河西地區不同施氮量對菘藍產量的影響

張昌隴

（甘肅省民樂縣洪水河管理處，甘肅 民樂 734503）

氮是作物生長發育和產量形成的關鍵營養元素，氮素供應不足將阻礙作物生長發育，從而影響作物產量，但過量施用氮素對作物生長發育和產量形成同樣不利[1-2]。此外，大量的氮肥投入還會導致肥料利用率低和環境生態等問題[3-4]；目前我國氮肥利用率僅為30%，遠低于發達國家的50%～60%[5]。研究發現，適量施用氮肥#有效提高作物產量和氮肥利用效率，達到保護農田生態環境的目的[6-7]。蔣進等[8]在不同施氮量對小麥產量的影響研究中發現，在不同施氮量條件下，作物產量隨施氮量的增加而增加，且增幅達顯著水平，但不同品種小麥的適宜用氮量并不相同，需根據地力條件進行確定；張宏等[9]研究發現，當氮素用量在0～220 kg/hm2時，棉花產量、生物量隨著施氮量的增加顯著增加，當施氮量大于220 kg/hm2時影響不顯著。周德平等[10]研究了不同施氮水平對水稻產量的影響，研究結果表明，在氮肥用量在0～200 kg/hm2時，增施氮肥#顯著提高水稻產量，此時施氮量與產量呈正相關關系，相關系數達0.923，當氮肥用量超過200 kg/hm2后，增產效應不再顯著；柳強娟等[11]通過產量回歸曲線得出，寧夏旱區馬鈴薯產量最高時的適宜施氮量在150～200 kg/hm2之間，該施氮模式將有效提高當地農民的經濟收益。袁月星等[12]在探索辣椒最佳施氮量的研究中發現，辣椒產量隨施氮量的提高呈先增后降的趨勢，當施氮量為330 kg/hm2時，辣椒產量和產值達到最高。

菘藍（Isatis Indigotica）又名茶藍，其葉（大青葉）和干燥根（板藍根）均#入藥[13]。菘藍根系較發達，環境適應性強，#以在一定干旱、低溫等逆境條件下正常生長。目前，我國菘藍的主要產區分布在甘肅、內蒙古、河北等地[14]，其中甘肅省河西冷涼灌區菘藍種植面積較大，近年來已成為提高當地農戶收入的主要經濟作物之一[15]。然而，在菘藍種植過程中，該區往往采用傳統的平地露地種植方式，而河西地區降雨稀少、蒸發強度大，致使土壤中水分并不能及時滿足菘藍生長需水要求，進而導致菘藍產量、品質降低，同時菘藍施肥方面也存在盲目性仍按照傳統經驗施肥，水肥資源浪費嚴重，水分、養分利用效率較低。因此，針對河西地區菘藍水肥管理模式粗放，水肥利用效率低下以及水資源緊缺等問題，如何科學合理確定水肥用量，以達到以水促肥、以肥調水，水肥高效利用和作物豐產提質增效是當前該區農業發展亟待解決的主要問題。

近年來，國內外學者先后從節水灌溉制度等不同方面進行了水分脅迫對菘藍產量和品質的研究[16]，而考慮氮肥對其生長狀況和產量的影響研究還較少。本研究以河西地區菘藍為研究對象，采用膜下滴灌技術，研究不同施氮量對菘藍產量的影響，以期為河西綠洲菘藍減氮節肥提供理論依據，從而提高農田氮肥利用效率。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗于2019年在張掖市民樂縣益民灌溉試驗站（100°43′E，38°39′N）進行。供試品種選用當地種子站提供的菘藍種子，種子純度97%，千粒重為9.880 g，發芽率為89.0%，發芽勢為48.0%。于4月20日播種，播種量為30.0 kg/hm，播前對試驗小區進行30 cm的翻耕處理，人工除去雜草，同時過磷酸鈣（P2O5含量12%、S含量10%、Ca含量16%）350 kg/hm，源鉀（K2O含量25%）200 kg/hm，作為基肥在播種時一次性施入。灌溉方式采用膜下滴灌。

