不同磷水平設(shè)施菜田上結(jié)球生菜的適宜施磷量推薦研究

劉瑜，閆實(shí)，趙凱麗，于躍躍，韓寶，張靜，郭寧

（1北京市耕地建設(shè)保護(hù)中心，北京 100101；2房山區(qū)種植業(yè)技術(shù)推廣站，北京 102401；3北京市順義區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，北京 101399）

0 引言

磷是作物生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)形成必不可少的大量元素之一[1-2]，菜田土壤有效磷含量必須保持在適當(dāng)水平才能滿足作物生長(zhǎng)需求。在中國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，不合理施用磷肥的現(xiàn)象普遍存在，長(zhǎng)期過(guò)量施用磷肥會(huì)導(dǎo)致資源浪費(fèi)、降低收益和存在環(huán)境污染的風(fēng)險(xiǎn)[3-5]。京郊設(shè)施菜田存在有機(jī)肥和化肥施用量高，磷肥在土壤中累積量大的問(wèn)題。2021 年長(zhǎng)期定位監(jiān)測(cè)53個(gè)設(shè)施菜田監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)表明，京郊設(shè)施菜田土壤速效磷含量加權(quán)平均值為237.7 mg/kg，處于高肥力等級(jí)，磷素存在較高的淋溶損失風(fēng)險(xiǎn)。劉建玲等[6]對(duì)北方一般耕地和蔬菜保護(hù)地土壤磷素狀況進(jìn)行研究，結(jié)果表明蔬菜保護(hù)地土壤全磷、無(wú)機(jī)磷、有機(jī)磷、Olsen-P的平均含量是一般耕地土壤的2.7～14.0倍。過(guò)量施用磷肥會(huì)使聚集于土壤表層的磷素，隨著淋洗、入滲等遷移到下層土壤，造成利用率降低[7-8]。通過(guò)對(duì)茼蒿、花椰菜等研究發(fā)現(xiàn)，合理磷肥用量可以提高作物產(chǎn)量、降低硝酸鹽含量，提高作物品質(zhì)[9-10]。

高效、合理利用磷肥，減少磷肥投入，提高經(jīng)濟(jì)效益，降低對(duì)環(huán)境的污染，是科學(xué)研究的重點(diǎn)。目前，京郊設(shè)施菜田上的磷肥施用大多以經(jīng)驗(yàn)為主，缺少對(duì)不同磷水平土壤施磷量的差異的研究。因此，該研究選取京郊高、中、低3 種磷水平土壤，以結(jié)球生菜為試驗(yàn)材料，研究不同施磷量對(duì)蔬菜產(chǎn)量、品質(zhì)、土壤養(yǎng)分狀況和磷素農(nóng)學(xué)效率的影響，以期為京郊科學(xué)精準(zhǔn)施肥提供數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2022年分別在順義蔬之家、通州永盛園和房山弘科農(nóng)場(chǎng)基地開展，結(jié)球生菜品種為‘射手101’。各試驗(yàn)點(diǎn)的栽培方式均為小高壟栽培，壟高15 cm、壟寬35 cm，株行距30 cm×30 cm。秋茬栽培9 月初定植，10月底收獲。各試驗(yàn)點(diǎn)基礎(chǔ)理化性狀見(jiàn)表1。

表1 各試驗(yàn)點(diǎn)供試土壤基礎(chǔ)理化性狀

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

結(jié)球生菜施肥采用測(cè)土配方施肥技術(shù)，根據(jù)秋茬目標(biāo)產(chǎn)量確定氮磷鉀需求量，氮素依據(jù)供應(yīng)目標(biāo)值法、磷素和鉀素推薦施肥量依據(jù)土壤肥力分級(jí)和作物養(yǎng)分帶走量“衡量監(jiān)控”方法[11]。試驗(yàn)中設(shè)施結(jié)球生菜按照目標(biāo)產(chǎn)量6.0 t/hm2計(jì)算，各處理N 和K2O 投入量分別為150.15 kg/hm2和141.66 kg/hm2；根據(jù)養(yǎng)分需求規(guī)律確定磷素(P2O5)需求量為91.35 kg/hm2，根據(jù)試驗(yàn)地土壤肥力高低情況，依據(jù)作物磷素需求量0.4～1.2倍設(shè)計(jì)磷肥推薦量。

本試驗(yàn)選取高中低3 種不同磷素水平的設(shè)施土壤，設(shè)置5 個(gè)施磷水平（以P2O5計(jì)），每個(gè)處理3 次重復(fù)。P0：對(duì)照，不施磷肥，P1：36.54 kg/hm2（磷需求量0.4倍），P2：54.91 kg/hm2（磷需求量0.6倍），P3：91.35 kg/hm2（磷需求量1.0 倍），P4：109.62 kg/hm2（磷需求量1.2倍）。各處理氮鉀肥用量一致。氮肥為尿素(N≥46%)，基追比3:7，磷肥底肥為過(guò)磷酸鈣(P2O5≥14%)、追肥為磷酸二銨(P2O5≥51.5%、K2O≥34%)，基追比4:6，鉀肥為硫酸鉀(K2O≥52%)，基追比3:7。各處理均布施用有機(jī)肥，田間其他管理措施均一致。

