生長(zhǎng)，從而降低經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量。土壤pH值與無(wú)機(jī)氮含量尤其是硝態(tài)氮含量呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，說(shuō)明過量施用氮肥對(duì)土壤有顯著的酸化效應(yīng)。土壤陽(yáng)離子交換量與pH值存在極顯著正相關(guān)，說(shuō)明提升土壤交換性能有助于抑制土壤酸化， 而陽(yáng)離子交換量與土壤有機(jī)質(zhì)含量呈顯著或極顯著正相關(guān)，這從側(cè)面也印證了有機(jī)肥的施用有助于提高土壤pH值，減緩酸化進(jìn)程。

3 結(jié)論與討論

葉菜類蔬菜和根莖類蔬菜對(duì)肥料的需求有著顯著差異，以本試驗(yàn)結(jié)果而言，白菜經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量與土壤無(wú)機(jī)氮含量呈極顯著正相關(guān)，這表明施氮在一定程度上可促進(jìn)白菜植株生長(zhǎng)并提升產(chǎn)量，尤其是純施化肥處理，產(chǎn)量顯著高于不施氮肥處理;施用氮肥后，馬鈴薯生物量顯著增加，但主要表現(xiàn)在地上部，經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量增加較小，且當(dāng)季氮肥施用量最大的習(xí)慣施肥處理下經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量反而最低，經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量與土壤無(wú)機(jī)氮含量呈顯著負(fù)相關(guān)，這主要是由于氮肥具有協(xié)調(diào)莖葉與塊莖生長(zhǎng)的作用，過量施氮會(huì)導(dǎo)致植株徒長(zhǎng)貪青，生長(zhǎng)中心無(wú)法適時(shí)轉(zhuǎn)移，進(jìn)而降低經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量[12-13]?？傊?，施氮可促進(jìn)白菜增產(chǎn)但不利于馬鈴薯增產(chǎn)，這與其他學(xué)者的研究結(jié)果[9-11]相一致。也有學(xué)者提出，過量施氮并不利于白菜的生長(zhǎng)，曾彩霞研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)?shù)适┯昧砍^300 kg/hm2 時(shí)繼續(xù)增施氮肥，白菜的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量反而有下降的趨勢(shì)[14]。在本次白菜季試驗(yàn)中，2個(gè)緩釋氮肥處理產(chǎn)量較不施氮肥處理有較大的提升，且2個(gè)緩控施肥產(chǎn)量差異不大，優(yōu)化施肥除氮肥外其他肥料用量與緩控氮肥處理一致，而其經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量則有大幅降低，甚至略低于不施化肥氮處理，表明在控制磷鉀肥不變的情況下，過量施用氮肥反而抑制白菜的生長(zhǎng)，這與前人的研究結(jié)論[14]相一致。緩控施肥處理下2季蔬菜的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量均稍低于純施化肥處理，馬鈴薯季略低于優(yōu)化施肥處理，此外2季緩控施肥處理經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量均高于其他處理，且緩控處理下肥料減施對(duì)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的影響微乎其微，緩控施肥處理僅須施肥1次，無(wú)須追肥，從節(jié)省勞力、化肥減施的角度而言，施用緩控肥料是不錯(cuò)的選擇。

2季蔬菜收獲后，2季均表現(xiàn)為氮肥施用量最高的處理pH值最低，可見過量施用化肥氮對(duì)土壤有一定的酸化影響;種植蔬菜后，土壤有機(jī)質(zhì)減少，增施有機(jī)肥在一定程度上緩解了有機(jī)質(zhì)的損耗，但施有機(jī)肥的不施氮處理有機(jī)質(zhì)含量反而低于純施化肥處理，這是由于氮肥的施用一定程度上緩沖了作物對(duì)其他有效養(yǎng)分的耗竭性吸收利用程度，說(shuō)明適量施用氮肥有利于土壤有機(jī)質(zhì)的保留，這與楊瑞吉在油菜上所得的結(jié)論[15]相一致;有機(jī)替代25%氮肥處理下土壤陽(yáng)離子交換量較大，增施氮肥土壤陽(yáng)離子交換量有所下降;相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，土壤無(wú)機(jī)氮含量是影響蔬菜經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的重要因素，且與土壤pH值呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān);有機(jī)質(zhì)含量與土壤交換性能呈顯著或極顯著正相關(guān)，土壤陽(yáng)離子交換量與土壤pH值呈極顯著正相關(guān)，這也進(jìn)一步驗(yàn)證了合理施用氮肥并配施有機(jī)肥對(duì)提高蔬菜經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量、改善土壤質(zhì)量有重要意義，然而本試驗(yàn)尚無(wú)法準(zhǔn)確給出氮肥的合理施用范圍，仍須進(jìn)一步試驗(yàn)加以研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]葛曉光，王曉雪，劉秀茹，等. 長(zhǎng)期定位施用氮肥對(duì)蔬菜產(chǎn)量的影響（一）[J]. 中國(guó)蔬菜，1996（5）：3-7.

[2]葛曉光，王曉雪，劉秀茹，等. 長(zhǎng)期定位施用氮肥對(duì)蔬菜產(chǎn)量的影響（二）[J]. 中國(guó)蔬菜，1996（6）：8-10.

[3]李 娟，章明清，孔慶波 .不同施肥模式對(duì)菜稻輪作產(chǎn)量和菜田氮磷平衡的影響[J]. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2016，32（3）：146-150.

[4]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(xué)報(bào)，2003，40（2）：261-266.

[5]黃立華，劉 穎，周米平. 氮磷鉀肥配施對(duì)大白菜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J]. 西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2005，33（10）：51-56.

[6]方暢宇，屠乃美，張清壯，等. 不同施肥模式對(duì)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.

[7]中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局. 土壤硝態(tài)氮的測(cè)定 紫外分光光度法：GB/T 32737—2016 [S]. 北京：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)出版社，2016.

[8]魯如坤. 土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法[M]. 北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)科技出版社，2000.

[9]蔣 勇，李振鑫，唐曉勇，等. 氮素對(duì)馬鈴薯生理性狀及產(chǎn)量形成的影響[J]. 蔬菜，2018，（11）：15-21.

[10]李文婷，王仕穩(wěn)，鄧西平，等. 不同水氮水平對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量和水氮利用效率的影響[J]. 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2016，34（6）：191-196.

[11]黃素平，潘 峰，楊順平. 供氮水平對(duì)大白菜產(chǎn)量·品質(zhì)的影響[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，43（27）：82-84.

[12]Joern B C，Vitosh M L. Influence of applied nitrogen on potato. Part Ⅰ：Yield，quality，and nitrogen uptake[J]. American Potato Jouranal，1995，72： 51-63.

[13]Vos J，Biemond H. Effects of nitrogen on the development and growth of the potato plant.1.Leaf appearance，expansion growth，life spans of leaves and stem branching[J]. Annals of Botany，1992，70（1）： 27-35.

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

[15]楊瑞吉.密度與氮量對(duì)復(fù)種油菜土壤肥力性狀的影響[J]. 西南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2017，37（7）：44-49.