1.2 試驗設計

選擇當地種植的菘藍為典型研究作物，考慮氮肥一個因素。按照菘藍生長特點，將生育期分為四個階段，分別為苗期、營養生長期、肉質根生長期和肉質根成熟期。田間試驗共設3個施氮處理，分別為N1：150 kg/hm2、N2：200 kg/hm2、N3：250 kg/hm2。試驗設置3個處理1個對照，對照處理不施氮，共4個處理，每個處理3次重復，共12個小區。小區長8 m，寬5 m，面積為40 m2，試驗有效種植面積為480 m2。采用膜下滴灌進行灌溉，土壤濕度控制的土層深度為100 cm，水分控制上、下限范圍與區域實際較為吻合，具體試驗設計見表1所示。

表1 菘藍不同施氮量的試驗處理方案

1.3 產量

產量測定：待菘藍成熟后按小區單獨收獲，曬干并計產，各處理的實際產量為3個重復小區的平均值獲得。同時各小區隨機取15株進行室內考種，測定莖葉生物量和根干重、產量等指標。

1.4 數據統計分析

利用Excel 2010軟件對數據進行整理與分析，利用SPSS 20.0軟件進行不同處理間的差異性分析，各表中出現的數據均為平均值。

2 不同施氮量對菘藍產量的影響

板藍根是藥材菘藍的地下部分，其藥用價值和經濟價值高。由表2#以看出，不同施氮處理對板藍根的產量具有顯著影響。相同的灌溉水平下，菘藍產量隨施氮量的增加呈先增加后減小的變化趨勢。所有施氮處理中N2產量最高，為7 317 kg/hm2，其次為N3處理，N1處理的產量最低，為6 392 kg/hm2。這說明中氮較低氮和高氮能顯著提高板藍根的產量（P＜0.05），且低氮對產量的影響大于高氮。N2處理產量較N3處理增幅為6.5%～6.9%，N2處理產量較N1處理增幅為8.2%～11.7%，N3處理產量較N1處理增幅為1.5%～4.5%。

表2 不同處理對菘藍產量的影響

為進一步定量探索出河西地區菘藍的最佳氮肥用量，對施氮量與產量進行了曲線擬合，如圖1所示，同一灌溉水平下，板藍根產量隨施氮量的增加呈先增加后減小的趨勢，施氮量對產量的一元二次曲線擬合效果良好（R2=0.905，P＜0.01）。根據曲線方程計算#得，不同施氮條件下菘藍最大產量的施氮量為206.0 kg/hm2，此時最大產量為7 137.0kg/hm2。由此#見，不同施氮之間存在明顯的差異，施氮過量或過少均不能達到高產的目標。

圖1 不同處理的產量擬合曲線

3 討論

施氮對作物生長和代謝過程有重要的作用，施氮不足時作物生長緩慢且植株矮小，施氮充足時生長較為旺盛，施氮過量后不利于作物的生長發育。本研究結果發現，菘藍產量隨著施氮量的增加先增加后減小，呈現出單峰變化趨勢，在N2水平產量達到最大。而過量施氮和過少量施氮均會引起菘藍的產量不同程度的降低。因此，在適當的范圍內，施氮對作物增產作用顯著，但過量和不合理的灌水和施氮均會對產量和環境產生嚴重的負面影響，過量施氮會造成土壤硝態氮在土壤中的淋失，對農田土壤環境造成破壞和影響農田生態系統的穩定性，同時會造成作物的減產。

水分和氮素的不同施入量會影響作物的光合作用和產量品質等，國內的許多學者針對水肥投入量的問題也展開了研究。仲爽等18]通過水肥耦合的玉米盆栽試驗發現不斷增加水、氮的用量對產量有提高作用，且水氮配合表現出相互促進的正交互效應。鄭睿等[19]研究認為，水分脅迫條件下葡萄的蒸騰速率、氣孔導度、光合速率等降低，但是同時施氮量的增加會在一定程度上減小這種下降趨勢。本研究發現在施氮200 kg/hm2條件，處理N2對應的菘藍的產量最高，這是該地區適宜的施氮量。試驗結果表明，合理的施氮量#以節約氮肥，同時又#以保證作物產量不降低，并且減少氮肥的施加有利于農田生態環境的保護。

4 結論

通過膜下滴灌條件下的不同施氮量對菘藍的產量影響研究發現，中氮處理（N2）的菘藍的經濟產量最高，有顯著的增產和減氮的效果，這種施氮量水平是該地區合理的菘藍施氮栽培方式。由此#見，在膜下滴灌下合理施氮#以促進菘藍根系對氮肥的利用，并提高菘藍的產量，實現減少施氮并且高產的目標，對河西綠洲菘藍的減氮增產具有重要的意義，也為該地區的農田生態保護提供理論依據。