不同施氮量對設施芹菜產量及經濟效益的影響

張曉娟，王克雄，王曉軍，秦愛紅，李玉蓮

（寧夏農林科學院固原分院，寧夏固原756000）

不同施氮量對設施芹菜產量及經濟效益的影響

張曉娟，王克雄＊，王曉軍，秦愛紅，李玉蓮

（寧夏農林科學院固原分院，寧夏固原756000）

為設施芹菜安全生產與合理施肥提供參考，采用單因素隨機區組試驗研究不同施氮量對設施芹菜栽培的影響。結果表明：施氮量與設施芹菜產量呈典型的拋物線關系，施氮量為561kg／hm2時產量最高，施氮量為504kg／hm2時經濟效益最高；一定范圍內增施氮肥可顯著促進設施芹菜的生長發育，施氮量超過900kg／hm2時可抑制芹菜生長，株高和莖粗降低。隨施氮量的增加芹菜VC和可溶性糖含量呈先升高后降低趨勢，而芹菜體內的硝態氮含量呈線性增長趨勢。

氮肥；芹菜；設施栽培；平衡施肥

土壤是作物養分的供應庫，但土壤中各種養分的有效數量和比例一般與作物的需求相差甚遠，需要通過施肥調節土壤有效養分含量及各種養分的比例，以滿足作物的生長需要［1－4］。近些年來，在設施栽培中存在大量盲目施肥的現象，加劇了土壤的鹽漬化，土壤pH下降且存在明顯的酸化現象，氮磷鉀養分高度富集，土壤養分種類不平衡［5－6］，不利于設施農業的可持續發展。

芹菜（Apium graveolens h．Vardulce D．C）為傘形科草本植物，是春、秋及冬季的重要蔬菜。西芹品質好、產量高、效益好，已成為外銷的高檔蔬菜之一。近年來，在寧夏種植面積迅速擴大。芹菜為需肥量大的蔬菜，在整個生育期需要大量氮肥和鉀肥［7］。芹菜具有栽培簡單、管理容易、銷路廣及經濟效益高等優點，現已成為寧夏設施栽培的主要葉菜類蔬菜。由于其根系吸肥力弱，只有在土壤高濃度狀態下才能大量吸收肥料，且耐肥力強，一般施肥量都大大超過其吸收量的2～3倍。在蔬菜生產高產出高效益刺激下，人們長期大量使用化肥，使得蔬菜產量和品質下降的同時產生環境污染。李冬梅等［8，9－15］研究發現，增施氮肥蔬菜的產量、VC含量和可溶性糖含量呈升高趨勢，施氮過量則呈降低趨勢；增加氮肥用量和配比可以顯著提高土培黃瓜果實的硝酸鹽含量，氮肥用量越多，硝酸鹽含量越高。楊麗娟等［16－17］研究發現，增施氮肥可以明顯提高蔬菜產量、增加VC含量，但同時也增加了植株的硝酸鹽含量，甚至超過蔬菜硝酸鹽食用安全標準。蔣德富等［18－19］根據可食部位硝酸鹽的積累程度將蔬菜分為4級，芹菜屬3～4級，即嚴重積累型。如何降低芹菜硝酸鹽含量使之達到安全食品的要求已成為芹菜栽培的一項重要任務。為此，針對寧夏南部山區設施栽培普遍存在盲目施肥等問題，筆者于2015年采用單因素隨機區組試驗方法研究不同施氮量對設施芹菜生長、養分吸收、產量和品質的影響，旨在為設施芹菜安全生產與合理施肥提供理論依據。

1材料與方法

1．1試驗區概況

試驗在寧夏固原市原州區彭堡鎮閆堡村進行。日均溫7．3℃，無霜期150d，年日照時數2 622h，光照充足，年降水量180～200mm，且集中分布于6—9月，是固原市最適合開展設施栽培的地區之一。土壤類型為黃綿土，土質為輕壤土，0～20cm土層土壤基本理化性質：pH 8．62，全鹽0．58g／kg，有機質9．91g／kg，堿解氮14．88mg／kg，速效磷15．52 mg／kg，速效鉀157．50mg／kg，容重1．31g／cm3，田間持水量26．35%。

