覆盖地膜对土壤养分含量及娃娃菜产量和品质的影响

来源:用户上传      作者:

　　摘要：采用大田试验，进行双因素裂区设计，主因素为覆盖地膜（M）和不覆盖地膜（NM），副因素为施肥（不施肥CK、习惯施肥CF、减量施肥RF和改进减量施肥IRF 4个处理），同时取不同土层土样测定碱解氮、速效磷、速效钾、有效锌和有效硼含量。结果表明，与不覆盖地膜相比，覆盖地膜可显著提高娃娃菜（Brassica pekinensis）单株重、生物产量和经济产量，提高肥料利用率;施肥也能显著促进娃娃菜的生长，提高植株养分含量和吸收量。施肥显著提高了娃娃菜中硝酸盐含量，并降低可溶性糖和维生素C含量，而覆盖地膜对品质指标影响程度未达显著水平。覆盖地膜显著提高了施肥处理下土壤碱解氮和速效钾的含量，降低了土壤速效磷向下淋溶的程度，对表层土壤有效硼和有效锌含量影响显著，而对深层土壤无明显影响。
　　关键词：娃娃菜（Brassica pekinensis）;覆盖地膜;土壤养分
　　中图分类号：S634.9 文献标识码：A
　　文章编号：0439-8114（2020）07-0049-06
　　DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2020.07.011
　　Abstract：A split-block field experiment was conducted with film mulching（M） or no film mulching（NM） as main factor and different fertilizer as the deputy factor（no fertilizer CK，farmer accustomed fertilization CF，reduced rate of fertilization RF and improved reduced rate of fertilization IRF）. Meanwhile，the contents of available N，available P，available K，available Zn and available B in different soil layers were determined. The results showed that the weight per plant，the biological yield，the economic yield，the fertilizer use efficiency，and the economic yield of Brassica pekinensis were significantly increased by mulching compared with no mulching. Fertilization can also significantly promote the growth of Brassica pekinensis，improve plant nutrient content and uptake. Fertilization can significantly increased nitrate content，decreased soluble sugar content and vitamin C content of Brassica pekinensis，but the effect of film mulching on quality index was not significant. Film mulching significantly increased the content of available N and available K，decreased the leaching degree of available P，and significantly affected the contents of available B and available Zn in topsoil，but not in deep soil.
