河西地區(qū)不同施氮量對菘藍產量的影響

張昌隴

（甘肅省民樂縣洪水河管理處，甘肅 民樂 734503）

氮是作物生長發(fā)育和產量形成的關鍵營養(yǎng)元素，氮素供應不足將阻礙作物生長發(fā)育，從而影響作物產量，但過量施用氮素對作物生長發(fā)育和產量形成同樣不利[1-2]。此外，大量的氮肥投入還會導致肥料利用率低和環(huán)境生態(tài)等問題[3-4]；目前我國氮肥利用率僅為30%，遠低于發(fā)達國家的50%～60%[5]。研究發(fā)現(xiàn)，適量施用氮肥#有效提高作物產量和氮肥利用效率，達到保護農田生態(tài)環(huán)境的目的[6-7]。蔣進等[8]在不同施氮量對小麥產量的影響研究中發(fā)現(xiàn)，在不同施氮量條件下，作物產量隨施氮量的增加而增加，且增幅達顯著水平，但不同品種小麥的適宜用氮量并不相同，需根據(jù)地力條件進行確定；張宏等[9]研究發(fā)現(xiàn)，當?shù)赜昧吭?～220 kg/hm2時，棉花產量、生物量隨著施氮量的增加顯著增加，當施氮量大于220 kg/hm2時影響不顯著。周德平等[10]研究了不同施氮水平對水稻產量的影響，研究結果表明，在氮肥用量在0～200 kg/hm2時，增施氮肥#顯著提高水稻產量，此時施氮量與產量呈正相關關系，相關系數(shù)達0.923，當?shù)视昧砍^200 kg/hm2后，增產效應不再顯著；柳強娟等[11]通過產量回歸曲線得出，寧夏旱區(qū)馬鈴薯產量最高時的適宜施氮量在150～200 kg/hm2之間，該施氮模式將有效提高當?shù)剞r民的經(jīng)濟收益。袁月星等[12]在探索辣椒最佳施氮量的研究中發(fā)現(xiàn)，辣椒產量隨施氮量的提高呈先增后降的趨勢，當施氮量為330 kg/hm2時，辣椒產量和產值達到最高。

菘藍（Isatis Indigotica）又名茶藍，其葉（大青葉）和干燥根（板藍根）均#入藥[13]。菘藍根系較發(fā)達，環(huán)境適應性強，#以在一定干旱、低溫等逆境條件下正常生長。目前，我國菘藍的主要產區(qū)分布在甘肅、內蒙古、河北等地[14]，其中甘肅省河西冷涼灌區(qū)菘藍種植面積較大，近年來已成為提高當?shù)剞r戶收入的主要經(jīng)濟作物之一[15]。然而，在菘藍種植過程中，該區(qū)往往采用傳統(tǒng)的平地露地種植方式，而河西地區(qū)降雨稀少、蒸發(fā)強度大，致使土壤中水分并不能及時滿足菘藍生長需水要求，進而導致菘藍產量、品質降低，同時菘藍施肥方面也存在盲目性仍按照傳統(tǒng)經(jīng)驗施肥，水肥資源浪費嚴重，水分、養(yǎng)分利用效率較低。因此，針對河西地區(qū)菘藍水肥管理模式粗放，水肥利用效率低下以及水資源緊缺等問題，如何科學合理確定水肥用量，以達到以水促肥、以肥調水，水肥高效利用和作物豐產提質增效是當前該區(qū)農業(yè)發(fā)展亟待解決的主要問題。

近年來，國內外學者先后從節(jié)水灌溉制度等不同方面進行了水分脅迫對菘藍產量和品質的研究[16]，而考慮氮肥對其生長狀況和產量的影響研究還較少。本研究以河西地區(qū)菘藍為研究對象，采用膜下滴灌技術，研究不同施氮量對菘藍產量的影響，以期為河西綠洲菘藍減氮節(jié)肥提供理論依據(jù)，從而提高農田氮肥利用效率。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗于2019年在張掖市民樂縣益民灌溉試驗站（100°43′E，38°39′N）進行。供試品種選用當?shù)胤N子站提供的菘藍種子，種子純度97%，千粒重為9.880 g，發(fā)芽率為89.0%，發(fā)芽勢為48.0%。于4月20日播種，播種量為30.0 kg/hm，播前對試驗小區(qū)進行30 cm的翻耕處理，人工除去雜草，同時過磷酸鈣（P2O5含量12%、S含量10%、Ca含量16%）350 kg/hm，源鉀（K2O含量25%）200 kg/hm，作為基肥在播種時一次性施入。灌溉方式采用膜下滴灌。

