不同管理模式對生姜產量和養分效率的影響

鄭福麗+張柏松+高燕+等

摘要：為了建立適合山東省魯中地區生姜高產高效栽培的技術體系，通過大田試驗，研究了不同管理模式、生姜產量、養分效率及土壤硝酸鹽含量的影響。4個管理模式分別為農民習慣模式、高產高效模式、再高產模式、再高產高效模式，其中農民習慣模式按當地農民常規種植進行，高產高效、再高產、再高產高效模式分別為設置一定增產增效目標下各種管理措施的優化組合，結果為：與農民習慣模式相比，高產高效、再高產、再高產高效3種模式均顯著提高了生姜的產量和氮肥的養分效率，其中產量分別提高11.85%、25.75%、23.33%，氮肥養分效率分別提高47.94%、1033%、32.87%；再高產模式下產量最高，高產高效模式下氮肥養分效率最高。

關鍵詞：管理模式；生姜；產量；養分效率

中圖分類號：S632.504文獻標志碼：A文章編號：1002-1302（2014）06-0192-03

收稿日期：2013-09-17

基金項目：公益性行業（農業）科研專項（編號：200903018）。

作者簡介：鄭福麗（1979—），女，山東安丘人，碩士，助理研究員，主要從事施肥與土壤環境等研究。E-mail：miss_xin@126.com。

通信作者：江麗華，研究員，主要從事植物營養與施肥等研究。Tel：（0531）83179096；E-mail：jiangli8227@sina.com。生姜為姜科宿根植物，地下根莖含有辛香濃郁的揮發油和姜辣素，具有健胃、祛寒、解毒等功能，是人們日常生活中所需的重要調味品之一[1-2]，廣泛種植于熱帶和亞熱帶地區[3]。我國是世界生姜的主產區，常年栽培面積達63萬hm2，是世界上栽培面積最大、產量最多的國家之一[4]。生姜也是我國名特蔬菜品種之一[5]。到2010年，山東省生姜面積達到667萬hm2，主要布局在萊蕪市的萊城區，泰安市的岱岳區、肥城區、寧陽區，棗莊市的滕州市，淄博市的淄川區、博山區、沂源區，濰坊市的安丘市、諸城市等地[6]。然而，生姜施肥方面還存在不少問題。據調查，盲目、過量施肥等不合理施肥現象較為普遍，生姜病蟲害嚴重，產量低而不穩，根莖品質差，種姜經濟效益低下，嚴重制約了我國生姜產業的發展[1，7]。生姜是需氮量較大的作物[1]，僅靠土壤提供的氮素遠不能滿足生姜生長發育對氮的需要。合理施用氮肥直接影響到生姜的產量、品質、經濟效益以及環境等。氮肥對生姜產量和品質影響的研究已有報道[8-12]，有的涉及生姜營養特性和養分吸收規律等方面[13]。研究表明，施用適量氮肥能有效提高生姜產量，改善根莖品質，這些研究結果對推動生姜科學施肥發揮了重要作用。前人的研究多集中于單因素管理對生姜產量和氮肥肥效的影響，而有關不同管理模式對生姜產量、養分效率及土壤硝酸鹽的研究卻很少。因此，筆者在當地農民習慣種植模式的基礎上，通過大田試驗設置了4種管理模式來研究不同管理模式對生姜產量、養分效率及土壤硝酸鹽含量的影響，以期為當地生姜高產及資源高效利用提供理論依據。

1材料與方法

1.1試驗地概況

試驗于2010年4—10月在山東省安丘市夏坡村進行。供試品種為當地品種安丘大姜。土壤為棕壤性潮土，播前 0～30 cm 土層內土壤含全氮0.937 g/kg、速效磷52.83 mg/kg、速效鉀130.81 mg/kg、有機質14.1 g/kg。

1.2試驗設計

試驗共設4個模式，分別為農民習慣模式、高產高效模式、再高產模式、再高產高效模式，其中農民習慣模式按當地農民常規種植進行，高產高效、再高產、再高產高效模式分別為設置一定增產增效目標下各種管理措施的優化組合，要求高產高效模式比農民習慣模式增產10%～15%，再高產模式和再高產高效模式比農民習慣模式增產30%～40%，高產高效模式比農民習慣模式氮肥增效10%～15%，再高產高效模式比再高產模式氮肥增效15%～20%。每個模式重復3次，小區面積28 m2。4個模式的具體方案見表1。