　　Key words： Brassica pekinensis; film mulching; soil nutrient
　　娃娃菜（Brassica pekinensis）又稱微型大白菜，属十字花科芸薹属白菜亚种，为半耐寒性蔬菜。近年来，随着农业结构的不断调整和市场对娃娃菜需求的增长，加上娃娃菜生育期短、收益快等诸多优点，种植娃娃菜已成为广大菜农增收的一个重要途径。但以往娃娃菜研究主要集中在品种引进与选育[1，2]、栽培技术[3，4]、病虫害防治[5]以及单一元素类型对产量及品质的影响[6]等方面，在平衡施肥方面缺乏系统研究，导致娃娃菜产量提升受限、品质差，严重影响其产业的发展。前人的研究表明，覆盖地膜是一种增温保墒的有效措施[7，8]，同时也可以降低因地表径流造成的养分损失[9]，促进作物对土壤氮素的吸收利用[9，10]，然而覆盖地膜对微量元素的影响尚未见报道。鉴于以上原因，本研究进行了覆盖地膜和减量施肥处理试验，分析了覆盖地膜栽培对土壤养分的作用以及减量施肥对娃娃菜产量品质的影响，为娃娃菜覆盖地膜种植和平衡施肥提供了科学依据。
　　1 材料与方法
　　1.1 试验地概况
　　试验于2016年8—12月在湖北省武汉市农业科学院北部园区武湖长期定位试验基地（38°24′ N，114°25′ E）进行，该区为北亚热带向中亚热带过渡型地理气候带，光照充足，热量丰富，无霜期长，降水充沛。年平均日照时间为2 080 h，≥10 ℃总积温为5 190 ℃，年降雨量为1 300 mm左右，年蒸发量为1 500 mm，无霜期为230～300 d。土壤为灰潮土，肥力中等，田地平整，前茬为玉米。耕层（0～20 cm）土壤pH为 7.73，有机质含量为1.03%，碱解氮含量为74.84 mg/kg，速效磷含量为23.24 mg/kg，速效钾含量为98.59 mg/kg，有效锌含量为2.16 mg/L，有效硼含量为2.62 mg/L。 　　1.2 试验材料
　　1.2.1 供试材料 以娃娃菜为供试材料，选用品种为春来早白。
　　1.2.2 供试肥料 尿素（N 46%）、过磷酸钙（P2O5 14%）、氯化钾（K2O 60%）、硫酸钾（K2O 50%）、硼酸（B 17%）和硫酸锌（Zn 35%）。
　　1.3 试验方法
　　试验采取裂区设计，主区为覆盖地膜（M）和不覆盖地膜（NM）;副区为不同施肥处理，包括不施肥（CK）、习惯施肥（CF）、减量施肥（RF）、改进减量施肥（IRF）4个处理（表1）。3次重复，随机区组排列，小区面积为16 m2。习惯施肥为施用尿素750 kg/hm2，过磷酸钙1 125 kg/hm2，氯化钾375 kg/hm2;减量施肥量为习惯施肥的70%;改进减量施肥量亦是习惯施肥量的70%，其中钾肥由氯化钾改为硫酸钾，基肥增加7.5 kg/hm2硼酸、22.5 kg/hm2硫酸锌。因覆盖地膜娃娃菜生育期内不能进行追肥，故肥料均一次性基施。
　　1.4 采样与分析
　　在娃娃菜收获结束期（12月19日）采摘地上部植株样，用电子天平称重（精确度为0.01 kg），统计小区总产量，然后折算出产量。取可食部分进行品质测定，其中，维生素C（VC）含量测定采用2，6-二氯靛酚法滴定法，硝酸盐含量采用水杨酸消化法，可溶性糖含量采用蒽酮比色法[11]。
　　样品在105 ℃杀青0.5 h后75 ℃烘干磨碎再用高氯酸-硫酸消煮，测定氮、磷、钾养分含量。全氮含量采用凯氏定氮法测定，全磷含量采用钒钼比色法测定，全钾含量采用火焰光度计法测定[12]。
