氮磷钾肥丰缺对白菜产量及养分利用效率的影响

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　　摘要：为指导白菜田间合理施肥，在大田条件下，设置5个施肥处理（推荐施肥处理NE，不施氮肥处理NE-N，不施磷肥处理NE-P，不施钾肥处理NE-K和有机肥替代30%氮肥处理OM），研究不同施肥处理对白菜产量及养分利用效率的影响。结果表明：NE-N、NE-P、NE-K处理白菜经济产量较NE处理分别下降26.79、14.47、5.97t/hm2，有机肥替代部分氮肥后，白菜产量较推荐施肥处理显著下降，与不施氮肥处理相比，经济产量显著提升，非经济产量反而下降;在5个处理中，不施氮肥处理（NE-N）的氮素利用效率最低，而不施磷肥处理（NE-P）的磷素利用效率最高。由此说明，施肥对白菜的增产效果显著，氮磷钾的增产效应依次为氮肥>磷肥>钾肥，有机肥对当季白菜的增产效果相对较弱，在白菜生产中不仅应重视氮肥的施用，亦应加强磷钾肥的合理配施。
　　关键词：施肥;白菜;产量;养分利用效率;肥料利用率
　　中图分类号：S634.306+.2文献标识号：A文章编号：1001-4942（2019）05-0109-05
　　白菜（Brassicapekinensis）又名包心白菜、结球白菜、胶菜、黄芽白等，原产于我国北方，为十字花科芸薹属叶用蔬菜，其茎叶可食，味道鲜美、营养丰富，且耐贮运、价格低，深受广大消费者喜爱。其栽种面积及消费量均居我国蔬菜首位，在我国菜篮子中占重要地位，尤其在我国北方地区，更被称为“当家菜”[1]。山东是白菜的主产区，2014年种植面积达26×104hm2[2]。为提高产量与收益，当前我国蔬菜施肥尤其是氮肥施用量普遍偏高[3]，不仅造成土壤养分过量累积、降低化肥当季利用率，同时也会加剧蔬菜硝酸盐含量超标风险[4]，并带来土壤板结、土壤酸化、温室气体排放加剧等环境问题[5]。蔬菜作物所需养分不平衡已成为提高产量、改善其营养品质、维系菜田可持续发展的限制因子[6]。前人已对白菜肥料合理施用进行大量探索，但大多聚焦于氮肥用量的影响[3，7-10]，对磷钾肥的研究相对较少[4，11]，且由于各地土壤性质、气候条件迥异，前人得出的结论各异。因此，本试验在前人研究的基础上，进一步探索不同施肥处理对大白菜产量及养分吸收利用效率的影响，以期为胶东地区白菜科学施肥提供技术指导。
　　1材料与方法
　　1.1试验地概况
　　试验设在山东省烟台市芝罘区西牟村。地理坐标37°29′31″N，121°17′49″E。该区属温带季风气候，四季分明。近5年（2013—2017）年均降水量608.34mm，年均气温13.24℃，年均日照时数2504.42h。供试土壤为棕壤。前茬作物为大葱。试验前0～20cm土层土壤基本理化性状：有机质含量13.74g/kg、碱解氮124.84mg/kg、铵态氮76.62mg/kg、硝态氮51.70mg/kg、有效磷361.66mg/kg、速效钾159.63mg/kg，pH值5.51。
　　1.2试验设计与方法
　　试验设5个处理，其中NE：推荐施肥;NE-N：推荐施肥基础上不施化学氮肥;NE-P：推荐施肥基础上不施化学磷肥;NE-K：推荐施肥基礎上不施化学钾肥;OM：有机肥替代氮肥，即推荐施氮量的30%用有机肥替代。随机区组排列，重复3次，小区面积20m2。
　　具体施肥方案见表1。供试肥料为尿素（N46%）、钙镁磷肥（P2O518%）、硫酸钾（K2O51%）及商品有机肥（N-P2O5-K2O=0.887%-0.01%-1.35%）。播种前8月17日，有机肥与磷肥全部基施;莲座期9月29日和包心期11月1日进行追肥，氮肥基追比为4∶3∶3，钾肥基追比为3∶3∶4。基肥全部撒施，追肥全部沟施。
　　供试白菜品种为秋宝，于8月18日播种，起垄种植，每小区起4垄，共定植72株，折合每公顷35700株。正常田间管理，11月22日收获。
　　1.3测定指标及方法
　　收获时每小区选取长势均匀具有代表性的一垄白菜，逐株称重，测定生物产量，之后切掉根部剥去外层叶后称重，测定经济产量，二者相减为非经济产量。每小区选取长势均匀的白菜3株，带回实验室，去掉泥土，分为经济部分和非经济部分，烘干粉碎，测定含水量。之后经H2SO4-H2O2消解，采用凯氏法测定全氮含量，钼锑抗比色法测定全磷含量，原子吸收分光光度计法测定全钾含量[12]。并据此计算肥料利用率的相关参数，相关参数计算公式如下[13-15]：
　　肥料利用率（%）=（施肥区作物累积总量-无肥区作物累积总量）/施肥量×100;
　　肥料农学利用率=（施肥区经济产量-无肥区经济产量）/施肥量;
　　N（P2O5、K2O）养分利用效率=经济产量/植株养分积累量N（P2O5、K2O）。
　　1.4数据分析
　　采用MicrosoftExcel2010和SPSS19.0软件对数据进行统计与分析。
