減施氮肥對設施蔬菜肥料利用率影響研究

徐洪勝徐俊成孫加亮周婕潘思瑜田麗云

(1.江蘇省鹽城市鹽都區耕地質量保護站，江蘇 鹽城 224055；2.揚州大學環境科學與工程學院，江蘇 揚州 225127)

設施大棚蔬菜是我國當前應用較為廣泛的一種種植模式，隨著人們生活水平的提升，對設施大棚蔬菜的市場需求也越來越大[1]。近年來，我國設施栽培技術發展迅速。設施栽培運用更先進的農業技術，在減少勞動力投入的同時改善了植物的生長環境，是一種高效的農業栽培方式[2]。然而我國設施栽培的施肥理念還處于“量多從優”的誤區，給農業、經濟、環境都帶來不小的影響[3]。過量施肥會導致土壤出現各種障礙，如土壤鹽分積聚、土壤養分極不平衡、土壤酸化嚴重等，這一系列問題會造成蔬菜產量和質量及肥料利用率的進一步降低[4-8]，而減施氮肥是解決這些問題的有效舉措之一[9-14]。因此，在設施蔬菜優質高產栽培中要嚴格控制氮肥劑量[12]，如何在保證蔬菜產量不下降的基礎上降低肥料尤其是氮肥用量成為當前的主要研究方向[1]。

本試驗擬研究減施氮肥對設施蔬菜肥料利用率的影響，并在蔬菜產量不發生明顯下降的前提下提出氮肥合理減量范圍，為延緩設施土壤次生鹽漬化的發生、減少肥料資源浪費、提高蔬菜產量和品質提供理論依據，同時為減少污染、保護農業生態環境提供新的思路。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2021年12月8日—2022年2月28日在江蘇省鹽城市鹽都區樓王鎮得珍家庭農場蔬菜大棚內進行。

1.1.1 土壤

基本性質(0～20cm)為pH 5.10，有機質29.4g·kg-1，氨態氮71.4mg·kg-1，硝態氮149mg·kg-1，堿解氮326mg·kg-1，有效磷99.9mg·kg-1，速效鉀88.0mg·kg-1，可溶性鹽含量2.47g·kg-1。

1.1.2 水肥一體化基礎設施

配備首部樞紐、蓄水池、輸配水管道、滴灌帶、滴灌帶旁通閥、肥料罐(池)、壓力泵等。

1.1.3 供試肥料

沃夫特生產的滴滴壯大量元素水溶肥(N-P2O5-K2O=16-6-28)、磷酸二氫鉀、硫酸鉀等。

1.1.4 供試蔬菜

品種為芥蘭(主要用作采收菜苔)。

1.2 試驗設計

試驗設5個處理，分別為常規、減氮10%、減氮20%、減氮30%和不施氮處理。試驗重復3次，共15個小區，隨機區組排列。小區面積20m2(長8.8m，寬2.3m)，小區之間用溝隔開。

肥料用量(常規施肥處理)為沃夫特生產的滴滴壯大量元素水溶肥12.5kg/棚(每棚300m2)，折合成每667m2純氮、磷、鉀用量如表1所示。減氮處理水溶肥用量相應減少，不足的磷、鉀用磷酸二氫鉀和硫酸鉀補足，以保證所有小區磷、鉀用量一致。

表1 各處理肥料用量

播種前整地，耕深在20cm以上，做到田面平整、土塊細碎、上虛下實。2021年12月16日種子直播(均勻撒播)，用種量1kg·667m-2。不施基肥，所有肥料在芥蘭間苗后(2022年1月24日)作追肥用滴灌方式一次性施用。除肥料用量不同外，其它各處理播種、間苗、施肥時間及植保、水漿管理等措施均保持一致。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 蔬菜(菜苔)產量

于菜苔采收時(2022年2月28日)測產，每個小區確定2個有代表性的點，每點0.25m2，計算菜苔數。同時采集植株樣(每處理30株)，洗凈晾干水分后用稱重法測量鮮重，用烘干稱重法測量烘干重，計算每667m2產量。