　　试验开始前采集基础土样分析土壤pH、有机质、碱解氮、速效磷、速效钾、有效锌和有效硼;试验结束时挖取试验地土壤剖面，按0～10 cm、10～20 cm和20～40 cm土层采集土壤样品，并分析土壤碱解氮、速效磷、速效钾、有效锌和有效硼。土壤有机质用重铬酸钾容量法测定，速效磷用碳酸氢钠法测定，速效钾用醋酸铵浸提火焰光度计法测定[12]，有效锌和有效硼含量采用国际农化服务公司（ASI）分析方法测定[13]。
　　肥料利用率=（施肥处理娃娃菜地上部养分吸收量-不施肥处理娃娃菜地上部养分吸收量）/施肥量×100%。
　　1.5 数据统计与分析
　　用Microsoft Excel 2003进行数据计算，用SAS8.0统计软件进行方差和相关性分析，采用Duncan’s新复极差法进行多重比较。
　　2 结果与分析
　　2.1 覆盖地膜对不同施肥处理下娃娃菜产量的影响
　　由表2可知，覆盖地膜和施肥极显著地提高了娃娃菜单株重、生物产量和经济产量，但两因素互做对以上指标均无显著影响。覆盖地膜条件下，施肥处理间差异显著，其中以IRF处理单株重、生物产量、经济产量和经济系数最高，与对照（CK1）相比，单株重提高1.64倍，生物产量增加1.64倍，经济产量增加1.85倍，经济系数提高3.82个百分点。CF和RF单株重比对照（CK1）分别提高1.60倍和1.37倍，生物产量分别提高1.58倍和1.35倍，经济产量分别提高1.80倍和1.46倍，经济系数分别提高3.64和1.85个百分点。
　　不覆盖地膜时，施肥处理间差异同样显著，其中以CF处理单株重、生物产量、经济产量和经济系数最高，与对照（CK2）相比，单株重提高2.20倍，生物产量提高2.75倍，经济产量提高3.13倍，经济系数提高4.82个百分点。RF和IRF处理单株重比对照（CK2）分别提高1.84倍和1.94倍，生物產量分别提高2.40倍和2.44倍，经济产量分别提高2.48倍和2.77倍，经济系数分别提高1.06和4.30个百分点。
　　由表2还可以看出，与不覆盖地膜相比，同等施肥条件下，覆盖地膜种植娃娃菜单株重、生物产量、经济产量和经济系数（除CF经济系数）均有所提高，其中IRF处理单株重、生物产量、经济产量和经济系数分别提高16.71%、17.33%、17.43%和0.62%。
　　2.2 覆盖地膜对不同施肥处理下娃娃菜生长及养分吸收的影响
　　2.2.1 覆盖地膜对不同施肥处理下娃娃菜生长的影响 覆盖地膜、施肥及两者互作极显著地提高娃娃菜干重。覆盖地膜条件下，与对照（CK1）对比，CF、RF和IRF处理比CK1干重分别增加2.21、1.97和2.11倍;不覆盖地膜时，CF、RF和IRF处理比对照（CK2）干重分别增加2.01、1.99和2.04倍（表3）。由此可见，施肥能显著促进娃娃菜的生长，降低施肥量娃娃菜干重有所下降，但配施微量元素的改进减量施肥对娃娃菜生长促进作用接近习惯施肥。另外，同等施肥条件下，与不覆盖地膜相比，覆盖地膜CF、RF和IRF处理干重分别增加14.26%、6.08%和9.71%。施肥可以明显提高娃娃菜植株中养分含量，但不同施肥处理间差异不显著（表3）。
　　2.2.2 覆盖地膜对不同施肥处理下娃娃菜养分吸收量和肥料利用率的影响 由表4可知，覆盖地膜和施肥对娃娃菜养分吸收量均有极显著影响。覆盖地膜条件下，与对照（CK1）对比，CF、RF和IRF处理氮吸收量分别提高3.17、2.79和3.00倍，磷吸收量分别提高2.67、2.57和2.31倍，钾吸收量分别提高2.75、2.36和2.57倍;不覆盖地膜时，与对照（CK2）对比，CF、RF和IRF处理氮吸收量分别提高2.87、2.90和3.00倍，磷吸收量分别提高2.56、2.35和2.41倍，钾吸收量分别提高2.57、2.48和2.49倍。RF处理养分吸收量低于CF处理（除不覆盖地膜下氮吸收量），IRF养分吸收量与CF较为接近。这表明添加微量元素能够促进娃娃菜对氮、磷、钾养分的吸收。 　　覆盖地膜条件下，RF和IRF处理可提高氮、磷、钾肥料利用率，与CF处理相比，RF处理氮、磷、钾肥料利用率分别提高4.9、3.8和7.2个百分点，IRF处理氮、磷、钾肥料利用率分别提高6.8、2.4和10.8个百分点;不覆盖地膜时，与CF处理相比，RF处理氮、磷、钾肥料利用率分别提高7.0、2.7和10.3个百分点，IRF处理氮、磷、钾肥料利用率分别提高7.8、3.0和10.5个百分点（表4）。由此可以看出，对种植地进行覆盖地膜处理与采用平衡施肥技术均可进一步提高肥料的利用率。
