減施氮肥對(duì)設(shè)施蔬菜肥料利用率影響研究

徐洪勝徐俊成孫加亮周婕潘思瑜田麗云

(1.江蘇省鹽城市鹽都區(qū)耕地質(zhì)量保護(hù)站，江蘇 鹽城 224055；2.揚(yáng)州大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 揚(yáng)州 225127)

設(shè)施大棚蔬菜是我國當(dāng)前應(yīng)用較為廣泛的一種種植模式，隨著人們生活水平的提升，對(duì)設(shè)施大棚蔬菜的市場(chǎng)需求也越來越大[1]。近年來，我國設(shè)施栽培技術(shù)發(fā)展迅速。設(shè)施栽培運(yùn)用更先進(jìn)的農(nóng)業(yè)技術(shù)，在減少勞動(dòng)力投入的同時(shí)改善了植物的生長(zhǎng)環(huán)境，是一種高效的農(nóng)業(yè)栽培方式[2]。然而我國設(shè)施栽培的施肥理念還處于“量多從優(yōu)”的誤區(qū)，給農(nóng)業(yè)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境都帶來不小的影響[3]。過量施肥會(huì)導(dǎo)致土壤出現(xiàn)各種障礙，如土壤鹽分積聚、土壤養(yǎng)分極不平衡、土壤酸化嚴(yán)重等，這一系列問題會(huì)造成蔬菜產(chǎn)量和質(zhì)量及肥料利用率的進(jìn)一步降低[4-8]，而減施氮肥是解決這些問題的有效舉措之一[9-14]。因此，在設(shè)施蔬菜優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)栽培中要嚴(yán)格控制氮肥劑量[12]，如何在保證蔬菜產(chǎn)量不下降的基礎(chǔ)上降低肥料尤其是氮肥用量成為當(dāng)前的主要研究方向[1]。

本試驗(yàn)擬研究減施氮肥對(duì)設(shè)施蔬菜肥料利用率的影響，并在蔬菜產(chǎn)量不發(fā)生明顯下降的前提下提出氮肥合理減量范圍，為延緩設(shè)施土壤次生鹽漬化的發(fā)生、減少肥料資源浪費(fèi)、提高蔬菜產(chǎn)量和品質(zhì)提供理論依據(jù)，同時(shí)為減少污染、保護(hù)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境提供新的思路。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2021年12月8日—2022年2月28日在江蘇省鹽城市鹽都區(qū)樓王鎮(zhèn)得珍家庭農(nóng)場(chǎng)蔬菜大棚內(nèi)進(jìn)行。

1.1.1 土壤

基本性質(zhì)(0～20cm)為pH 5.10，有機(jī)質(zhì)29.4g·kg-1，氨態(tài)氮71.4mg·kg-1，硝態(tài)氮149mg·kg-1，堿解氮326mg·kg-1，有效磷99.9mg·kg-1，速效鉀88.0mg·kg-1，可溶性鹽含量2.47g·kg-1。

1.1.2 水肥一體化基礎(chǔ)設(shè)施

配備首部樞紐、蓄水池、輸配水管道、滴灌帶、滴灌帶旁通閥、肥料罐(池)、壓力泵等。

1.1.3 供試肥料

沃夫特生產(chǎn)的滴滴壯大量元素水溶肥(N-P2O5-K2O=16-6-28)、磷酸二氫鉀、硫酸鉀等。

1.1.4 供試蔬菜

品種為芥蘭(主要用作采收菜苔)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)5個(gè)處理，分別為常規(guī)、減氮10%、減氮20%、減氮30%和不施氮處理。試驗(yàn)重復(fù)3次，共15個(gè)小區(qū)，隨機(jī)區(qū)組排列。小區(qū)面積20m2(長(zhǎng)8.8m，寬2.3m)，小區(qū)之間用溝隔開。

肥料用量(常規(guī)施肥處理)為沃夫特生產(chǎn)的滴滴壯大量元素水溶肥12.5kg/棚(每棚300m2)，折合成每667m2純氮、磷、鉀用量如表1所示。減氮處理水溶肥用量相應(yīng)減少，不足的磷、鉀用磷酸二氫鉀和硫酸鉀補(bǔ)足，以保證所有小區(qū)磷、鉀用量一致。

