穴施球肥對甘藍生長及氮素利用的影響

高杰云 周敏 江榮風 陳清

摘? ? 要：為探討穴施球肥對蔬菜生長和氮素利用的影響，本試驗根據蔬菜養分需求特點，結合銨態氮肥在土壤中轉化的規律，以露地甘藍為試材，在兩種不同無機氮殘留量（Nmin分別為183，76 kg·hm-2）的土壤中，設置兩種灌溉量水平（90，50 mm），研究比較了穴施球肥和常規施肥對甘藍生長、根系發育、氮素吸收及近根區土壤無機氮變化的影響。結果表明：近根球肥施用在氮肥用量比常規施肥處理減少一半的情況下，仍能滿足甘藍生長，未出現減產現象，產量達79.4 t·hm-2;近根球肥處理0～10 cm土層的主根位置根長密度達8 cm·cm-3，且施肥位置附近也出現了等量的根長密度，說明球肥及其施肥方式促進根系在施肥位置周圍密集生長，有利于根系對養分的吸收;同常規施肥處理相比較，近根施用球肥處理由于減少了氮素投入，導致深層（30～90 cm）土壤無機氮含量明顯降低，減少了氮素淋失的可能性。

關鍵詞：甘藍;穴施球肥;生長;氮素利用

中圖分類號：S635， S147.2? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ?DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2019.02.006

Abstract：? To explore the effects of hole-applied granular fertilizer on vegetable growth and N utilization， an open field experiment was conducted with cabbage， different irrigation regimes （90，50 mm） and initial soil Nmin （183，76 kg·hm-2） were set according to the nutrition demand of cabbage combining with the transformation rule of ammonium nitrogen fertilizer in soil， the cabbage growth， root development， N assimilate， and inorganic nitrogen changes in soil near root zone were compared between hole-applied granular fertilizer and conventional fertilizer. The results showed that the yield of cabbage was not significant decrease after application of hole-applied， comparing the local recommended N rate with broadcast application， and the yield was 79.4 t·hm-2. Compared to the unfertilized side， the root length density of taproot was 8 cm·cm-3 in 0～10 cm soil layer in the treatment of hole-applied， and the same amount of root length density near the position of fertilizing was also observed， indicating that the hole-applied granular fertilizer was conducive to the intensive growth of root surrounding the position of fertilization， and the nutrient uptake of the root system. Furthermore， the technique of hole-applied could significantly decrease the Nmin in deep soil layer （30～90 cm）， reducing the possibility of nitrate leaching.

Key words： cabbage; near to root; growth; nitrogen utilization

蔬菜生產中過量施肥不僅帶來生產效益的下降，而且也給農田土壤生態環境造成很大的影響，導致土壤理化性狀、營養元素、有機物質和生物學活性降低，偏施氮肥導致土壤酸化和水體污染等問題[1-2]。由于蔬菜作物的根系主要分布在0～30 cm土層，經常性少量施肥和灌溉是保證高產的必要條件。因此，如何在減量化肥施用的條件下確保根層水分和養分濃度的有效供應，以求在空間和時間上滿足根系生長、水分和養分供應的統一，是實現蔬菜作物生產與環境統一協調的關鍵。合理的滴灌施肥技術和施用緩釋肥料能夠保證根區養分的持續供應[3-5]，但在生產應用中并不十分普遍，主要與技術和產品需要較大的成本有關。一些研究者發現，結合根際養分供應的原理，利用集中施用銨態氮于根系周圍的穴施球肥技術[6]，可在施肥量不增加的條件下，使根區養分供應濃度顯著提高，從而實現足量供應作物最佳生長所需要的養分量，并獲得養分供應不受限制時的作物產量，延緩土壤硝化作用，提高肥料的利用效率[7-9]。

本研究根據蔬菜養分需求特點，結合銨態氮肥在土壤中轉化的規律，以京郊露地生產條件下的甘藍為研究對象，以當地推薦氮素用量作為對照，比較不同灌溉條件下穴施球肥技術對甘藍生長、根系發育及養分吸收利用的影響，旨在為以節肥及優質生產為目標的穴施球肥應用技術提供理論指導。

1 材料和方法

1.1 試驗設計

試驗在京郊露地菜田進行，試驗地為種植3年的新墾菜田，土壤類型為沖積輕壤土。試驗地前茬為施氮水平不同的菠菜，甘藍移栽前兩個不同施氮水平0～30 cm土層土壤理化性質分別為：無機氮殘留量為183 kg·hm-2，有機質含量為25.1 g·kg-1，Olsen-P 含量為74.6 mg·kg-1，速效鉀含量為136 mg·kg-1，pH值 8.3;無機氮殘留量為76 kg·hm-2，有機質含量為24.5 g·kg-1，Olsen-P 含量為72.4 mg·kg-1，速效鉀含量為116 mg·kg-1，pH值8.4。