1.3.2 蔬菜氮、磷、鉀養分含量及積累量

采用硫酸-雙氧水消煮，靛酚藍比色法測定全氮含量、鉬銻抗比色法測定全磷含量、火焰分光光度法測定全鉀含量。

氮、磷、鉀積累量=氮、磷、鉀含量×生物量

1.3.3 氮、磷、鉀肥料利用率

氮肥利用率(%)=(施氮處理氮積累量-不施氮處理氮積累量)/施氮量

磷肥利用率(%)=(施氮處理磷積累量-不施氮處理磷積累量)/施磷量

鉀肥利用率(%)=(施氮處理鉀積累量-不施氮處理鉀積累量)/施鉀量

1.4 數據分析方法

試驗數據用Excel 2010處理，差異顯著性檢驗采用SPSS統計軟件LSD法。

2 試驗結果

2.1 減施氮肥對蔬菜氮、磷、鉀養分含量及積累量的影響

2.1.1 對氮、磷、鉀養分含量的影響

減施氮肥影響蔬菜體內氮、磷、鉀的含量，見表2。研究結果顯示，氮肥施用量逐漸減少的同時，蔬菜體內氮含量呈下降趨勢。常規施氮處理氮含量最高，為38.3g·kg-1，其它減氮處理氮含量均有所下降但降幅不大，減氮30%處理(35.6g·kg-1)氮含量下降最多，但也只比常規施肥處理下降6.94%；減氮10%和減氮20%處理分別下降了1.17%和5.17%。不施氮處理氮含量下降較少是由于生物量較小濃縮所致。

表2 蔬菜體內氮、磷、鉀含量

減施氮肥并不會明顯影響蔬菜體內磷、鉀含量，即施氮量與蔬菜體內磷、鉀含量無明顯相關性。與常規施肥處理相比，減氮和不施肥處理蔬菜體內磷含量增減幅度很小，在-0.75～2.69，鉀含量增減幅度也不大，在-0.74～2.66。

2.1.2 對氮、磷、鉀積累量的影響

減施氮肥對蔬菜氮磷鉀積累量都有較大影響。氮積累量在減氮20%處理達到最多，為6.94kg·667m-2，這與常規施氮處理相比增加7.5%；其余2種減氮處理的氮積累量相較于常規施肥處理不發生較大變化；不施氮處理氮積累量相對有所減少，比常規施肥處理減少了18.3%，見表3。

表3 蔬菜體內氮、磷、鉀積累量

減施氮肥對磷積累量的影響與對鉀積累量的影響趨于一致，即在施氮量逐漸減少的情況下，蔬菜體內磷、鉀積累量均呈先增加后減少的趨勢。磷、鉀積累量均在減氮20%處理達到最高，為3.06kg·667m-2和13.0kg·667m-2，較常規施氮處理分別增加了13.8%和14.0%；減氮30%處理的磷、鉀積累量稍小于減氮20%處理，較常規施氮處理分別增加了6.32%和9.65%；積累量增加最小的是減氮10%處理，較常規施氮處理分別增加了0.74%和2.63%；不施氮較常規施氮處理下降了15.2%和18.2%，是所有處理中磷、鉀積累量最少的1個處理。

2.2 減施氮肥對蔬菜產量的影響

施氮量對蔬菜產量的影響具體見表4。菜苔采收時考察了菜苔生物量，結果發現，菜苔單株重和每667m2產量(鮮重)均隨施氮量的減少呈先增加后減少的趨勢，其中減氮20%處理菜苔單株重和每667m2產量均最大，分別為34.5g/株和3160kg·667m-2，較常規施肥處理增加了23.5%和13.4%；其次是減氮30%處理，單株重和每667m2產量為33.5g/株和2986kg·667m-2，較常規施肥處理增加了20.2%和7.11%；減氮10%處理菜苔單株重和每667m2產量與常規施肥處理基本持平；不施氮處理菜苔產量有所減少，單株重和每667m2產量較常規施肥處理分別下降了6.53%和17.5%。

表4 減施氮肥對蔬菜產量的影響

不同處理菜苔含水率相差不大，因此，用干重計算產量與鮮重計算產量結果完全一致。

2.3 減施氮肥對蔬菜氮、磷、鉀肥料利用率的影響

與常規施氮處理相比，所有減氮處理氮、磷、鉀肥料利用率均有所提高且均在減氮20%處理達到最高，利用率分別為46.9%、46.3%、47.3%，較常規施氮分別增加了76.3%、88.8%、77.8%，見表5；肥料利用率在減氮30%處理也有明顯增加，氮、磷、鉀肥料利用率分別為37.4%、34.7%、41.1%；氮、磷、鉀肥料利用率在減氮10%處理分別較常規施氮增加了6.11%、3.64%、14.5%，也有明顯提高。