1．2供試品種

1．2．1芹菜 品種為美國西芹文圖拉，由當地育苗市場提供。

1．2．2肥料 氮肥為尿素（含N 46%），磷肥為過磷酸鈣，均為市購。

1．3試驗方法

1．3．1試驗設計 采用單因素隨機區組設計，根據N施用量（0kg／hm2、225kg／hm2、450kg／hm2、675kg／hm2、900kg／hm2和1 125kg／hm2）設7個處理，即：1，CK；2，N 0kg／hm2＋P 225kg／hm2＋K 300kg／hm2；3，N 225kg／hm2＋P 225kg／hm2＋K 300kg／hm2；4，N 450kg／hm2＋P 450kg／hm2＋K 300kg／hm2；5，N 675kg／hm2＋P 675kg／hm2＋K 300kg／hm2；6，N 900kg／hm2＋P 225kg／hm2＋K 300kg／hm2；7，N 1 125kg／hm2＋P 225kg／hm2＋K 300kg／hm2。除對照（CK，即不使用任何肥料的處理，也不施基肥。）外，其他處理基肥P2O5施用量為225kg／hm2，K2O施肥量為300kg／hm2，有機肥15t／hm2，有機肥、磷肥和鉀肥起壟前一次性基施，氮肥平分5次追施，外葉生長期1次，立心期2次，心葉生長期3次。2015年9月28日定植，2016年1月16日收獲，生育期110d，采用平壟雙行栽培，壟寬0．9m，株距20cm，行距30cm，每壟種2行，1壟為1個小區，小區面積為10m2，隨機排列，3次重復。

1．3．2指標測定

1）土壤理化性質。在定植前采0～20cm土層土壤樣品（分析樣和環刀樣），裝入塑料袋、標記密封，帶回實驗室自然風干后參照文獻［20－21］的方法測定其理化指標。其中，pH通過水土比5∶1處理后用SH－3精密酸度計測定；全鹽通過水土比為5∶1處理后用DDS－11電導率儀測定；有機質用重鉻酸鉀氧化－硫酸亞鐵滴定法測定；堿解氮用堿解擴散法測；硝態氮采用1mol／L KCL浸提，紫外比色法測定；速效磷用0．5mol／L碳酸氫鈉溶液提取，硫酸鉬銻抗法測定；速效鉀用1mol／L的乙酸銨溶液提取，火焰光度計法測定。

2）植株形態指標。于每個生育期測定。其中，株高采用卷尺測量，莖粗采用數顯游標卡尺測量，葉綠素含量采用手持502型SPAD計測量。

3）植株養分。樣品取完后統一測定，分別在小區內選取10株有代表性植物樣收獲稱鮮重，殺青、烘干、稱重，計算其含水量，并測定植物樣品（根、莖及葉）全氮、全磷和全鉀含量。其中，全氮采用H2SO4－H2O2消煮，半微量蒸餾法；全磷采用H2SO4－H2O2消煮，釩鉬黃比色法；全鉀采用H2SO4－H2O2消煮，火焰光度法［9］。

4）品質。參照文獻［22－23］的方法，采用蒽酮比色法測定可溶性糖，硫酸水楊酸比色法測定硝態氮，采用褪色光度法測定VC。

5）產量。采收時分別記載各小區產量和單株產量。分別在每個小區內選取10株有代表性植物樣收獲稱鮮重，殺青、烘干、稱重，計算其含水量。根據邊際分析原理，y／x＝0時，設施芹菜產量最高，可得最高產量施氮量Nmax；而y／x＝px／py時，經濟效益最大，可計算得最大經濟效益的施氮量。式中，y為芹菜產量，x為施氮量，px為氮素單價，py為芹菜單價。