表1 各處理肥料用量

播種前整地，耕深在20cm以上，做到田面平整、土塊細(xì)碎、上虛下實(shí)。2021年12月16日種子直播(均勻撒播)，用種量1kg·667m-2。不施基肥，所有肥料在芥蘭間苗后(2022年1月24日)作追肥用滴灌方式一次性施用。除肥料用量不同外，其它各處理播種、間苗、施肥時(shí)間及植保、水漿管理等措施均保持一致。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 蔬菜(菜苔)產(chǎn)量

于菜苔采收時(shí)(2022年2月28日)測(cè)產(chǎn)，每個(gè)小區(qū)確定2個(gè)有代表性的點(diǎn)，每點(diǎn)0.25m2，計(jì)算菜苔數(shù)。同時(shí)采集植株樣(每處理30株)，洗凈晾干水分后用稱重法測(cè)量鮮重，用烘干稱重法測(cè)量烘干重，計(jì)算每667m2產(chǎn)量。

1.3.2 蔬菜氮、磷、鉀養(yǎng)分含量及積累量

采用硫酸-雙氧水消煮，靛酚藍(lán)比色法測(cè)定全氮含量、鉬銻抗比色法測(cè)定全磷含量、火焰分光光度法測(cè)定全鉀含量。

氮、磷、鉀積累量=氮、磷、鉀含量×生物量

1.3.3 氮、磷、鉀肥料利用率

氮肥利用率(%)=(施氮處理氮積累量-不施氮處理氮積累量)/施氮量

磷肥利用率(%)=(施氮處理磷積累量-不施氮處理磷積累量)/施磷量

鉀肥利用率(%)=(施氮處理鉀積累量-不施氮處理鉀積累量)/施鉀量

1.4 數(shù)據(jù)分析方法

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Excel 2010處理，差異顯著性檢驗(yàn)采用SPSS統(tǒng)計(jì)軟件LSD法。

2 試驗(yàn)結(jié)果

2.1 減施氮肥對(duì)蔬菜氮、磷、鉀養(yǎng)分含量及積累量的影響

2.1.1 對(duì)氮、磷、鉀養(yǎng)分含量的影響

減施氮肥影響蔬菜體內(nèi)氮、磷、鉀的含量，見表2。研究結(jié)果顯示，氮肥施用量逐漸減少的同時(shí)，蔬菜體內(nèi)氮含量呈下降趨勢(shì)。常規(guī)施氮處理氮含量最高，為38.3g·kg-1，其它減氮處理氮含量均有所下降但降幅不大，減氮30%處理(35.6g·kg-1)氮含量下降最多，但也只比常規(guī)施肥處理下降6.94%；減氮10%和減氮20%處理分別下降了1.17%和5.17%。不施氮處理氮含量下降較少是由于生物量較小濃縮所致。

表2 蔬菜體內(nèi)氮、磷、鉀含量

減施氮肥并不會(huì)明顯影響蔬菜體內(nèi)磷、鉀含量，即施氮量與蔬菜體內(nèi)磷、鉀含量無明顯相關(guān)性。與常規(guī)施肥處理相比，減氮和不施肥處理蔬菜體內(nèi)磷含量增減幅度很小，在-0.75～2.69，鉀含量增減幅度也不大，在-0.74～2.66。

2.1.2 對(duì)氮、磷、鉀積累量的影響

減施氮肥對(duì)蔬菜氮磷鉀積累量都有較大影響。氮積累量在減氮20%處理達(dá)到最多，為6.94kg·667m-2，這與常規(guī)施氮處理相比增加7.5%；其余2種減氮處理的氮積累量相較于常規(guī)施肥處理不發(fā)生較大變化；不施氮處理氮積累量相對(duì)有所減少，比常規(guī)施肥處理減少了18.3%，見表3。