1.3 測(cè)定指標(biāo)與測(cè)定方法

土壤測(cè)定：采用重鉻酸鉀外加熱法測(cè)定土壤有機(jī)質(zhì)，采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定堿解氮，采用0.5 mol/L NaHCO3鉬銻抗比色法測(cè)定有效磷，采用火焰光度計(jì)法測(cè)定速效鉀，采用電極電位法測(cè)定pH，水土比為5:1，交換性鈣采用乙酸銨溶液交換法測(cè)定。植株測(cè)定：采用高效液相色譜法測(cè)定植株維生素C，采用離子色譜法測(cè)定硝酸鹽。磷肥農(nóng)學(xué)利用率采用公式(1)計(jì)算。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2013和SASS8.1軟件分析數(shù)據(jù)，對(duì)不同處理之間生菜產(chǎn)量、品質(zhì)和土壤數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)結(jié)球生菜經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的影響

由表2 可以看出，高磷和中磷設(shè)施菜田結(jié)球生菜的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量高于低磷土壤，具體表現(xiàn)為高磷菜田＞中磷菜田＞低磷菜田。中磷和低磷菜田上施用磷素處理均顯著高于未施磷(P0)處理，高磷菜田施用磷素后與未施磷(P0)處理差異不顯著。不同磷水平的設(shè)施菜田施用不同量磷肥，高磷菜田P1處理產(chǎn)量最高，但與其他處理間差異不顯著，表明高磷土壤不施磷肥或者低量磷肥即可保持穩(wěn)產(chǎn)；中磷菜田隨著施磷量的增加呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，P2處理結(jié)球生菜產(chǎn)量最高，為34145.55 kg/hm2，表明中磷土壤下施磷量要適當(dāng)增加；低磷菜田隨著施磷量的增加，生菜產(chǎn)量呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，P3處理產(chǎn)量最高，較P1處理顯著增產(chǎn)15.00%，但即使低磷設(shè)施菜田，磷素的本底值也較高，施磷量增加到P4后，產(chǎn)量反而會(huì)降低。

表2 試驗(yàn)各處理結(jié)球生菜產(chǎn)量 kg/hm2

2.2 不同處理對(duì)結(jié)球生菜品質(zhì)的影響

由圖1 可以看出，不同施磷量在不同磷水平菜田上表現(xiàn)存在差異。高磷菜田上不同磷施用量對(duì)生菜硝酸鹽含量影響不顯著；中磷和低磷菜田上隨著施磷量增加生菜硝酸鹽表現(xiàn)出先升高后降低的趨勢(shì)。中磷菜田P1處理硝酸鹽含量較P0處理增加22.48%，進(jìn)一步提高施磷量，硝酸鹽含量下降。低磷菜田上P2處理硝酸鹽含量較P0處理增加4.72%，差異不顯著，進(jìn)一步提高施磷量，硝酸鹽含量降低后又上升。

圖1 不同處理生菜硝酸鹽含量

圖2 可知，高磷和中磷菜田上表現(xiàn)為隨著施磷量增加，生菜維生素C含量下降，低磷菜田上表現(xiàn)為逐漸增加的趨勢(shì)。高磷菜田上P0處理維生素C 含量最高，顯著高于其他處理，其余施磷處理間差異不顯著。中磷菜田上P0、P1和P2處理維生素C 含量顯著高于其他兩個(gè)高施磷量處理，低磷菜田上P4處理維生素C 含量最高。

圖2 不同處理生菜維生素C含量

2.3 不同處理對(duì)土壤有效磷含量的影響

土壤有效磷是衡量土壤磷生物有效性的重要指標(biāo)之一。由表3 可知，不同施磷量在不同磷水平土壤上表現(xiàn)不同。高磷菜田上不同磷施用量對(duì)土壤有效磷含量影響不顯著，相對(duì)于原始土壤，各處理有效磷含量略有下降，說(shuō)明大量施磷在高磷土壤上有效磷的轉(zhuǎn)化率不高，易造成磷肥資源浪費(fèi)。中磷菜田上不施磷和低施磷量的P0、P1和P2處理土壤有效磷含量較高，相對(duì)于原始土樣分別增加了15.68%、14.99%和17.59%，且顯著高于高磷處理，說(shuō)明中磷土壤上少量施磷可以提高土壤中有效磷含量。低磷菜田上除P0處理較原始土樣有效磷含量降低，其余施磷處理，有效磷含量均顯著提高，說(shuō)明低磷土壤上需要適當(dāng)增施磷肥，以提高土壤中磷的生物有效性。

