氮磷鉀配施對貴州高山甘藍產量、養分吸收及利用的影響

魏全全，芶久蘭，張 萌，顧小鳳，柳玲玲

（貴州省農業科學院土壤肥料研究所 貴陽 550006）

甘藍（Brassica oleraceaL.）是我國重要的蔬菜作物[1]，也是貴州省脫貧致富的主栽冷涼蔬菜作物。貴州地處高原，錯季蔬菜成為貴州蔬菜產業名牌，發展冷涼蔬菜甘藍產業對打贏貴州省脫貧攻堅、鄉村振興戰役具有重要意義。施肥能提高甘藍產量，而不平衡施肥是限制甘藍產量提高的重要因素之一[2]，提高養分管理水平是提高甘藍單位面積產量和養分利用率的重要策略[3]，明確甘藍對養分的吸收規律，可以抓住施肥關鍵時期進行合理施肥，是提高養分管理水平的有效途徑[4]。合理施用氮磷鉀肥料可顯著提高肥料利用效率，進而提高作物的產量、品質及改善生態環境[5]。牛振明等[6]研究表明，與單一氮肥形態相比，當NO3--N∶NH4+-N 質量比為3∶7～7∶3 時甘藍易獲得高產和較好的品質，其中NO3--N∶NH4+-N 質量比為5∶5 為最佳施肥比例。金珂旭等[7]研究表明，適合重慶甘藍栽培的鉀肥品種為氯化鉀，且以225 kg·hm-2的施鉀量為最優。李躍飛等[8]研究表明，宿遷地區適宜甘藍栽培的氮磷鉀配比為N 300 kg·hm-2、P2O575 kg·hm-2、K2O 360 kg·hm-2。蒲全明等[9]研究表明，在增施有機肥的基礎上，減施化肥不僅可以保障西南紫色土的土壤質量，還可以保障甘藍的產量和品質。緱兆輝等[10]研究表明，60%田間持水量和氮磷鉀分別為373.2、604.8、215.93 kg·hm-2時甘藍產量最高。當前，優質、高產、高效的甘藍高效施肥技術主要集中在中低海拔地區[4-5，7-9]，而在高海拔區冷涼蔬菜甘藍的高效施肥技術鮮有研究報道。因此，筆者采用田間試驗方法，在貴州黔西北高山冷涼蔬菜種植區開展甘藍“3414”試驗，探討氮磷鉀肥施用對冷涼蔬菜甘藍產量、養分吸收動態及利用的影響，為貴州高山冷涼蔬菜甘藍高產的科學推薦施肥提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2020 年4－7 月在貴州省畢節市威寧縣草海鎮進行，海拔為2 237 m，平均氣溫11 ℃左右，年日照時間2 000 h 左右，年平均降雨量為900～1 000 mm，供試土壤為黃壤性灰泡土。試驗地基本理化性狀為：pH 值5.5，有機質含量（w，后同）40.8 g·kg-1，全氮含量2.53 g·kg-1，堿解氮含量133.6 mg·kg-1，有效磷含量20.9 mg·kg-1，速效鉀含量111.0 mg·kg-1。

1.2 材料

供試甘藍品種為中甘101，由中國農業科學院蔬菜花卉研究所培育；供試肥料品種為尿素（含N質量分數為46%，后同）、過磷酸鈣（含P2O512%）和硫酸鉀（含K2O 50%）。試驗田塊前茬為冬閑田。

1.3 試驗設計

試驗采用“3414”試驗，共設置14 個處理，分別為：T1（N0P0K0，不 施 肥 處 理）、T2（N0P2K2）、T3（N1P2K2）、T4（N2P0K2）、T5（N2P1K2）、T6（N2P2K2）、T7（N2P3K2）、T8（N2P2K0）、T9（N2P2K1）、T10（N2P2K3），T11（N3P2K2）、T12（N1P1K2）、T13（N1P2K1）、T14（N2P1K1），具體施肥情況見表1。試驗小區面積為21.6 m2（1.8 m·行-1×2 壟×6 m），3 次重復，隨機區組排列。

表1 不同施肥處理的肥料施用量

甘藍采用育苗移栽的方式種植，于3 月20 日育苗，4 月17 日移栽，移栽密度為每小區128 株（16株·行-1×4 行·壟-1×2 壟，5.926×104株·hm-2）；60%氮肥、全部磷和鉀肥做基肥一次性施用，另外40%氮肥于蓮座期作為追肥施用；甘藍于2020 年7 月7日統一收獲。所有小區除肥料不同外，其他田間生產管理均采用當地農業技術推廣部門的推薦技術。