表3 蔬菜體內(nèi)氮、磷、鉀積累量

減施氮肥對(duì)磷積累量的影響與對(duì)鉀積累量的影響趨于一致，即在施氮量逐漸減少的情況下，蔬菜體內(nèi)磷、鉀積累量均呈先增加后減少的趨勢(shì)。磷、鉀積累量均在減氮20%處理達(dá)到最高，為3.06kg·667m-2和13.0kg·667m-2，較常規(guī)施氮處理分別增加了13.8%和14.0%；減氮30%處理的磷、鉀積累量稍小于減氮20%處理，較常規(guī)施氮處理分別增加了6.32%和9.65%；積累量增加最小的是減氮10%處理，較常規(guī)施氮處理分別增加了0.74%和2.63%；不施氮較常規(guī)施氮處理下降了15.2%和18.2%，是所有處理中磷、鉀積累量最少的1個(gè)處理。

2.2 減施氮肥對(duì)蔬菜產(chǎn)量的影響

施氮量對(duì)蔬菜產(chǎn)量的影響具體見表4。菜苔采收時(shí)考察了菜苔生物量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，菜苔單株重和每667m2產(chǎn)量(鮮重)均隨施氮量的減少呈先增加后減少的趨勢(shì)，其中減氮20%處理菜苔單株重和每667m2產(chǎn)量均最大，分別為34.5g/株和3160kg·667m-2，較常規(guī)施肥處理增加了23.5%和13.4%；其次是減氮30%處理，單株重和每667m2產(chǎn)量為33.5g/株和2986kg·667m-2，較常規(guī)施肥處理增加了20.2%和7.11%；減氮10%處理菜苔單株重和每667m2產(chǎn)量與常規(guī)施肥處理基本持平；不施氮處理菜苔產(chǎn)量有所減少，單株重和每667m2產(chǎn)量較常規(guī)施肥處理分別下降了6.53%和17.5%。

表4 減施氮肥對(duì)蔬菜產(chǎn)量的影響

不同處理菜苔含水率相差不大，因此，用干重計(jì)算產(chǎn)量與鮮重計(jì)算產(chǎn)量結(jié)果完全一致。

2.3 減施氮肥對(duì)蔬菜氮、磷、鉀肥料利用率的影響

與常規(guī)施氮處理相比，所有減氮處理氮、磷、鉀肥料利用率均有所提高且均在減氮20%處理達(dá)到最高，利用率分別為46.9%、46.3%、47.3%，較常規(guī)施氮分別增加了76.3%、88.8%、77.8%，見表5；肥料利用率在減氮30%處理也有明顯增加，氮、磷、鉀肥料利用率分別為37.4%、34.7%、41.1%；氮、磷、鉀肥料利用率在減氮10%處理分別較常規(guī)施氮增加了6.11%、3.64%、14.5%，也有明顯提高。

表5 減施氮肥對(duì)氮肥利用率的影響

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

設(shè)施栽培中過量施肥往往造成肥料利用率降低等一系列問題，間接導(dǎo)致資源浪費(fèi)。減施氮肥成為提高蔬菜產(chǎn)量、提高肥料利用率的必要手段之一。但過度減施往往也會(huì)導(dǎo)致蔬菜減產(chǎn)。因此，探索氮肥減施的范圍對(duì)蔬菜養(yǎng)分積累、蔬菜產(chǎn)量、肥料利用率的影響成為許多學(xué)者關(guān)注的重點(diǎn)[15]。

閔炬等[16]在研究減施氮肥對(duì)黃瓜、番茄氮、磷、鉀養(yǎng)分吸收的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，供氮水平提升可增加蔬菜對(duì)氮的吸收量，但無法提升其產(chǎn)量，而施氮量對(duì)蔬菜磷、鉀的吸收沒有較大影響。本試驗(yàn)結(jié)論與閔炬等[16]的結(jié)論一致。與常規(guī)施肥相比，減氮10%、減氮20%、減氮30%處理蔬菜體內(nèi)氮含量分別減少1.17%、5.17%、6.94%，且磷、鉀含量都無明顯的趨勢(shì)變化和數(shù)量變化。