1．4數據統計與分析

數據采用Microsoft office Excel 2003、DPS和SAS等軟件進行統計分析。

2結果與分析

2．1不同施氮量設施芹菜收獲后土壤的理化性狀

由表1可知，1）pH。設施芹菜施肥后各處理土壤的pH較CK均顯著降低。其中，增施氮肥各處理pH下降9．12%～11．61%。表明，增施氮肥可顯著降低土壤pH。

2）全鹽含量。設施芹菜CK的土壤全鹽含量較低，僅0．66g／kg；處理2土壤全鹽含量較CK增長215．2%；其他處理土壤全鹽含量隨施氮量增加而增加，增幅達32．9%～101．2%，且不同處理間差異顯著。當施氮量超過450kg／hm2后，土壤全鹽含量超過3g／kg，達中度鹽土水平。表明，過量施肥可使水溶性氮磷鉀營養元素積累，導致土壤連作障礙的產生。

3）有機質含量。由于統一基施有機肥，各處理土壤有機質較CK顯著增加。隨著施氮量增加，土壤有機質含量呈先升高后降低的趨勢。說明，適量增施氮肥不僅可顯著促進作物生長發育，亦可顯著提高土壤中有機質含量，提升土壤肥力水平，但是施用量過度則效應相反。

4）堿解氮含量。不同處理土壤堿解氮含量與CK相比均達顯著差異，與處理2（無氮處理）相比，隨施氮量增加，各施氮處理土壤堿解氮同比增長依次為14．71%、20．59%、23．53%、32．35%和41．18%。說明，增施氮肥可增加土壤堿解氮含量，且呈緩慢上升趨勢。

5）其他。與CK（不施肥）相比，各處理土壤速效磷和速效鉀含量均顯著增加，其中，速效磷含量增幅達48．6%～86．6%，速效鉀含量增幅達62%～162%。

表1 不同施氮量設施芹菜收獲后土壤的理化性狀Table 1 Soil physicochemical properties of facility celery with different nitrogen application amount

2．2不同施氮量設施芹菜各生長期的生長發育狀況

氮是植物生長發育的重要營養元素，在適量范圍內施氮肥可促進蔬菜的生長發育，缺氮使得植物生長速度緩慢，植株瘦弱，莖干細小，葉片及早脫落，超出蔬菜正常生長所需氮素量時，植株生長發育不良，甚至出現嚴重的毒害現象［25－26］。從表2可知，增施氮肥有效促進芹菜的生長，增加植株的株高和莖粗，但不同施氮量對各生育期芹菜的影響有所不同。1）幼苗期。芹菜株高以處理4最高，處理3～7與處理2和CK之間差異顯著；但由于植株生長緩慢，生長量小，處理3～7之間的差異不明顯。芹菜莖粗以處理7最高，與處理4～6之間差異不顯著，與其他處理差異顯著。葉綠素含量以處理7最高，與處理3和CK之間差異顯著，與其他處理間差異不顯著。2）立心期。施氮處理顯著促進芹菜的生長，株高、莖粗和葉綠素均有增加。最高施氮處理的株高低于其他施氮處理，說明該時期高氮處理對芹菜的生長有抑制作用。莖粗各處理間差異顯著。葉綠素含量差異不顯著。3）心葉生長期。株高、莖粗和葉綠素含量均以處理4最高，說明，氮肥適量可促進芹菜生長，施氮量不足或過量均不利于芹菜生長。