1.4 測定項目及方法

1.4.1 甘藍生物量的測定 于甘藍移栽期（4 月17日）、苗期（5 月31 日，移栽后44 d）、蓮座期（6 月13日，移栽后51 d）、結球期（6 月27 日，移栽后71 d）和收獲期（7 月7 日，移栽后81 d），各小區選取有代表性植株4 株，105 ℃下殺青30 min，60 ℃烘箱中烘至恒質量，記錄干質量，依次折算甘藍生物量。

1.4.2 甘藍養分含量的測定 于上述甘藍關鍵生育期，各小區分別選取有代表性植株4 株，105 ℃下殺青30 min，60 ℃烘箱中烘至恒質量，將烘干的植株樣品磨碎后過0.42 mm 篩，濃H2SO4-H2O2消化后稀釋，采用凱氏定氮法[11]測定全氮含量，采用釩鉬黃比色法[11]測定全磷含量，采用火焰光度計法[11]測定全鉀含量。

1.4.3 甘藍產量的測定 甘藍收獲期，各小區單獨收獲甘藍，記錄各處理甘藍產量，并根據小區面積換算最終產量。

1.4.4 施肥效果相關參數計算 參照文獻[12-14]方法，計算公式如下：

氮素農學效率AEN/（kg·kg-1）=（施氮區產量-對照區產量）/施氮量；

氮素偏生產力PEPN/（kg·kg-1）=施氮區產量/施氮量；

氮素吸收利用效率REN/%=（施氮區氮素總吸收量-對照區氮素總吸收量）/施氮量×100；

同理，計算磷素和鉀素農學效率、偏生產力及吸收利用效率。

1.5 數據處理與分析

數據處理與分析采用Microsoft Excel 2007 及SPSS 20.0 進行，采用LSD 法檢驗p＜0.05 水平上的差異顯著性；制圖采用Origin 8.0 軟件。

2 結果與分析

2.1 不同施肥處理對甘藍產量、產值及經濟效益的影響

由表2 可知，不同施肥處理甘藍產量不同。T1處理甘藍產量為68 669.40 kg·hm-2，顯著低于其他處理11 085.42～25 693.60 kg·hm-2，其中T11 處理甘藍產量最高，為94 363.00 kg·hm-2，與T3、T6、T7、T9和T10 處理差異不顯著。

表2 不同施肥處理甘藍的產量、產值及經濟效益

從施氮效果看，相同磷鉀水平下，甘藍產量隨施氮量的增加呈現先快速升高后緩慢升高趨勢，以T11 處理產量達到最大，為94 363.00 kg·hm-2，高于其他施氮處理193.53～13 778.33 kg·hm-2。從施磷效果看，相同氮鉀水平下，甘藍產量隨施磷量的增加呈現先升高后降低趨勢，以T6 處理產量達到最大，為94 169.47 kg·hm-2，高于其他施磷處理606.36～14 414.65 kg·hm-2。從施鉀效果看，相同氮磷水平下，甘藍產量隨鉀量的增加呈現先升高后降低趨勢，T6 處理甘藍產量為94 169.47 kg·hm-2，高于其他施鉀處理890.32～13 182.24 kg·hm-2。

產值方面，以市價1.10 元·kg-1算，T11 處理甘藍產值最高，達到103 799.30 元·hm-2，高于其他處理212.89～28 262.95 元·hm-2，T1 處理甘藍產值最低，僅為75 536.35 元·hm-2。

經濟效益方面，除去肥料成本（種苗和勞動力均為農戶自家提供，不計入成本），T6 處理經濟效益為102 341.41 元·hm-2，高于其他處理12.11～26 805.06 元·hm-2，其中T1 處理甘藍經濟效益最低，僅為75 536.35 元·hm-2。

2.2 不同施肥處理對甘藍生物量的影響

由表3 可以看出，各處理甘藍生物量隨著生育時期的推進呈現先緩慢升高后快速升高最后緩慢升高的“S”形曲線。蓮座期前，各處理甘藍生物量快速增加。在蓮座期，以T11（N3P2K2）處理為最大，達到3 611.00 kg·hm-2，高于其他處理104.67～1 802.81 kg·hm-2；T1 處理為1 808.19 kg·hm-2，顯著低于其他處理555.48～1 802.81 kg·hm-2。蓮座期后，各處理生物量增加速率呈緩慢下降趨勢，至移栽后81 d（2020 年7 月7 日），T11（N3P2K2）處理甘藍生物量為6 192.32 kg·hm-2，高于其他處理24.99～2 171.06 kg·hm-2；T1 處理為4 021.26 kg·hm-2，顯著低于其他處理576.84～2 171.06 kg·hm-2。