供試甘藍（Brassica oleracea L. var. capitata L.）品種為中甘8398，2月2日育苗，4月2日移栽定植，株距45 cm，行距50 cm，定植密度為52 000株·hm-2。

試驗在無機氮殘留量不同的土壤上設置兩個灌溉水平，分別為傳統灌溉（W1）：灌溉總量為90 mm;優化灌溉（W2）：灌溉總量為50 mm。每個小區面積為144 m2，3次重復，隨機區組排列。每個灌溉小區上設置施肥方式不同的裂區處理，分別為常規施肥和近根球肥，每個裂區面積為40 m2。常規施肥處理的氮素用量參考當地的推薦量處理施用方式，為240 kg·hm-2，60%的N肥基施，其余N肥在4月26日蓮座期時追施，移栽前一次性基施60 kg·hm-2 P2O5及120 kg·hm-2 K2O;穴施球肥處理的氮素用量為120 kg ·hm-2。常規施肥種類的供試肥料為硫酸銨（20% N），普鈣（18% P2O5），硫酸鉀（51%K2O）。近根球肥的供試肥料為自制肥，是以普通的銨態氮肥、磷、鉀等化肥為基本原料，添加一些輔助物質，在制作過程中充分考慮原料間、各原料與黏合劑等之間的相配性，選用合適的黏合劑，運用傳統的造粒技術制作而成。甘藍的氮磷鉀養分吸收比例為1∶0.3∶1.1，移栽到結球采收間隔只有50 d，球肥的養分配比應結合種植土壤中各養分含量的比例，使土壤根系可吸收的有效養分基本達到N∶P2O5∶K2O=1∶0.3∶1.1，而添加物的用量及球肥顆粒的大小則考慮50 d的養分釋放。本試驗中所用球肥重約7.0 g，直徑約2 cm，每粒球肥氮磷鉀含量分別為1.15，0.57，1.15 g，在移栽時將球肥穴施，一穴2粒，球肥施用的位置為距移栽苗主根約7 cm，施用深度約7 cm。

有機肥采用腐熟堆肥，其全氮含量為8.9 g·kg-1，全磷含量為11.8 g·kg-1，全鉀含量為15.3 g·kg-1，施用量為12.5 t·hm-2。甘藍定植后統一灌1次緩苗水，之后開始正常的水分處理;灌溉方式為微噴灌，于5月14、24、31日分3次收獲。

1.2 樣品采集與分析

植株收獲后按照0～30，30～60，60～90 cm分層采集土壤樣品，采樣位置為植株主根左右兩側各3 cm的兩個位點，其中一個采樣點介于主根和球肥之間，新鮮土樣用1 mol·L-1 KCl （液土比為5∶1）浸提，采用靛酚蘭比色法測定土壤浸提液中銨態氮濃度，采用紫外分光光度法測定土壤浸提液中硝態氮濃度[10]。在收獲時選擇近根球肥A和常規施肥處理，以甘藍的主根為中心，向左右兩側各延伸22.5 cm，垂直方向延伸25 cm，采集的取深度為10 cm的5×5×10 cm3的土塊，從鮮土中小心把根挑出，用網格交叉法測定各樣品的根長量，算出根長密度[11]。在甘藍蓮座期每小區調查10株，測量植株的葉片數、高度、展開度;甘藍分3次收獲，計產。

2 結果與分析

2.1 甘藍的生長及氮素吸收

從表1可以看出，在兩種不同灌溉條件下，無論土壤前茬無機殘留氮素高低，近根施用球肥處理與常規施肥處理相比，蓮座期甘藍的葉片數和展開度及收獲時甘藍的產量和吸氮量均沒有顯著性差異。說明無論在高氮殘留和低氮殘留的土壤上，近根施用球肥處理雖減少了氮素投入量，但仍然能夠滿足作物生長。在高氮殘留的土壤上，近根施用球肥處理所投入的氮素可能已經過量。不同的灌溉量對甘藍生長及產量和吸氮量未表現出明顯差異，說明在本試驗條件下甘藍50 mm的灌溉量加上生育時期內降雨量可能已經滿足甘藍對水分的需求，增加灌溉量對甘藍生長不起作用。