表3 不同處理土壤有效磷含量 mg/kg

2.4 不同處理的磷肥農(nóng)學(xué)效率的影響

由表4可知，隨著土壤磷水平的提高，磷肥農(nóng)學(xué)效率整體呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì)。不同施磷量處理的磷肥農(nóng)學(xué)效率差異較大，但均隨施磷量的增加逐漸降低，且降低幅度在不同磷水平菜田上表現(xiàn)不同。高磷菜田上P1處理的最高，其余處理均顯著下降；中磷菜田上P2處理磷肥農(nóng)學(xué)效率最高，分別較其他處理提高44.59、75.61、66.34 kg/kg；低磷菜田上施磷量越高，農(nóng)學(xué)效率越低，P1和P2處理顯著高于P4處理。

表4 不同處理磷肥農(nóng)學(xué)效率 kg/kg

3 結(jié)論與討論

適量施磷可以提高作物產(chǎn)量[12-14]。本研究表明，施磷較不施磷處理提高了結(jié)球生菜產(chǎn)量，3 個(gè)磷水平菜田P0處理產(chǎn)量均較低；P4處理未較其他處理產(chǎn)量顯著提高，說(shuō)明適宜施磷量才能提高結(jié)球生菜產(chǎn)量，這與前人研究結(jié)果相同[15-17]。由于土壤肥力和施磷水平的差異，不同磷水平設(shè)施菜田上的適宜施磷量不同。高磷菜田上施磷量36.54 kg/hm2時(shí)結(jié)球生菜產(chǎn)量最高，中磷菜田上施磷量54.91 kg/hm2時(shí)結(jié)球生菜產(chǎn)量最高，低磷菜田上施磷量91.35 kg/hm2時(shí)結(jié)球生菜產(chǎn)量最高。

磷在能量、糖分代謝、酶促反應(yīng)和光合作用等過(guò)程中起著重要的作用，對(duì)生菜品質(zhì)有重要影響[18-19]。馮磊等[20]對(duì)大蒜的研究發(fā)現(xiàn)：隨著施磷量的增加，大蒜維生素C 含量呈先升高后下降的趨勢(shì)，適宜磷水平能夠提高鱗莖和蒜苔中Vc 含量，磷濃度低于或高于此值都不利于Vc 的合成與積累。李冬梅等[21]對(duì)黃瓜的試驗(yàn)研究表明，果實(shí)維生素C 含量隨施磷量的增加呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，硝酸鹽含量則與之相反，隨施磷量的增加而增加。本研究表明生菜硝酸鹽和維生素C含量，受施磷量和土壤中磷含量雙重影響。高磷菜田土壤的磷含量較高，不同施磷量對(duì)生菜硝酸鹽和維生素C 影響不顯著；中磷和低磷菜田生菜品質(zhì)受施磷量影響較大，表現(xiàn)為低磷菜田＞中磷菜田。因此，高磷菜田上不施磷肥或少施磷肥，中磷菜田配施中水平磷肥，低磷菜田配施高水平磷肥對(duì)提高生菜品質(zhì)有顯著效果。

土壤有效磷是土壤磷素供應(yīng)水平的重要指標(biāo)。高磷菜田上土壤磷素處于盈余狀態(tài)，施用不同用量磷肥后，對(duì)其有效磷含量影響不大，中磷菜田上過(guò)量施用磷肥土壤有效磷含量下降，表明高磷土壤上施磷或者中磷土壤上過(guò)量施磷可能導(dǎo)致磷的吸附量增加，從而降低了有效磷累積量[22]；低磷菜田隨著施磷量增加，土壤有效磷含量呈現(xiàn)升高的趨勢(shì)，且相對(duì)于原始土壤，各處理有效磷含量均顯著增加，說(shuō)明增施磷肥能擴(kuò)大低磷土壤的有效磷庫(kù)。施磷量較高時(shí)，磷素農(nóng)學(xué)效率隨施磷量的增加而下降，說(shuō)明磷肥的過(guò)量施用是導(dǎo)致磷素農(nóng)學(xué)效率下降的重要原因之一，不僅會(huì)造成資源浪費(fèi)，而且對(duì)地下水體存在污染風(fēng)險(xiǎn)。

本研究中，就3種磷水平設(shè)施菜田而言，高磷菜田上土壤速效磷含量較高，過(guò)多施用磷素不但不會(huì)提高產(chǎn)量，而且還會(huì)降低土壤中有效態(tài)磷，因此需要減少施磷量，以避免過(guò)多施用造成磷素浪費(fèi)；中磷菜田上適當(dāng)增加施磷量，本試驗(yàn)中54.91 kg/hm2為最佳用量，可以提高磷的吸收轉(zhuǎn)化率；低磷菜田上地力較低，土壤中磷素處于虧缺狀態(tài)，需要高施磷水平，以維持土壤中磷素動(dòng)態(tài)平衡。因此不同磷水平菜田上因地制宜，合理施用磷肥，既能提高結(jié)球生菜產(chǎn)量和品質(zhì)，又可以提高磷肥利用效率，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益雙贏。