減施氮肥對(duì)產(chǎn)量的影響，鄧小強(qiáng)等[17]在研究中發(fā)現(xiàn)，隨著氮肥施用量增加，白菜的產(chǎn)量在一定范圍內(nèi)得到提升，但施用過量氮肥后，產(chǎn)量減少。李若楠等[18]研究發(fā)現(xiàn)，低施氮量就可以保證蔬菜產(chǎn)量，提高施氮量對(duì)蔬菜增產(chǎn)效果不明顯。陸扣萍等[19]在研究減施氮肥對(duì)萵苣產(chǎn)量的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，減氮到40%時(shí)產(chǎn)量最高，高N處理下產(chǎn)量下降。本試驗(yàn)結(jié)果與以上結(jié)論基本一致。

肖時(shí)運(yùn)等[9]在研究施氮量對(duì)蕹菜這種作物氮肥利用率的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，化肥施用越多，氮肥利用率越小。鄧小強(qiáng)等[10]研究發(fā)現(xiàn)，氮肥利用在超出合理范圍后，氮肥利用率下降明顯，浪費(fèi)嚴(yán)重。本試驗(yàn)結(jié)論與以上觀點(diǎn)一致。與常規(guī)施氮處理相比，減氮10%、減氮20%、減氮30%處理的氮肥利用率分別提高了6.11%、76.3%和40.4%。

3.2 結(jié)論

設(shè)施栽培的迅速發(fā)展有效提升了農(nóng)作物的品質(zhì)和產(chǎn)量，但同時(shí)，過量施肥導(dǎo)致土壤次生鹽漬化，間接影響農(nóng)作物品質(zhì)的問題也亟待解決。本研究在蔬菜大棚設(shè)置5個(gè)不同施氮量小區(qū)試驗(yàn)，探索減施氮肥對(duì)蔬菜體內(nèi)養(yǎng)分含量、蔬菜產(chǎn)量、肥料利用率等方面的影響，得到如下基本結(jié)論。

3.2.1 施氮量與蔬菜體內(nèi)磷、鉀含量無明顯相關(guān)性

對(duì)氮的影響表現(xiàn)在，隨施氮量減少，蔬菜體內(nèi)氮含量逐漸下降，但降幅不大，最多(30%處理)下降了6.94%。施氮量對(duì)氮、磷、鉀在植物體內(nèi)積累量的影響表現(xiàn)為積累量隨氮肥施用量的減少呈先增加后減少的趨勢(shì)。氮、磷、鉀積累量在減氮20%處理達(dá)到最高值，分別較常規(guī)施肥處理增加了7.5%、13.8%和14.0%；氮積累量在減氮30%處理與在常規(guī)施氮處理基本一致，磷、鉀積累量較常規(guī)施氮處理分別增加了6.32%和9.65%。

3.2.2 施氮量影響蔬菜產(chǎn)量

菜苔單株重和每667m2產(chǎn)量(鮮重或干重)均隨施氮量的減少呈先增加后減少的趨勢(shì)，其中，減氮20%處理菜苔單株重和每667m2產(chǎn)量均最大，達(dá)到34.5g/株和3160kg·667m-2，較常規(guī)施肥處理增加了23.5%和13.4%；其次是減氮30%處理，單株重和每667m2產(chǎn)量為33.5g/株和2986kg·667m-2，較常規(guī)施肥處理增加了20.2%和7.11%；減氮10%處理菜苔單株重和每667m2產(chǎn)量與常規(guī)施肥處理基本持平，不施氮處理菜苔產(chǎn)量則有所減少。

3.2.3 減施氮肥可在一定范圍內(nèi)有效提高肥料利用率

其中，氮、磷、鉀利用率在減氮20%處理達(dá)到最高，利用率分別為46.9%、46.3%和47.3%，相較于常規(guī)施肥增加了76.3%、88.8%和77.8%；其次是減氮30%處理，氮、磷、鉀肥料利用率為37.4%、34.7%和41.1%；減氮10%處理氮、磷、鉀肥料利用率為28.2%、25.4%和30.5%，也較常規(guī)施肥處理肥料利用率有明顯提高。

綜合考慮蔬菜產(chǎn)量和肥料利用率，本試驗(yàn)推薦減氮20%～30%較為合理。