2．3不同施氮量設施芹菜不同器官全氮、全磷和全鉀的含量

從表3可知，芹菜的全氮含量以葉部最高，根和莖相當，葉部的含量是根的1．86～2．15倍，是莖的1．76～2．81倍；根、莖和葉的全磷含量無明顯差異；全鉀含量表現為莖＞葉＞根，莖部的含量是根的2．40～3．25倍，是葉的1．63～1．92倍。1）全氮。CK處理芹菜根、莖和葉的全氮含量最低，根的全氮含量隨施氮量的增加而增加；莖的全氮含量隨施氮量的增加呈先增后減趨勢；葉的全氮含量隨施氮量的增加呈增加趨勢。芹菜根、莖和葉的吸氮量依次為葉＞莖＞根。2）全磷。增施氮肥能促進芹菜對磷的吸收，芹菜全磷的含量遠低于全鉀和全氮含量，芹菜根、莖和葉的吸磷量依次為莖＞葉＞根。3）全鉀。增施氮肥促進芹菜對鉀的吸收，其中，莖的吸鉀量遠高于葉和根。

表2 不同施氮量設施芹菜各生長期的生長指標Table 2 Growth indicators of facility celery with different nitrogen application amount

表3 不同施氮量設施芹菜不同器官全氮、全磷和全鉀的含量Table 3 TN，TP and TK contents in various organs of facility celery with different nitrogen application amount

2．4不同施氮量設施芹菜的產量

一般情況下，大部分土壤養分供應水平有限，施肥是獲取作物高產的前提。供試條件下，設施芹菜產量因施氮量的不同呈明顯變化。由于供試土壤速效氮含量相對較低，增施氮肥對促進芹菜產量的增加有顯著作用。從圖示可知，施氮量與芹菜產量呈典型的拋物線關系，即施氮量低于450kg／hm2時，隨施氮量的增加，芹菜產量增加；但進一步增施氮肥則導致產量下降。由于供試土壤速效氮和堿解氮含量相對較低，增施氮肥對促進芹菜產量的增加有顯著作用。對該試驗條件下施氮量和芹菜產量之間的關系進行模擬得二者關系：

式中，x為氮肥用量，y為芹菜產量；一次項系數為正，二次項系數為負，是典型的拋物線關系，符合肥料效應遞減規律；而決定系數表明，芹菜產量91%依存于施氮量。

圖示 不同施氮量設施芹菜的產量Fig． Yield of facility celery with different nitrogen application amount

2．5不同施氮量設施芹菜的品質

從表4可知，當施氮量小于900kg／hm2時，VC含量隨施氮量的增加而顯著增加，當施氮量大于900kg／hm2時，VC含量降低。與處理2相比，可溶性糖含量隨著施氮量的增加呈先增后減趨勢，施氮量低于675kg／hm2時，芹菜可溶性糖含量增加，增幅為6．50%～24．94%；但與CK相比，增施氮肥芹菜可溶性糖含量降低。

表4 不同施氮量設施芹菜的品質Table 4 Quality of facility celery with different nitrogen application amount

隨施氮量的增加芹菜中硝酸鹽含量也隨之持續增加，原因是氮肥施用量增加導致土壤中的無機N增加，從而導致芹菜含量也相應增加，施氮量與芹菜含量的相關系數r＝0．948 5，呈極顯著正相關線性關系。

表5 不同施氮量設施芹菜的經濟效益Table 5 Economic benefits of facility celery with different nitrogen application amount

2．6不同施氮量設施芹菜的經濟效益

施肥是促進作物增產的主要手段，施肥成本占農業生產成本的50%左右，提高肥料的經濟效益就能夠提高種植業的經濟效益。從表5可知，由于供試土壤理化性質優良，單施有機肥及磷鉀基肥時，設施芹菜當季的產投比較高，但總收益最低，產投比為7．88，經濟效益為85 455元／hm2。施氮量為225kg／hm2時，產投比最高為8．1，但其經濟效益為94 558元／hm2，卻不及施氮量為450kg／hm2和675kg／hm2時的經濟效益；施氮量為450kg／hm2時經濟效益最高，為99 805元／hm2；進一步增施氮肥則經濟效益持續降低，施氮量為900kg／hm2和1 125kg／hm2時，由于芹菜減產，經濟效益和產投比均急劇下降。