　　2.3 覆盖地膜对不同施肥处理下娃娃菜品质的影响
　　2.3.1 硝酸盐含量 由表5可以看出，覆盖地膜对娃娃菜中硝酸盐含量影响不显著，但施用肥料明显提高了娃娃菜中硝酸盐含量，且同一条件下，CF处理明显高于其他处理。覆盖地膜条件下，不同处理硝酸盐含量表现为CF>RF>IRF>CK1;CF、RF和IRF处理比对照（CK1）分别提高68.55%、55.95%和34.75%。不覆盖地膜时，不同施肥处理硝酸盐含量表现为CF>IRF>RF>CK2;CF、RF和IRF处理比对照（CK2）分别提高58.55%、16.42%和58.38%。
　　2.3.2 可溶性糖含量 可溶性糖提供能源物质，维持一定的渗透压，是作为衡量蔬菜品质的一个重要指标。由表5可知，与对照（CK1或CK2）相比，施肥处理显著降低了娃娃菜中可溶性糖含量。同等条件下，各施肥处理间，娃娃菜可溶性糖含量无显著差异。覆盖地膜条件下，CF处理最高;而不覆盖地膜时，RF处理最高。
　　2.3.3 维生素C含量 维生素C又称L-抗坏血酸，是一种水溶性纤维素。由表5可知，肥料处理对娃娃菜维生素含量影响极显著。无论种植过程中是否覆盖地膜，施肥处理娃娃菜维生素C含量均明显低于对照（CK1或CK2）。覆盖地膜时，CF、RF和IRF处理比对照（CK1）分别降低37.24%、50.24%和42.55%;不覆盖地膜条件下，CF、RF和IRF处理比对照（CK2）分别降低51.04%、48.55%和37.82%。
　　2.4 覆盖地膜对不同施肥处理下土壤养分含量的影响
　　2.4.1 覆盖地膜对不同施肥处理下土壤碱解氮含量的影响 覆盖地膜、施肥及两因素互作对0～10 cm土壤碱解氮含量影响极显著（表6）。覆盖地膜条件下，CF、RF和IRF处理0～10 cm土壤碱解氮含量分别比对照（CK1）增加39.90%、18.18%和10.51%;不覆盖地膜时，CF、RF和IRF处理0～10 cm土壤碱解氮含量分别比对照（CK2）增加3.91%、0.14%和8.96%。与不覆盖地膜相比，覆盖地膜显著提高了CF處理0～10 cm土壤碱解氮含量，但RF和IRF处理间差异不显著。随着深度增加（10～40 cm），覆盖地膜对土壤碱解氮含量无显著影响，不同处理间土壤碱解氮含量差异主要由施肥以及两者互作而引起。
　　2.4.2 覆盖地膜对不同施肥处理下土壤速效磷含量的影响 施肥显著提高了土壤速效磷含量，覆盖地膜条件下，CF、RF和IRF处理0～10 cm土壤速效磷含量分别比对照（CK1）提高2.95、1.65和3.50 倍，10～20 cm土壤速效磷含量分别比对照（CK1）提高105.44%、0.96%、12.23%;不覆盖地膜时，CF、RF和IRF处理0～10 cm土壤速效磷含量分别比对照（CK2）提高2.39、0.97和1.55倍，10～20 cm土壤速效磷含量分别比对照（CK2）提高74.76%、9.64%和68.67%。与不覆盖地膜相比，覆盖地膜条件下CF、RF和IRF处理10～20 cm土壤速效磷含量分别降低20.33%、37.60%和54.91%，表明种植地覆盖地膜可以降低磷肥向下层淋溶（表6）。不同施肥处理条件下，20～40 cm土壤速效磷含量变化无明显规律，可能与种植地土壤的母质成因有关。