有機肥為發酵雞糞（含有機質33.19%、N 1.84%、P2O5 5.87%、K2O 1.98%），再高產高效模式底施4 500 kg/hm2，結合第1次培土追施1 500 kg/hm2，其他3個模式全部底施。磷肥為過磷酸鈣全部底施，硫酸鎂 150 kg/hm2、硼砂 15 kg/hm2、硫酸鋅30 kg/hm2全部底施，鉀肥為硫酸鉀，基追比 4 ∶2 ∶3 ∶1，同高產高效模式氮肥一起追施。

1.3測定項目及方法

1.3.1土壤樣品分析全氮含量采用凱氏定氮法測定；速效磷含量采用0.5 mol/L NaHCO3浸提鉬銻抗比色法；速效鉀含量采用NH4Ac浸提火焰光度計法測定，有機質采用重鉻酸鉀硫酸氧化法測定[14]。FIA5000流動注射分析儀測定。

1.3.2植株樣品分析收獲后按小區測產，每小區取10株植株樣品考察其分枝數，植株樣品用濃硫酸-H2O2消煮后測定[14]。

2結果與分析

2.1不同管理模式對生姜產量及構成因素的影響

從表2可以看出，再高產模式產量最高，為 69 977 kg/hm2；其次是再高產高效模式，產量為 68 634 kg/hm2，與農民習慣相比，高產高效、再高產、再高產表1試驗設計方案

模式增產目標

（%）增效目標

（%）肥料投入量N-P2O5-K2O

（kg/hm2）有機肥

（kg/hm2）氮肥基追比農民習慣750-750-7504 5004 ∶2 ∶4高產高效10～1510～15600-90-7504 5002 ∶2 ∶4 ∶2再高產20～40900-135-1 1254 5002 ∶2 ∶4 ∶2再高產高效20～4015～20750-112.5-937.56 0002 ∶2 ∶3 ∶2 ∶1模式施肥時期中微量元素灌溉endprint

[h/（次·hm2）]培土次數和時期種植密度

（萬株/hm2）農民習慣4月中旬，6月初，8月初不施用45.001次，8月初7.5高產高效

4月中旬，6月初，8月初，9月初不施用

36.75

2次，8月初、9月初

7.5

再高產

4月中旬，6月初，8月初，9月初增施硫酸鎂、硼砂、硫酸鋅45.00

2次，8月初、9月初

7.5

再高產高效

4月中旬，6月初，8月初，9月初，9月底增施硫酸鎂、硼砂、硫酸鋅36.75

3次，8月初、9月初、

9月底6.75

高效3種高產模式分別增產11.85%、25.75%、23.33%，3個處理與農民習慣之間差異均達極顯著水平；高產高效模式實現了產量提高 10%～15% 的目標，再高產模式和再高產高效模式也實現了產量提高20%～40%的目標。從產量構成因素看，單株姜分枝數最多的為高產高效處理，單墩姜最重的為再高產模式，為933.13 g，再高產高效模式單墩姜重量僅次于再高產模式，為915.13 g，兩處理間差異并不顯著。可見，優化管理措施可以顯著提高單株分枝數和單墩姜重量，實現增產的目的。

表2不同管理模式對生姜產量及構成因素的影響

模式單株分枝數

（個）單墩姜質量

（g）產量

（kg/hm2）增產率

（%）農民習慣10.13c741.88c55 649cC高產高效15.75a829.88b62 241bB11.85再高產15.13a933.13a69 977aA25.75再高產高效13.63b915.13a68 634aA23.33注：同列數據后不同小寫字母表示差異顯著（P<0.05），不同大寫字母表示差異極顯著（P<0.01）。

2.2不同管理模式氮肥效率和經濟效益評價

從表3可以看出，不同管理模式下氮肥偏生產力和養分表觀回收率差別很大，高產高效模式下氮肥偏生產力、養分回收率最高，分別為103.74 kg/kg、54.28%，其次是再高產高效模式，然后是高產高效模式，農民習慣模式的氮肥偏生產力、養分回收率均最低，僅為74.20 kg/kg、36.69%。與農民習慣模式相比，高產高效模式養分效率提高了47.94%，實現了氮肥增效10%～15%的目標；與再高產模式相比，再高產高效模式養分效率提高了20.43%，也實現了氮肥增效15%～20%的目標，3個高產模式都實現了增產增收的目的。以當年的市場價計算，高產高效、再高產、再高產高效3個模式分別比農民習慣模式增收52 736、114 624、103 883元/hm2。由此可見，通過優化管理措施可以實現增產增收增效的目標。