1.2 試驗設計

選擇當?shù)胤N植的菘藍為典型研究作物，考慮氮肥一個因素。按照菘藍生長特點，將生育期分為四個階段，分別為苗期、營養(yǎng)生長期、肉質根生長期和肉質根成熟期。田間試驗共設3個施氮處理，分別為N1：150 kg/hm2、N2：200 kg/hm2、N3：250 kg/hm2。試驗設置3個處理1個對照，對照處理不施氮，共4個處理，每個處理3次重復，共12個小區(qū)。小區(qū)長8 m，寬5 m，面積為40 m2，試驗有效種植面積為480 m2。采用膜下滴灌進行灌溉，土壤濕度控制的土層深度為100 cm，水分控制上、下限范圍與區(qū)域實際較為吻合，具體試驗設計見表1所示。

表1 菘藍不同施氮量的試驗處理方案

1.3 產量

產量測定：待菘藍成熟后按小區(qū)單獨收獲，曬干并計產，各處理的實際產量為3個重復小區(qū)的平均值獲得。同時各小區(qū)隨機取15株進行室內考種，測定莖葉生物量和根干重、產量等指標。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

利用Excel 2010軟件對數(shù)據(jù)進行整理與分析，利用SPSS 20.0軟件進行不同處理間的差異性分析，各表中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)均為平均值。

2 不同施氮量對菘藍產量的影響

板藍根是藥材菘藍的地下部分，其藥用價值和經(jīng)濟價值高。由表2#以看出，不同施氮處理對板藍根的產量具有顯著影響。相同的灌溉水平下，菘藍產量隨施氮量的增加呈先增加后減小的變化趨勢。所有施氮處理中N2產量最高，為7 317 kg/hm2，其次為N3處理，N1處理的產量最低，為6 392 kg/hm2。這說明中氮較低氮和高氮能顯著提高板藍根的產量（P＜0.05），且低氮對產量的影響大于高氮。N2處理產量較N3處理增幅為6.5%～6.9%，N2處理產量較N1處理增幅為8.2%～11.7%，N3處理產量較N1處理增幅為1.5%～4.5%。

表2 不同處理對菘藍產量的影響

為進一步定量探索出河西地區(qū)菘藍的最佳氮肥用量，對施氮量與產量進行了曲線擬合，如圖1所示，同一灌溉水平下，板藍根產量隨施氮量的增加呈先增加后減小的趨勢，施氮量對產量的一元二次曲線擬合效果良好（R2=0.905，P＜0.01）。根據(jù)曲線方程計算#得，不同施氮條件下菘藍最大產量的施氮量為206.0 kg/hm2，此時最大產量為7 137.0kg/hm2。由此#見，不同施氮之間存在明顯的差異，施氮過量或過少均不能達到高產的目標。

圖1 不同處理的產量擬合曲線

3 討論

施氮對作物生長和代謝過程有重要的作用，施氮不足時作物生長緩慢且植株矮小，施氮充足時生長較為旺盛，施氮過量后不利于作物的生長發(fā)育。本研究結果發(fā)現(xiàn)，菘藍產量隨著施氮量的增加先增加后減小，呈現(xiàn)出單峰變化趨勢，在N2水平產量達到最大。而過量施氮和過少量施氮均會引起菘藍的產量不同程度的降低。因此，在適當?shù)姆秶鷥?，施氮對作物增產作用顯著，但過量和不合理的灌水和施氮均會對產量和環(huán)境產生嚴重的負面影響，過量施氮會造成土壤硝態(tài)氮在土壤中的淋失，對農田土壤環(huán)境造成破壞和影響農田生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時會造成作物的減產。

水分和氮素的不同施入量會影響作物的光合作用和產量品質等，國內的許多學者針對水肥投入量的問題也展開了研究。仲爽等18]通過水肥耦合的玉米盆栽試驗發(fā)現(xiàn)不斷增加水、氮的用量對產量有提高作用，且水氮配合表現(xiàn)出相互促進的正交互效應。鄭睿等[19]研究認為，水分脅迫條件下葡萄的蒸騰速率、氣孔導度、光合速率等降低，但是同時施氮量的增加會在一定程度上減小這種下降趨勢。本研究發(fā)現(xiàn)在施氮200 kg/hm2條件，處理N2對應的菘藍的產量最高，這是該地區(qū)適宜的施氮量。試驗結果表明，合理的施氮量#以節(jié)約氮肥，同時又#以保證作物產量不降低，并且減少氮肥的施加有利于農田生態(tài)環(huán)境的保護。

4 結論

通過膜下滴灌條件下的不同施氮量對菘藍的產量影響研究發(fā)現(xiàn)，中氮處理（N2）的菘藍的經(jīng)濟產量最高，有顯著的增產和減氮的效果，這種施氮量水平是該地區(qū)合理的菘藍施氮栽培方式。由此#見，在膜下滴灌下合理施氮#以促進菘藍根系對氮肥的利用，并提高菘藍的產量，實現(xiàn)減少施氮并且高產的目標，對河西綠洲菘藍的減氮增產具有重要的意義，也為該地區(qū)的農田生態(tài)保護提供理論依據(jù)。