表3 不同施肥下不同時期甘藍的生物量 （kg·hm-2）

2.3 不同施肥對甘藍養分含量及累積量的影響

從表4 可以看出，在不同施肥處理下甘藍氮、磷和鉀含量均隨生育期的延長呈現降低趨勢。氮素方面，甘藍移栽后，各處理氮素含量均高于不施肥處理，且隨著施氮量的增加，除個別處理外，氮素含量有增加趨勢；磷素方面，甘藍移栽后，各處理磷素含量均高于不施肥處理，且隨著施磷量的增加，磷素含量有增加趨勢；與氮肥和磷肥效果相似，各處理鉀素含量均高于不施肥處理，且隨著施鉀量的增加，鉀素含量有增加趨勢。

表4 不同處理的甘藍氮磷鉀素含量變化 %

以T6 處理為例，在整個生育期，地上部氮素、磷素和鉀素含量均在移栽期（4 月17 日）為最大值，含量（w，后同）分別為4.29%、0.47%和4.15%，隨著甘藍的生長，植株體內養分轉化為營養物質增加生物量，導致養分含量稀釋，含量逐漸降低，收獲期甘藍氮素、磷素和鉀素含量分別為3.33%、0.37%和3.15%。甘藍生育前期氮素、磷素和鉀素含量均較高，因此，要獲得高產，必須保證生育早期有較充足的養分供應，以滿足后期生長對養分的需求。

由表5 可知，不同處理甘藍氮素、磷素和鉀素累積量隨著生育期的推進均呈現先快速增加后緩慢增加的“S”形曲線，除個別處理外，均在收獲期達到最大值。氮素方面，甘藍氮素累積量呈現增加的趨勢，除了T3、T7 處理外，其他各處理均在種植后81 d（2020 年7 月7 日）達到最大值，T11 處理氮素累積總量為208.68 kg·hm-2，高于其他處理3.31～87.26 kg·hm-2；當磷鉀施用量相同時，N3 水平的甘藍氮素累積量高于N0、N1 和N2 水平，說明增施氮肥能促進生長，增加甘藍氮素累積量，且施氮量越高氮素累積量越高。磷素方面，甘藍磷素累積量呈現增加趨勢，各處理均在種植后81 d（2020 年7 月7 日）達到最大值，T10 處理磷素累積總量為23.53 kg·hm-2，高于其他處理0.24～11.61 kg·hm-2；當氮鉀施用量相同時，P3 水平的甘藍磷素累積量高于P0、P1 和P2 水平，說明增施磷肥能促進生長，增加甘藍磷素累積量，且施磷量越高磷素累積量越高。鉀素方面，甘藍鉀素累積量呈現增加趨勢，各處理均在種植后81 d（2020 年7 月7 日）達到最大值，T11處理鉀素累積總量為199.55 kg·hm-2，高于其他處理4.95～89.98 kg·hm-2；當氮磷施用量相同時，K3 水平的甘藍鉀素累積量高于K0、K1 和K2 水平，說明增施鉀肥能促進生長，增加甘藍鉀素累積量，且施鉀量越高鉀素累積量越高。合理的氮磷鉀配施能提高甘藍對氮素、磷素和鉀素的吸收。

表5 不 同處 理 的甘 藍養 分累 積 量變 化（kg·hm-2）

2.4 不同施肥處理甘藍肥料利用率比較

由表6 可知，氮素方面，T3 處理氮素偏生產力為824.46 kg · kg-1，顯 著 高 于 其 他 處 理405.93～544.87 kg·kg-1，T11 處理最小，為279.59 kg·kg-1；氮素農學效率以T3 處理最大，為104.48 kg·kg-1，顯著高于其他處理44.10～63.66 kg·kg-1，T11 處理最小，為40.82 kg · kg-1；T6 處 理 氮 素 吸 收 利 用 率 為26.29%，顯著高于其他處理7.78%～14.57%。磷素方面，T5 處理磷素偏生產力為1 185.59 kg·kg-1，顯著高于其他處理557.79～769.75 kg·kg-1，T7 處理最小，為415.84 kg·kg-1；磷素農學效率以T5 處理最大，為122.19 kg·kg-1，顯著高于其他處理26.09～60.82 kg·kg-1，T7 處理最小，為61.37 kg·kg-1；T6 處理磷素吸收利用率為9.99%，顯著高于其他處理1.77%～3.27%。鉀素方面，T9 處理鉀素偏生產力為821.82 kg ·kg-1，顯著高于其他處理403.29～545.44 kg·kg-1，T10 處理最小，為276.38 kg·kg-1；鉀素農學效率以T9 處理最大，為101.94 kg·kg-1，顯著高于其他處理43.35～65.52 kg·kg-1，T10 處理最小，為36.42 kg · kg-1；T9 處 理 鉀 素 吸 收 利 用 率 為37.03%，與T6 差異不顯著，但顯著高于T11 處理，比T11 處理高17.43%。