2.3不同管理模式下的氮素表觀平衡

由表4可以看出，氮素損失量、損失率均是再高產模式最多，分別為629.59 kg/hm2、50.91%；其次是農民習慣模式，然后是再高產高效模式，氮素損失量、損失率最低的為高產高效模式，分別為 389.94 kg/hm2、43.10%，這與其化學氮肥投入量基本成正比；再高產模式的氮肥投入量最高，高產高效模式的氮肥投入量最低，這說明增加氮肥投入量也增加了氮素損失的風險，通過優化管理措施可以在一定程度上降低氮素損失，提高氮素效率。表3不同管理模式氮肥效率和經濟效益評價

模式產量

（kg/hm2）增產

（kg/hm2）增收

（元/hm2）氮肥偏生產力

（kg/kg）總養分表觀回收率

（%）養分提高效率

（%）農民習慣55 64974.2036.69高產高效62 2416 59252 736103.7454.2847.94再高產69 97714 328114 62477.7540.4810.33再高產高效68 63412 985103 88091.5148.7532.87注：生姜價格按2010年價格8元/kg計算；總養分表觀回收率=作物吸收總養分量/肥料投入養分量×100%，根據總養分表觀回收率計算養分效率的提高。

2.4不同管理模式對土壤硝態氮含量的影響

圖1為不同生長期和收獲后0～90 cm土層土壤硝態氮含量的分布。不同管理模式下土壤硝態氮含量呈現同樣的趨勢，收獲時土壤硝態氮累積最多，隨土層深度增加硝態氮含量降低；隨生長期的推進，土壤硝態氮含量逐步增多，但是在旺長前期由于當季雨水較多，可能導致土壤硝態氮含量降低。從圖1可以看出，土壤硝態氮含量的趨勢雖然一致，但是不同的管理模式硝態氮含量差別很大。農民習慣模式的土壤硝態表4不同管理模式下的氮素表觀平衡

模式化肥氮量

（kg/hm2）種植前

土壤氮量

（kg/hm2）灌水帶

入氮量

（kg/hm2）有機肥

礦化量

（kg/hm2）姜帶走氮量

（kg/hm2）莖葉帶

走氮量

（kg/hm2）0～90 cm

土壤殘留

（kg/hm2）氮損失量

（kg/hm2）氮損失率

（%）農民習慣750146.98168.1121.6477.58197.57288.93522.6548.09高產高效600146.98136.1721.6488.98236.69189.18389.9443.10再高產900146.98168.1121.6499.96264.36242.82629.5950.91再高產高效750146.98136.1728.85101.00264.61209.17487.2245.88endprint

氮含量最高；由于再高產模式施氮量最大，所以其硝態氮含量也比較高；高產高效模式和再高產高效模式土壤硝態氮含量都比較低。說明通過優化管理措施可以降低土壤中硝態氮的含量，減少地下水硝酸鹽污染的風險。

3結論與討論

本試驗結果表明，在不同管理模式下生姜產量差異顯著，其中優化管理措施的高產高效、再高產、再高產高效3種高產模式分別增產11.85%、25.75%、23.33%，而且高產高效模式在降低氮肥用量的基礎上還提高了生姜產量，達到了預期的增產目標；再高產高效模式在不降低氮肥用量的條件下，通過優化管理措施也達到了增產20%～40%的目標，而且高產高效模式和再高產高效模式土壤的硝態氮含量明顯低于農民習慣模式，這說明通過調整基追肥比例、優化水肥技術、增施中微量元素和適當降低種植密度提高單產等措施，不僅可以提高生姜的產量，還可以降低土壤硝態氮的積累，降低土壤硝酸鹽淋失的風險。

在氮肥養分效率方面，高產高效模式和再高產高效模式也都達到了預期的目標。與農民習慣模式相比較，高產高效模式的氮素損失率降低了，養分效率提高了47.94%；與再高產模式相比，再高產高效模式的氮素損失率也降低了，養分效率提高了20.43%，都達到了預期的增效目標，說明通過優化管理措施，如調整基追比例、調整灌水方式、精化耕作方式等，可以實現高產與高效的統一。

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