　　2.4.3 覆盖地膜对不同施肥处理下土壤速效钾含量的影响 由表6可以看出，覆盖地膜、施肥及两因素互作对0～20 cm土壤速效钾含量影响极显著。覆盖地膜条件下，CF、RF和IRF处理0～10 cm土壤速效钾含量高达300 mg/kg以上，而不覆盖地膜所有施肥处理速效钾含量均低于230 mg/kg。与不覆盖地膜相比，覆盖地膜显著提高了种植地0～10 cm土壤速效钾含量。10～20 cm土壤速效钾含量，在覆盖地膜条件下，RF处理显著高于IRF和CF处理;不覆盖地膜时，IRF和RF间无显著差异，且均高于CF处理。深层土壤（20～40 cm）速效钾含量在覆盖地膜与不覆盖地膜条件下施肥处理间差异性一致，其顺序为CF>RF>IRF>CK。
　　2.4.4 覆盖地膜对不同施肥处理下土壤有效硼和有效锌含量的影响 比较同等施肥处理下土壤有效硼和有效锌含量（表6）可以看出，覆盖地膜显著提高了IRF处理0～10 cm土壤有效硼和有效锌含量，与不覆盖地膜相比，同等施肥水平下增加了1.52和1.51倍;随着土壤深度增加（10～40 cm），覆盖地膜对土壤有效硼和有效锌含量无显著影响，但施肥以及两因素互作对土壤有效硼和有效锌含量仍具有极显著影响。覆盖地膜条件下，除10～20 cm 土壤有效锌含量略低外，IRF处理土壤有效硼和有效锌含量均高于其他处理;不覆盖地膜时，不同施肥处理间仅有0～20 cm 土壤有效锌含量差异显著，IRF处理高于其他处理，而土壤有效硼无明显变化规律。
　　3 小结与讨论
　　氮、磷、钾不同配施水平可以对娃娃菜的产量及肥料效应产生重要影响[14]。本研究结果表明，施肥可显著提高娃娃菜单株重、生物产量和经济产量，覆盖地膜后娃娃菜经济产量显著提高（P<0.05），主要原因在于覆盖地膜显著增加了娃娃菜单株重和生物产量（P<0.05）。覆盖地膜和施肥互作对娃娃菜经济产量的影响达到极显著水平，主要原因在于两因素互作显著增加单株重和生物产量，说明覆盖地膜促进了肥料对娃娃菜的增产作用。 　　本研究中，增施肥料显著提高娃娃菜养分吸收量和干重，但不同施肥处理下植物养分含量无显著变化，说明养分吸收量的提高主要是通过娃娃菜干重的增加实现的。覆盖地膜后娃娃菜养分吸收量提高主要是因为覆盖地膜显著提高了其干重。覆盖地膜和施肥互作对娃娃菜养分吸收量的影响达到极显著水平，主要原因就在于两因素互作显著增加了干重，进而提高了肥料利用率。
　　增施硝态氮肥会使蔬菜中硝酸盐含量明显增加，可溶性糖等品质指标下降[6，15]。本研究结果表明，施肥对娃娃菜中硝酸盐、可溶性糖和维生素C含量有着极显著的影响。传统施肥（CF）处理娃娃菜中硝酸盐含量明显高于其他处理;同时，施肥显著降低了娃娃菜中可溶性糖和维生素C含量，且不同施肥处理间差异不显著。通过进一步方差分析表明，覆盖地膜对娃娃菜中品质指标无显著影响。
　　施肥会显著影响土壤中养分含量[16，17]，减量施肥可减少养分淋失[18，19] 。也有研究证明，覆盖地膜可提高0～10 cm土壤硝态氮含量[20]。本研究中，覆盖地膜和施肥显著促进娃娃菜的生长发育，在生育期内可以提供充足的养分，保持土壤的墒情，提高产量。本研究结果表明，覆盖地膜显著提高了施肥处理0～10 cm土壤碱解氮、速效磷和速效钾的含量，降低速效磷向下淋溶的风险，同时显著提高了IRF处理0～10 cm土壤有效锌和有效硼含量。分析原因，首先可能是由于覆盖地膜增加地表温度，降低了因外界降水造成的养分淋失，由于娃娃菜根系较浅，满足了其对养分的吸收;其次可能由于土壤长期种植只施用氮、磷、钾肥，导致中微量元素缺乏，营养不均衡，添加中微量元素后起到良好效果。同时，随着深度增加（10～40 cm），土壤养分变化规律不明显，且覆盖地膜对土壤养分含量无显著影响，这与葛均筑等[21]研究结果一致。本研究条件下，主因素覆盖地膜具有提高地表温度促进养分吸收和减少养分径流的双重作用，副因素施肥处理，特别是改进型减量施肥处理（IRF）中，添加中微量元素的平衡施肥技术促进娃娃菜养分吸收。总之，覆盖地膜和施肥及两因素互作显著提高土壤表层（0～10 cm）养分含量，促进了娃娃菜对所需养分的吸收，提高了娃娃菜的养分吸收量和肥料利用率，进而提高最终产量。
　　参考文献：
　　[1] 张晓梅，严湘萍. 高寒地区娃娃菜品种引种比较试验初报[J]. 长江蔬菜（学术版），2009（1）：46-47.
