氮磷鉀肥豐缺對白菜產量及養分利用效率的影響

孫曉 姜學玲 張占田 王甜 楊劍超 張廣和 崔玉明 崔榮宗

摘要：為指導白菜田間合理施肥，在大田條件下，設置5個施肥處理（推薦施肥處理NE，不施氮肥處理NE-N，不施磷肥處理NE-P，不施鉀肥處理NE-K和有機肥替代30%氮肥處理OM），研究不同施肥處理對白菜產量及養分利用效率的影響。結果表明：NE-N、NE-P、NE-K處理白菜經濟產量較NE處理分別下降26.79、14.47、5.97t/hm2，有機肥替代部分氮肥后，白菜產量較推薦施肥處理顯著下降，與不施氮肥處理相比，經濟產量顯著提升，非經濟產量反而下降;在5個處理中，不施氮肥處理（NE-N）的氮素利用效率最低，而不施磷肥處理（NE-P）的磷素利用效率最高。由此說明，施肥對白菜的增產效果顯著，氮磷鉀的增產效應依次為氮肥>磷肥>鉀肥，有機肥對當季白菜的增產效果相對較弱，在白菜生產中不僅應重視氮肥的施用，亦應加強磷鉀肥的合理配施。

關鍵詞：施肥;白菜;產量;養分利用效率;肥料利用率

中圖分類號：S634.306+.2文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2019）05-0109-05

白菜（Brassicapekinensis）又名包心白菜、結球白菜、膠菜、黃芽白等，原產于我國北方，為十字花科蕓薹屬葉用蔬菜，其莖葉可食，味道鮮美、營養豐富，且耐貯運、價格低，深受廣大消費者喜愛。其栽種面積及消費量均居我國蔬菜首位，在我國菜籃子中占重要地位，尤其在我國北方地區，更被稱為“當家菜”[1]。山東是白菜的主產區，2014年種植面積達26×104hm2[2]。為提高產量與收益，當前我國蔬菜施肥尤其是氮肥施用量普遍偏高[3]，不僅造成土壤養分過量累積、降低化肥當季利用率，同時也會加劇蔬菜硝酸鹽含量超標風險[4]，并帶來土壤板結、土壤酸化、溫室氣體排放加劇等環境問題[5]。蔬菜作物所需養分不平衡已成為提高產量、改善其營養品質、維系菜田可持續發展的限制因子[6]。前人已對白菜肥料合理施用進行大量探索，但大多聚焦于氮肥用量的影響[3，7-10]，對磷鉀肥的研究相對較少[4，11]，且由于各地土壤性質、氣候條件迥異，前人得出的結論各異。因此，本試驗在前人研究的基礎上，進一步探索不同施肥處理對大白菜產量及養分吸收利用效率的影響，以期為膠東地區白菜科學施肥提供技術指導。

1材料與方法

1.1試驗地概況

試驗設在山東省煙臺市芝罘區西牟村。地理坐標37°29′31″N，121°17′49″E。該區屬溫帶季風氣候，四季分明。近5年（2013—2017）年均降水量608.34mm，年均氣溫13.24℃，年均日照時數2504.42h。供試土壤為棕壤。前茬作物為大蔥。試驗前0～20cm土層土壤基本理化性狀：有機質含量13.74g/kg、堿解氮124.84mg/kg、銨態氮76.62mg/kg、硝態氮51.70mg/kg、有效磷361.66mg/kg、速效鉀159.63mg/kg，pH值5.51。

1.2試驗設計與方法

試驗設5個處理，其中NE：推薦施肥;NE-N：推薦施肥基礎上不施化學氮肥;NE-P：推薦施肥基礎上不施化學磷肥;NE-K：推薦施肥基礎上不施化學鉀肥;OM：有機肥替代氮肥，即推薦施氮量的30%用有機肥替代。隨機區組排列，重復3次，小區面積20m2。

具體施肥方案見表1。供試肥料為尿素（N46%）、鈣鎂磷肥（P2O518%）、硫酸鉀（K2O51%）及商品有機肥（N-P2O5-K2O=0.887%-0.01%-1.35%）。播種前8月17日，有機肥與磷肥全部基施;蓮座期9月29日和包心期11月1日進行追肥，氮肥基追比為4∶3∶3，鉀肥基追比為3∶3∶4。基肥全部撒施，追肥全部溝施。

供試白菜品種為秋寶，于8月18日播種，起壟種植，每小區起4壟，共定植72株，折合每公頃35700株。正常田間管理，11月22日收獲。

1.3測定指標及方法

收獲時每小區選取長勢均勻具有代表性的一壟白菜，逐株稱重，測定生物產量，之后切掉根部剝去外層葉后稱重，測定經濟產量，二者相減為非經濟產量。每小區選取長勢均勻的白菜3株，帶回實驗室，去掉泥土，分為經濟部分和非經濟部分，烘干粉碎，測定含水量。之后經H2SO4-H2O2消解，采用凱氏法測定全氮含量，鉬銻抗比色法測定全磷含量，原子吸收分光光度計法測定全鉀含量[12]。并據此計算肥料利用率的相關參數，相關參數計算公式如下[13-15]：

肥料利用率（%）=（施肥區作物累積總量-無肥區作物累積總量）/施肥量×100;

肥料農學利用率=（施肥區經濟產量-無肥區經濟產量）/施肥量;