表5 減施氮肥對氮肥利用率的影響

3 討論與結論

3.1 討論

設施栽培中過量施肥往往造成肥料利用率降低等一系列問題，間接導致資源浪費。減施氮肥成為提高蔬菜產量、提高肥料利用率的必要手段之一。但過度減施往往也會導致蔬菜減產。因此，探索氮肥減施的范圍對蔬菜養分積累、蔬菜產量、肥料利用率的影響成為許多學者關注的重點[15]。

閔炬等[16]在研究減施氮肥對黃瓜、番茄氮、磷、鉀養分吸收的影響時發現，供氮水平提升可增加蔬菜對氮的吸收量，但無法提升其產量，而施氮量對蔬菜磷、鉀的吸收沒有較大影響。本試驗結論與閔炬等[16]的結論一致。與常規施肥相比，減氮10%、減氮20%、減氮30%處理蔬菜體內氮含量分別減少1.17%、5.17%、6.94%，且磷、鉀含量都無明顯的趨勢變化和數量變化。

減施氮肥對產量的影響，鄧小強等[17]在研究中發現，隨著氮肥施用量增加，白菜的產量在一定范圍內得到提升，但施用過量氮肥后，產量減少。李若楠等[18]研究發現，低施氮量就可以保證蔬菜產量，提高施氮量對蔬菜增產效果不明顯。陸扣萍等[19]在研究減施氮肥對萵苣產量的影響時發現，減氮到40%時產量最高，高N處理下產量下降。本試驗結果與以上結論基本一致。

肖時運等[9]在研究施氮量對蕹菜這種作物氮肥利用率的影響時發現，化肥施用越多，氮肥利用率越小。鄧小強等[10]研究發現，氮肥利用在超出合理范圍后，氮肥利用率下降明顯，浪費嚴重。本試驗結論與以上觀點一致。與常規施氮處理相比，減氮10%、減氮20%、減氮30%處理的氮肥利用率分別提高了6.11%、76.3%和40.4%。

3.2 結論

設施栽培的迅速發展有效提升了農作物的品質和產量，但同時，過量施肥導致土壤次生鹽漬化，間接影響農作物品質的問題也亟待解決。本研究在蔬菜大棚設置5個不同施氮量小區試驗，探索減施氮肥對蔬菜體內養分含量、蔬菜產量、肥料利用率等方面的影響，得到如下基本結論。

3.2.1 施氮量與蔬菜體內磷、鉀含量無明顯相關性

對氮的影響表現在，隨施氮量減少，蔬菜體內氮含量逐漸下降，但降幅不大，最多(30%處理)下降了6.94%。施氮量對氮、磷、鉀在植物體內積累量的影響表現為積累量隨氮肥施用量的減少呈先增加后減少的趨勢。氮、磷、鉀積累量在減氮20%處理達到最高值，分別較常規施肥處理增加了7.5%、13.8%和14.0%；氮積累量在減氮30%處理與在常規施氮處理基本一致，磷、鉀積累量較常規施氮處理分別增加了6.32%和9.65%。

3.2.2 施氮量影響蔬菜產量

菜苔單株重和每667m2產量(鮮重或干重)均隨施氮量的減少呈先增加后減少的趨勢，其中，減氮20%處理菜苔單株重和每667m2產量均最大，達到34.5g/株和3160kg·667m-2，較常規施肥處理增加了23.5%和13.4%；其次是減氮30%處理，單株重和每667m2產量為33.5g/株和2986kg·667m-2，較常規施肥處理增加了20.2%和7.11%；減氮10%處理菜苔單株重和每667m2產量與常規施肥處理基本持平，不施氮處理菜苔產量則有所減少。

3.2.3 減施氮肥可在一定范圍內有效提高肥料利用率

其中，氮、磷、鉀利用率在減氮20%處理達到最高，利用率分別為46.9%、46.3%和47.3%，相較于常規施肥增加了76.3%、88.8%和77.8%；其次是減氮30%處理，氮、磷、鉀肥料利用率為37.4%、34.7%和41.1%；減氮10%處理氮、磷、鉀肥料利用率為28.2%、25.4%和30.5%，也較常規施肥處理肥料利用率有明顯提高。

綜合考慮蔬菜產量和肥料利用率，本試驗推薦減氮20%～30%較為合理。