合理的養分管理是以作物的生長和氮素吸收規律為中心，保證作物生長必要的耕層土壤氮素水平，實現土壤－作物體系氮素的輸出輸入過程的平衡，且在減少投入的情況下，保證作物的產量和品質不受影響，而經濟效益和環境效益增加。從經濟效益與成本投入角度考慮，在單位面積上取得相同凈產值的情況下（僅以肥料為唯一成本核算），低投入的肥料組合為較理想方案。該研究當季氮素單價為px＝3．9元／kg，而芹菜單價py＝2．0元／kg，由此得到最大經濟效益施氮量Nopt＝504kg／hm2。

3結論與討論

不同施氮量顯著影響芹菜收獲后設施土壤的理化性狀，表現為全鹽顯著增加，pH顯著降低。當施氮量超過450kg／hm2后，土壤全鹽含量超過3g／kg，達中度鹽土水平。隨著施氮量的增加促進了速效養分的累積和有機質的增加，但施氮量過多也使得土壤殘留大量硝態氮，造成環境污染。

不同施氮量顯著影響設施芹菜的生長、養分吸收、產量和品質。隨著施氮量的增加，芹菜的株高、莖粗、葉綠素均較CK顯著增加，尤其在立心期和心葉生長期表現明顯差異。芹菜不同器官中氮磷鉀含量差異顯著，全氮表現為莖＞葉＞根，全磷和全鉀表現為葉＞莖＞根。隨施氮量增加芹菜VC和可溶性糖均呈先增后減趨勢，而芹菜體內硝酸鹽含量卻呈線性持續增加，這與前人的結論一致。施氮量與芹菜產量呈典型的拋物線關系，即隨施氮量增加芹菜產量呈先增后減趨勢。表明，適量范圍內增施氮肥可促進芹菜生長，但施氮過量則抑制其正常生長而造成減產。通過模擬方程可得芹菜最高產量施氮量為561kg／hm2，最佳經濟效益施氮量為504kg／hm2。

［1］蓋鈞鎰．試驗統計方法［M］．北京：中國農業出版社，1999．

［2］王朝輝，田霄鴻，李生秀，等．土壤水分對蔬菜硝態氮累積的影響［J］．西北農林科技大學學報，1997，25 （6）：15－20．

［3］HARMANTO，SALOKHE V M，BABEL M S，et al．Water requirement of drip irrigated tomatoes grown in greenhouse in tropical environment［J］．Agricultural Water Management，2005，71：225－242．

［4］KRYSTYNA E，IRENA B．Influence of irrigation and nitrogen fertilization on quality of fresh and frozen broccoli［J］．Vegetable crops research bulletin，1999，50：93－106．

［5］LANGIN E L．Factors responsible for Poor response of corn and grain sorghum to phosphorus Fertilization：Lime and Placements effects P－Zn relations［J］．Soil Sci Am Proc，1962，26：144－147．

［6］謝學東，李加友．蔬菜大棚土壤肥力狀況調查［J］．南京農專學報，1999，15：（1）26－29．

［7］賴勝芳．夏秋芹菜施肥三技術［J］．當代蔬菜，2006 （7）：44．

［8］李冬梅．氮磷鉀養分配比對日光溫室黃瓜生育及代謝影響的研究［D］．泰安：山東農業大學，2005．

［9］趙 明．氮鈣互作對日光溫室黃瓜氮素代謝、品質和產量的影響機理的研究［D］．泰安：山東農業大學，2008．

［10］SORENSEN J N，PETKOV N，GREISS H．Effectof balanced NPK and micronutrient fertilization mulberry plant actions on the development and productivity［J］．Bulgarian－Journal－of－Agricultural－Science，1995，7（1）：81－85．

［11］劉杏認．化肥及有機肥對葉菜產量和硝酸鹽含量影響研究［D］．保定：河北農業大學，2003．

［12］KANO Y，HERREGODS M，BOXUS P，et al．The occurrence of bitterness in cucumber in realation to nitrogen levels［J］．Acta Horticultures，2000，517：369－374．