表6 不同施肥處理的偏生產力、農學效率和吸收利用率

3 討論與結論

甘藍是貴州高寒地區的主要蔬菜作物，該地區海拔相對較高，氣候較為冷涼，晝夜溫差較大，特別適合甘藍生長，在貴州省政府的大力支持下，甘藍等冷涼反季節蔬菜種植面積不斷擴大[15-16]。施肥是高山冷涼蔬菜甘藍高產栽培的重要環節，由于甘藍生育期相對較短，因此合理的施肥更為重要。氮、磷、鉀是作物生長發育所需的三大營養元素，是作物細胞結構的主要物質組成，作物產量的形成基于氮磷鉀在作物中的累積；作物的產量和氮磷鉀吸收量呈正相關關系[17]。合理的氮磷鉀運籌能提高作物氮磷鉀累積量及其分配系數，而高施肥量情況下，雖然能提高作物產量，但降低了肥料利用率，造成資源浪費，威脅環境安全。因此，筆者通過“3414”試驗探討高山栽培甘藍最優的氮磷鉀需求比例十分必要。筆者研究發現，在相同氮鉀水平下，N3P2K2處理甘藍產量最高，為94 363.00 kg·hm-2，高于其他氮肥處理193.53～13 778.33 kg·hm-2，說明合理的氮磷鉀配比能提高甘藍的產量和養分吸收量；而氮素和鉀素累積量均在N3 水平達到最高值，施氮不僅能促進氮素的吸收，還能促進鉀素的吸收，表現出協同的現象，這與在相同地區其他作物研究結果相似[18]，表明合理的氮磷鉀配施能提高甘藍產量。

偏生產力、農學效率和吸收利用率是表達肥料利用率的常用指標，其與產量、施肥量和土壤肥力水平關系最為密切[5,19]，現代作物生產系統的氮肥農學效率、偏生產力和氮素吸收利用效率分別可以達到20～35、40～70 kg·kg-1和30%～50%[20]。筆者的研究表明，氮素、磷素和鉀素偏生產力分別在N1、P1和K1 水平達到最大值，分別為824.46、1 185.59、821.82 kg·kg-1，顯著高于其他水平的氮素、磷素和鉀素處理，表明N1、P1 和K1 處理單位肥料所產生的經濟產量較高，這一結論高于耿川雄等[21]的研究結果，可能是由于筆者的試驗地基礎養分低于前人研究，施肥后肥效明顯。氮素、磷素和鉀素農學效率在N1、P1 和K1 水平達到最大值，分別為104.48、122.19、101.94 kg·kg-1，顯著高于其他水平的氮素、磷素和鉀素處理，表明在N1、P1 和K1 水平下單位施肥量的產量增加能力高于其他處理，高于張富鑫等[22]的研究結論，原因可能是筆者的試驗基礎養分略低，單位施肥量有效地提高了產量。吸收利用率是指作物對施入土壤中肥料的回收效率，反映了作物對肥料的吸收狀況。筆者的研究中，氮素、磷素和鉀素吸收利用率分別在N2、P2 和K1 水平達到最大值，分別為26.29%、9.99%和37.03%，高于其他水平的氮素、磷素和鉀素處理，但低于周旋等[23]對露地和大棚甘藍的研究，可能原因是外源菌肥的添加，促進了甘藍對養分的吸收。筆者的研究結果表明，氮素、磷素和鉀素的吸收利用率略低，表明甘藍是一種低養分效率的作物，同時試驗期間雨水過多導致的漬水和養分的淋濕徑流也是制約氮素、磷素和鉀素吸收利用率過低的重要因素。

由于追求過高的經濟效益，菜農往往施用較多的肥料，造成土壤中養分盈余過多，減肥潛力較大，因此在研究后期，可多注重甘藍等蔬菜減肥方面的研究，也映襯了國家《到2020 年化肥使用零增長行動方案》[24]的化肥“零增長”下的養分高效利用的發展目標，減少化肥施用量，提高肥料利用率。在國家“雙減”的大背景下，如何做到化肥減施高效利用成為現代農業的發展目標，單純施用單質或者復合肥很難提高肥料利用率，應配施秸稈[25]、有機肥[26]、生物炭[27]、增效劑[28]、功能菌肥[23，29]等物料以達到化肥減施增效的目的，同時應注重合理的耕作制度，防止甘藍連作現象的出現[30]。

筆者利用田間試驗探討氮磷鉀對冷涼蔬菜栽培區甘藍產量、養分吸收及利用的影響，為貴州高山冷涼區甘藍的科學推薦施肥提供理論基礎。綜合產量、經濟效益及養分吸收利用的表現，T6 處理（N2P2K2，N∶P2O5∶K2O=225∶150∶225 kg·hm-2）可作為基于筆者試驗的條件下較適宜的氮磷鉀配比，在實際生產中應注重氮鉀合理運籌，以促進貴州高山栽培甘藍產業的可持續發展。