N（P2O5、K2O）養分利用效率=經濟產量/植株養分積累量N（P2O5、K2O）。

1.4數據分析

采用MicrosoftExcel2010和SPSS19.0軟件對數據進行統計與分析。

2結果與分析

2.1不同施肥處理對白菜產量的影響

由表2看出，不同施肥處理下白菜生物產量與經濟產量相一致，均為NE>NE-K>NE-P>OM>NE-N;NE生物產量與經濟產量顯著高于NE-N、NE-P和OM處理，略高于NE-K處理，其中經濟產量分別較NE-N、NE-P、NE-K和OM處理提高23.31%、11.37%、4.40%和12.17%;不施氮肥處理的生物產量和經濟產量均為最低，其中經濟產量顯著低于其他各處理;有機肥替代部分氮肥后白菜當季產量較NE處理顯著下降，亦低于不施磷肥與不施鉀肥處理，與不施氮肥處理相比經濟產量由114.95t/hm2提高至126.36t/hm2，非經濟產量反而下降。這表明氮肥對白菜產量的提升效果要優于磷鉀肥，且優先作用于經濟產量部分。收獲指數反映了作物同化物轉化為經濟產品的能力，是評價施肥成效的重要指標，不施氮肥處理下收獲指數顯著低于其他處理。

2.2不同施肥處理對白菜養分累積總量的影響

由表3可以看出，全量施用化肥的NE處理白菜各養分累積總量均為最高，顯著高于其他各施肥處理。缺素施肥與有機肥替代施肥下氮素養分累積量均顯著低于NE處理，但彼此間無顯著差異;磷素累積總量與氮素類似，但缺鉀處理得益于生物產量相對較高，其磷素累積量顯著高于其他缺素及有機替代處理;各施肥處理下的鉀素累積量NE>NE-K>NE-N>NE-P>OM，其中OM處理鉀素累積量顯著低于其他處理。這可能是由于有機肥替代處理下速效鉀肥施用較少，所得白菜鉀素含量相對較低，且該處理下生物產量不高，接近于缺氮處理NE-N，故對鉀素的累積能力有限。另外，缺鉀處理NE-K白菜植株鉀素含量相對較低，但供試土樣中有效鉀含量相對較豐富，植株鉀素含量較其他處理并無顯著差異，且由于氮磷養分的充足施入，該處理白菜產量相對較高，從而導致該處理鉀素養分累積量高于其他缺素與有機肥替代處理。

2.3不同施肥處理對白菜養分利用效率的影響

養分利用效率反映了作物吸收單位養分對經濟產量形成的貢獻，養分利用效率高則意味著較少的投入即可獲得較高的產出[15]。Bridgham等[16]研究認為，在一定程度上，植物的養分利用效率隨土壤養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，植物養分利用效率反而降低。如表4所示，全量施肥的NE處理各養分利用效率相對較低，而對于缺素施肥而言，所缺養分的利用效率則各有差異：缺氮處理的氮素養分利用效率最低，而缺磷處理下磷的養分利用效率則最高，有機肥替代處理下化學氮肥與鉀肥的施用量均相對較低，其氮素和鉀素養分利用效率均高于NE處理及相應缺素處理。這與Bridgham等[16]所得結論相一致。

2.4不同施肥處理白菜的肥料利用率及農學利用率

肥料利用率是衡量施肥效果的重要指標，不同肥料品種間的差異較大[17]。由表5可知，氮肥利用率最高為35.54%，與鄧小強等的研究結果相持平[18]，鉀肥次之，磷肥利用率最低，僅為5.21%，遠低于文獻報道我國磷肥當季利用率[19]。這可能是由于白菜磷含量相對較低，對磷養分的累積量有限，且本試驗采用的磷肥為枸溶性磷肥，在土壤中釋放緩慢，故施肥時適量加大了磷肥的施用量，從而導致磷肥利用率大幅下降。

肥料農學利用率的大小可評價肥料的增產效果。由表5可見，氮磷鉀的農學利用率依次為131.32、64.60、13.48kg/kg，表明氮肥對白菜的增產效率較高，磷肥次之，鉀肥對白菜的增產效果較低。

3討論與結論

施肥對提高白菜產量有重要作用。在本試驗條件下，推薦施肥處理NE白菜產量與NE-N、NE-P、NE-K處理相比經濟產量分別提高26.79、14.47、5.97t/hm2，氮磷鉀肥的農學利用率依次為131.32、64.60、13.48kg/kg，這表明氮磷鉀肥對白菜的增產效果依次為N>P>K。李娟等[11]研究認為肥料對白菜的增產效果表現為N>K>P，本試驗表明氮肥對白菜的增產起主導作用，但是磷肥的增產要優于鉀肥。這主要是由于本試驗所選地塊土壤有效鉀含量相對充足、植株對肥料鉀的需求相對較弱，而有機肥替代部分氮肥施用時，白菜產量有明顯下降。這進一步證實了氮肥對白菜增產的主導作用，因而有機肥對當季白菜的增產效果相對較弱，但介于其養分的緩釋性及對土壤的改良效果在后茬作物應有一定的改善效果，這仍需繼續試驗加以研究。

本試驗肥料利用率均相對較低，氮肥最高，為35.54%，鉀肥次之，為19.14%，磷肥最低，僅為5.21%。王火焰等[20]認為計算肥料養分利用率時不應忽視土壤養分的盈虧，不施肥處理下前期施肥的殘效提升了土壤肥力，為對照提供了養分供應。而本研究受試驗條件所限，所得肥料養分的利用率均是基于施肥量與白菜產量計算而來，尚未涉及到土壤養分含量的變化，從而導致所得利用率偏低，這在后續試驗中應進一步深入開展。

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