　　[2] 羊晓琴. 适宜兰州地区种植的娃娃菜新品种[J]. 西北園艺（蔬菜），2005（6）：34.
　　[3] 腾汉玮. 兰州高寒阴湿区娃娃菜栽培技术[J]. 甘肃农业科学，2008（2）：58-59.
　　[4] 湛长菊. 娃娃菜的特征特性及高产栽培技术[J]. 现代农业科学，2008（19）：63-65.
　　[5] 宋学栋. 娃娃菜无公害栽培技术[J]. 甘肃农业科学，2004（9）：110-111.
　　[6] 周箬涵，郁继华，杨兵丽，等. 不同氮素形态及配比对娃娃菜产量、品质及其养分吸收的影响[J]. 华北农学报，2015，30（3）：216-222.
　　[7] ZHOU L M，LI F M，FAN T L，et al. How two ridges and the furrow mulched with plastic film affect soil water，soil temperature and yield of maize on the semiarid Loess Plateau of China[J]. Field crops research，2009，113（1）：45-47.
　　[8] COOK H F，GERARDO S B，VALDES LEE H C. Mulch effects on rainfall interception，soil physical characteristics and temperature under Zea may L. [J]. Soil and tillage research，2006，99（1-2）：227-235.
　　[9] 马树庆，王 琪，郭建平，等. 玉米地膜覆盖土壤水分效应及抗旱涝试验研究[J]. 自然灾害学报，2009，18（3）：8-13.
　　[10] 程 杰，高亚军，强 秦. 渭北旱塬小麦不同栽培模式对土壤硝态氮残留的影响[J]. 水土保持学报，2008，22（4）：104-110.
　　[11] 邹 琦. 植物生理学实验指导[M]. 北京：中国农业出版社，2000.
　　[12] 鲍士旦. 土壤农化分析[M]. 北京：中国农业出版社，2000.
　　[13] 熊桂云，刘冬碧，陈 防，等. ASI法测定土壤有效磷、有效钾和铵态氮与我国常规分析方法的相关性[J]. 中国土壤与肥料，2007（3）：73-76.
　　[14] 刘永忠，王宗昌，朱小强. 高寒冷凉地区娃娃菜氮磷钾肥料配施效应研究[J]. 青海农林科技，2016（1）：7-11.
　　[15] 张富仓，康绍忠，李志军. 氮素形态对白菜硝酸盐累积和养分吸收的影响[J]. 园艺学报，2003，30（1）：93-94.
　　[16] 李宗新，董数亭，王空军，等. 不同肥料运筹对夏玉米田间氮素淋溶与挥发影响的原位研究[J]. 植物营养与肥料学报，2007，13（6）：998-1005.
　　[17] 巨晓棠，潘家荣，刘学军，等. 北京郊区东小麦夏玉米轮作体系中氮肥去向研究[J]. 植物营养与肥料学报，2003，9（3）：264-270.
　　[18] 何传龙，马友华，于红梅，等. 减量施肥对保护地土壤养分淋失及番茄产量的影响[J]. 植物营养与肥料学报，2016，16（4）：846-851.
　　[19] 何传龙，马友华，李 帆，等. 减量施肥对菜地土壤养分淋失及春甘蓝产量的影响[J]. 土壤通报，2011，42（2）：397-400.
　　[20] 张仙梅，黄高宝，李玲玲，等. 覆膜方式对旱作玉米硝态氮时空动态及氮素利用效率的影响[J]. 干旱地区农业研究，2011，29（5）：26-32.
　　[21] 葛均筑，徐 莹，袁国印，等. 覆膜对长江中游春玉米氮肥利用效率及土壤速效氮素的影响[J]. 植物营养与肥料学报，2016，22（2）：296-306.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/8/view-15281780.htm