　　2结果与分析
　　2.1不同施肥处理对白菜产量的影响
　　由表2看出，不同施肥处理下白菜生物产量与经济产量相一致，均为NE>NE-K>NE-P>OM>NE-N;NE生物产量与经济产量显著高于NE-N、NE-P和OM处理，略高于NE-K处理，其中经济产量分别较NE-N、NE-P、NE-K和OM处理提高23.31%、11.37%、4.40%和12.17%;不施氮肥处理的生物产量和经济产量均为最低，其中经济产量显著低于其他各处理;有机肥替代部分氮肥后白菜当季产量较NE处理显著下降，亦低于不施磷肥与不施钾肥处理，与不施氮肥处理相比经济产量由114.95t/hm2提高至126.36t/hm2，非经济产量反而下降。这表明氮肥对白菜产量的提升效果要优于磷钾肥，且优先作用于经济产量部分。收获指数反映了作物同化物转化为经济产品的能力，是评价施肥成效的重要指标，不施氮肥处理下收获指数显著低于其他处理。 　　2.2不同施肥处理对白菜养分累积总量的影响
　　由表3可以看出，全量施用化肥的NE处理白菜各养分累积总量均为最高，显著高于其他各施肥处理。缺素施肥与有机肥替代施肥下氮素养分累积量均显著低于NE处理，但彼此间无显著差异;磷素累积总量与氮素类似，但缺钾处理得益于生物产量相对较高，其磷素累积量显著高于其他缺素及有机替代处理;各施肥处理下的钾素累积量NE>NE-K>NE-N>NE-P>OM，其中OM处理钾素累积量显著低于其他处理。这可能是由于有机肥替代处理下速效钾肥施用较少，所得白菜钾素含量相对较低，且该处理下生物产量不高，接近于缺氮处理NE-N，故对钾素的累积能力有限。另外，缺钾处理NE-K白菜植株钾素含量相对较低，但供试土样中有效钾含量相对较丰富，植株钾素含量较其他处理并无显著差异，且由于氮磷养分的充足施入，该处理白菜产量相对较高，从而导致该处理钾素养分累积量高于其他缺素与有机肥替代处理。
　　2.3不同施肥处理对白菜养分利用效率的影响
　　养分利用效率反映了作物吸收单位养分对经济产量形成的贡献，养分利用效率高则意味着较少的投入即可获得较高的产出[15]。Bridgham等[16]研究认为，在一定程度上，植物的养分利用效率随土壤养分有效性的降低而升高，但土壤養分有效性下降至一定程度后，植物养分利用效率反而降低。如表4所示，全量施肥的NE处理各养分利用效率相对较低，而对于缺素施肥而言，所缺养分的利用效率则各有差异：缺氮处理的氮素养分利用效率最低，而缺磷处理下磷的养分利用效率则最高，有机肥替代处理下化学氮肥与钾肥的施用量均相对较低，其氮素和钾素养分利用效率均高于NE处理及相应缺素处理。这与Bridgham等[16]所得结论相一致。
　　2.4不同施肥处理白菜的肥料利用率及农学利用率
　　肥料利用率是衡量施肥效果的重要指标，不同肥料品种间的差异较大[17]。由表5可知，氮肥利用率最高为35.54%，与邓小强等的研究结果相持平[18]，钾肥次之，磷肥利用率最低，仅为5.21%，远低于文献报道我国磷肥当季利用率[19]。这可能是由于白菜磷含量相对较低，对磷养分的累积量有限，且本试验采用的磷肥为枸溶性磷肥，在土壤中释放缓慢，故施肥时适量加大了磷肥的施用量，从而导致磷肥利用率大幅下降。
　　肥料农学利用率的大小可评价肥料的增产效果。由表5可见，氮磷钾的农学利用率依次为131.32、64.60、13.48kg/kg，表明氮肥对白菜的增产效率较高，磷肥次之，钾肥对白菜的增产效果较低。
　　3讨论与结论
　　施肥对提高白菜产量有重要作用。在本试验条件下，推荐施肥处理NE白菜产量与NE-N、NE-P、NE-K处理相比经济产量分别提高26.79、14.47、5.97t/hm2，氮磷钾肥的农学利用率依次为131.32、64.60、13.48kg/kg，这表明氮磷钾肥对白菜的增产效果依次为N>P>K。李娟等[11]研究认为肥料对白菜的增产效果表现为N>K>P，本试验表明氮肥对白菜的增产起主导作用，但是磷肥的增产要优于钾肥。这主要是由于本试验所选地块土壤有效钾含量相对充足、植株对肥料钾的需求相对较弱，而有机肥替代部分氮肥施用时，白菜产量有明显下降。这进一步证实了氮肥对白菜增产的主导作用，因而有机肥对当季白菜的增产效果相对较弱，但介于其养分的缓释性及对土壤的改良效果在后茬作物应有一定的改善效果，这仍需继续试验加以研究。
　　本试验肥料利用率均相对较低，氮肥最高，为35.54%，钾肥次之，为19.14%，磷肥最低，仅为5.21%。王火焰等[20]认为计算肥料养分利用率时不应忽视土壤养分的盈亏，不施肥处理下前期施肥的残效提升了土壤肥力，为对照提供了养分供应。而本研究受试验条件所限，所得肥料养分的利用率均是基于施肥量与白菜产量计算而来，尚未涉及到土壤养分含量的变化，从而导致所得利用率偏低，这在后续试验中应进一步深入开展。
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