2.2 根系分布

盡管地上部作物的長勢沒有受到顯著影響，但甘藍根系的分布卻存在很大差異。甘藍根系主要分布在0～10 cm的土層內，且主要分布在主根附近，無論常規施肥還是近根球肥，0～10 cm土層甘藍的根系密度均顯著高于10～30 cm的根系密度;隨著土層深度的加深，根系密度越來越小。以主根為中心，常規施肥處理0～10 cm土層向甘藍主根左右兩側根系的根長密度分布沒有明顯的差異，基本處于對稱分布;而近根球肥處理0～10 cm土層的根系根長密度分布圖中可以看到除主根位置根長密度較大（8 cm·cm-3）外，施肥位置附近又出現了等量的根長密度，而在未施肥一側卻沒有。在10～20 cm土層根系的根長密度也表現同樣的分布趨勢，說明田間條件下在0～20 cm土壤上近根施用球肥后甘藍根系明顯地向施肥位點周圍分布，根系的這種分布特點對于提高養分的吸收效率十分重要。到20～30 cm土層常規施肥和近根施肥處理根系根長密度分布無差異，說明近根施用球肥深度為7 cm時，養分的集中分布對20～30 cm土層根系密度沒有影響。

2.3 根層土壤無機氮含量

從收獲時0～30 cm土層植株主根兩側的土壤無機氮水平來看，近根球肥處理，高土壤無機氮殘留量高灌水量條件下施球肥兩側土壤無機氮含量差異不顯著，其他3個處理在施球肥一側土壤無機氮含量均顯著高于未施肥一側，施肥側近根處土壤無機氮含量達20～40 mg·kg-1，基本達到了甘藍正常生長所需的土壤無機氮緩沖值（100 kg·hm-2）[12]，說明球肥的養分除了甘藍吸收及生長過程中損失外，能夠滿足甘藍生長對養分的需要;常規施肥處理因為施肥方式為撒施，主根兩側土壤無機氮含量沒有差異，但因其施氮量是球肥處理施氮量的2倍，所以其土壤無機氮含量高于球肥處理。30～60 cm土層在低無機氮殘留土壤上近根球肥處理施肥一側土壤無機氮含量與未施肥一側無機氮含量無差異，但顯著低于常規施肥處理土壤無機氮含量，說明近根球肥處理土壤無機氮淋洗量少，這與甘藍根系集中生長在球肥施肥位置附近有關，同時也有可能是球肥本身能夠在一定程度上較少淋洗的緣故。60～90 cm土層各處理主根兩側土壤無機氮含量沒有差異，播前高無機氮殘留土壤上施氮肥處理的土壤無機氮含量顯著高于播前低無機氮殘留的土壤，可能的原因是本季蔬菜生產并未影響到60～90 cm土壤無機氮含量的變化，所施的氮肥并未淋洗到60 cm以下。

3 結論與討論

我國現有的推薦施肥技術為進行可持續蔬菜生產提供了合理的施肥量和養分配比，但在實際生產中推廣應用卻很少，一個主要原因是我國蔬菜生產一般是以一家一戶為單位，推廣推薦施肥技術需要大量的時間和精力，農民學習和掌握該技術也存在較大難度。而球肥在借鑒養分推薦技術提供的養分用量和配比的基礎上，物化了養分的推薦結果，每粒球肥含有定量的養分量和養分配比，在施用時只要說明該作物每株需要幾粒球肥即可，方法簡單，推廣應用比較容易。

本試驗中，高無機氮殘留土壤近根球肥處理在氮肥用量比常規施肥處理減少一半的情況下仍能滿足甘藍生長，未出現明顯減產現象;近根球肥處理0～10 cm土層的主根位置根長密度較大，達8 cm·cm-3，且施肥位置附近也出現了等量的根長密度，而在未施肥一側卻沒有，說明球肥及其施肥方式促進根系在施肥位置周圍密集生長，有利于根系對養分的吸收;0～30 cm土層球肥處理近根區施肥一側土壤無機氮含量顯著高于未施肥一側，施肥側近根處土壤無機氮含量達20～40 mg·kg-1，使土壤的無機氮在一定時期內保持在根系密集生長區，有利于根系對養分的吸收，在低無機氮殘留土壤上30～60 cm土層球肥處理施肥一側土壤無機氮的淋洗量顯著低于常規施肥處理的土壤無機氮淋洗量，說明球肥能夠減少養分的向下淋失，本季生產對60～90 cm土壤無機氮含量影響不大。

本試驗僅是在短季的蔬菜作物上進行了應用，對于生長期較長的蔬菜可考慮改變球肥顆粒的大小及添加物的用量，或者考慮對球肥進行包膜后再開展試驗推廣;如連續幾茬或幾年減施氮肥一半，對產量和土壤肥力可持續性影響有待進一步研究;在實際生產中也可以考慮一部分鉀肥用作追肥，鉀肥用量或鉀比例可適當增加。

球肥的施用誘導根系向養分集中供應區生長，使根系能夠更好的吸收養分，同時調節根系環境。針對目前蔬菜生產中灌根比較普遍的情況，在球肥中加入相配的殺蟲劑、生長調節劑，利用根的向養分性使殺蟲劑和生長調節劑得到高效利用。

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