［13］劉明池，陳殿奎．氮肥用量與黃瓜產量和硝酸鹽積累的關系［J］．中國蔬菜，1996（3）：26－28．

［14］沙海寧，孫 權，李建設，等．不同施氮量對設施番茄生長與產量的影響及最佳用量［J］．西北農業學報，2010，19（3）：104－108．

［15］趙鳳艷，魏自民，陳翠玲．氮肥施用量對蔬菜產量和品質的影響［J］．農業系統科學與綜合研究，2001，17 （1）：43－44．

［16］楊麗娟，梁成華．不同用量氮、鉀肥對油菜產量及品質的影響［J］．沈陽農業大學報，1999，30（2）：109－111．

［17］沈明珠，翟寶杰，東惠茹，等．蔬菜硝酸鹽的研究Ⅰ．不同蔬菜硝酸鹽和亞硝酸鹽含量評價［J］．園藝學報，1982，9（4）：43－47．

［18］周澤義，胡長敏．中國蔬菜硝酸鹽和亞硝酸鹽污染因素及控制研究［J］．環境科學進展，1999，7（5）：1－13．

［19］蔣德富．烏魯木齊郊區蔬菜硝酸鹽及亞硝酸鹽氮污染狀況調查及評價［J］．農業環境保護，1989，8（3）：34－38．

［20］付時豐，羅血梅，杜立宇，等．沈陽市農業污染現狀的初步調查［J］．環境保護科學，2001，28（2）：31－32．

［21］鮑士旦．土壤農化分析［M］．北京：中國農業出版社，2000．

［22］魯如坤．土壤農業化學分析方法［M］．北京：中國農業出版社，2000．

［23］孫 權．農業資源與環境質量分析方法［M］．銀川：寧夏人民出版社，2004．

［24］韓雅珊．食品化學實驗指導［M］．北京：中國農業大學出版社，1992．

［25］李文慶，賈繼文，李貽學．大棚種植蔬菜對土壤理化及生物性狀的影響［M］／／謝建昌，陳際型．菜園土壤肥力與蔬菜合理施肥．南京：河海大學出版社，1997：76－79．

［26］藏壯望．保護地土壤障害與綜合治理［J］．蔬菜，2002 （6）：21－22．

（責任編輯：王 海）

Effects of Different Nitrogen Application Amount on Facility Celery Production and Economic Benefits

ZHANG Xiaojuan，WANG Kexiong＊，WANG Xiaojun，QIN Aihong，LI Yulian
（Guyuan Branch，Ningxia Academy of Agriculture and Forestry，Guanyuan，Ningxia756000，China）

In order to provide references for safe production and reasonable fertilization for celery，a single－factor random block experiment was conducted to study the effects of different N application on yield and quality of facility celery．Results：The relationship between N application rate and celery yield showed a typical parabolic－type，the highest application rate of N for maximum yield of celery was 561kg／hm2，and the optimum application rate of N was 504kg／hm2，but growth，plant height and stem diameter was restrained if N was applied more than 900kg／hm2．VCas well as soluble sugar increased under reasonable N application rate but decreased when N was overused．Whilecontent was obviously increased along with increased N application rate．

nitrogen；celery；application；balanced fertilization

S636．306

A

1001－3601（2016）11－0476－0115－06

2016－07－14；2016－10－19修回

寧夏農林科學院科技創新先導資金項目“松花菜對氮磷鉀吸收分配規律研究”（NKYQ－16－08）；寧夏自治區一二三產業融合發展農業技術推廣示范項目“寧夏特色瓜菜產業關鍵技術創新與示范”

張曉娟（1987－），女，研究實習員，碩士，從事植物營養研究。E－mail：elizabeth2006love＠163．com

＊通訊作者：王克雄（1966－），男，高級農藝師，從事蔬菜育種及栽培研究。E－mail：710525608＠qq．com