不同施肥模式對典型糧菜輪作作物產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益的影響

史桂芳，于淑慧，朱國梁，董 浩*，牟小翎，畢 軍，夏光利，孫國波

(1.山東省泰安市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，山東 泰安 271000；2.泰山職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山東 泰安 271000)

不同施肥模式對典型糧菜輪作作物產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益的影響

史桂芳1，于淑慧1，朱國梁1，董 浩1*，牟小翎1，畢 軍1，夏光利1，孫國波2

(1.山東省泰安市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，山東 泰安 271000；2.泰山職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山東 泰安 271000)

通過田間小區(qū)試驗，研究了不同施肥模式對馬鈴薯-春玉米-大白菜輪作體系產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益的影響。結(jié)果表明：將春玉米季的100%磷鉀肥前移到馬鈴薯季施用的優(yōu)化施肥模式(OPT3)，在節(jié)肥省工的基礎(chǔ)上，產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益最高；與農(nóng)民習(xí)慣施肥相比，馬鈴薯季增產(chǎn)6.15%，春玉米略有減產(chǎn)，但差異不顯著，大白菜季增產(chǎn)6.85%，周年增加經(jīng)濟(jì)效益9759.42元/hm2。因此，將春玉米季100%磷鉀肥前移到馬鈴薯季施用為馬鈴薯-玉米-大白菜輪作體系上最優(yōu)的施肥技術(shù)。

施肥模式；產(chǎn)量；經(jīng)濟(jì)效益；馬鈴薯；春玉米；大白菜

糧菜輪作是指在一定年限內(nèi)，同一塊土地上，按預(yù)定順序輪換栽種不同糧食和蔬菜作物的種植制度[1]。糧菜輪作體系既能充分利用耕地，提高作物生產(chǎn)力和產(chǎn)量，增加農(nóng)民的收入，又能保障糧食的供給，因此糧菜輪作模式正在得到大力推廣[2]。泰安市糧菜輪作種植面積約4萬hm2，具有代表性的馬鈴薯/西瓜/菠菜-春玉米-大白菜/花椰菜/菠菜一年三熟糧菜輪作種植模式的經(jīng)濟(jì)效益顯著，因而深受農(nóng)民青睞。在糧菜輪作實(shí)際生產(chǎn)中，肥料使用還存在諸多問題。首先，糧菜輪作作物種類不同，其養(yǎng)分需求存在較大差異，目前施肥技術(shù)往往只考慮當(dāng)季作物，而且多以營養(yǎng)成分相對固定的復(fù)合肥為主，導(dǎo)致養(yǎng)分失去平衡，供需矛盾突出[3]；其次，糧菜輪作肥料投入量大，肥料利用率不足30%，養(yǎng)分流失、浪費(fèi)嚴(yán)重，施肥效益下降，并對生態(tài)環(huán)境造成潛在威脅；第三，由于糧菜輪作種植茬口相對較多，施肥次數(shù)亦相應(yīng)增加，使得投入成本相應(yīng)提高[4]。

前人對輪作模式的研究主要是糧經(jīng)輪作、水旱輪作、設(shè)施農(nóng)業(yè)蔬菜輪作等，并且輪作研究主要集中在輪作系統(tǒng)養(yǎng)分的運(yùn)移、輪作系統(tǒng)的土壤理化特性和水分特性、輪作系統(tǒng)的肥料效應(yīng)的研究。近年來，為了進(jìn)一步改善農(nóng)田種植環(huán)境，提高輪作的經(jīng)濟(jì)效益，開始探索新的糧菜輪作模式[1]。但是在糧菜輪作模式上，通過周年肥料統(tǒng)籌進(jìn)行施肥模式的研究還很少見報道。本研究選擇山東省泰安市有代表性的馬鈴薯-春玉米-大白菜糧菜輪作種植模式作為對象，設(shè)置不同的優(yōu)化施肥模式，通過對3種作物生長發(fā)育、周年產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益的影響，篩選出最優(yōu)的施肥模式，為糧菜輪作體系中合理科學(xué)施肥提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗地點(diǎn)

田間試驗于2015～2016年在泰安市岱岳區(qū)馬莊鎮(zhèn)大侯村進(jìn)行，供試土壤為褐土，質(zhì)地為輕壤土，0～20 cm的耕層土壤含有機(jī)質(zhì)13.94 g/kg，堿解氮92.4 mg/kg，速效磷20.48 mg/kg，速效鉀98.32 mg/kg，pH值 6.5。

1.2 試驗設(shè)計

本試驗設(shè)5個處理：(1)對照(CK)：不施肥；(2)FP：農(nóng)民習(xí)慣施肥；(3)OPT1：優(yōu)化施肥；(4)OPT2：施肥量與OPT1相同，將春玉米季的50%的磷鉀肥前移到馬鈴薯季施用；(5)OPT3：施肥量與OPT1相同，將春玉米季的100%磷鉀肥前移到馬鈴薯季施用，具體的施肥處理見表1。所需要的肥料種類為尿素(N 46%)、重過磷酸鈣(P2O544%)、硫酸鉀(K2O 50%)。

馬鈴薯、春玉米和大白菜的種植品種分別是荷蘭15號、先王335、綠霸，馬鈴薯于2月下旬種植，4月上旬在馬鈴薯行間套種玉米，8月上旬種植大白菜。馬鈴薯季肥料均為一次性基施；玉米季除FP處理的20%肥料作為種肥施用外，其余均在大喇叭口期追施；大白菜季施肥除FP處理的40%肥料在白菜定苗時施用，其余均在大白菜蓮座期施用。

1.3 調(diào)查記錄項目

產(chǎn)量測定：在作物成熟期，選擇每個小區(qū)長勢均勻的地段，收取8 m2樣方，測定作物的產(chǎn)量。

作物的生長發(fā)育特征調(diào)查：分別測定馬鈴薯的株高、莖粗、薯塊數(shù)、薯塊重、商品薯塊重，玉米的株高、莖粗、穗粒數(shù)、千粒重，大白菜的凈菜率和株高。

1.4 數(shù)據(jù)處理分析

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2007、SPSS 17.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析，LSD法進(jìn)行差異顯著性檢驗,本試驗中的所有數(shù)據(jù)采用2年試驗數(shù)據(jù)的平均值。

表1 各處理施肥方案

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥模式對糧菜輪作中作物產(chǎn)量的影響

從表2可以看出，各施肥處理均可不同程度地增加馬鈴薯產(chǎn)量。與CK相比，增產(chǎn)率在21.23%～35.24%之間，產(chǎn)量差異均達(dá)到顯著水平，以O(shè)PT3產(chǎn)量最高，為25851.5 kg/hm2；與傳統(tǒng)施肥FP處理相比，優(yōu)化施肥OPT1處理的產(chǎn)量下降了4.84%，但差異不顯著；OPT2和OPT3處理的馬鈴薯產(chǎn)量分別增加了3.12%和6.15%，OPT3與OPT1處理間差異達(dá)到顯著水平。說明隨著玉米季磷鉀的前移，馬鈴薯的產(chǎn)量呈現(xiàn)增加的趨勢。

與CK相比，各施肥處理均可不同程度地增加玉米的產(chǎn)量，增產(chǎn)率在20.07%～26.58%之間，以O(shè)PT1的產(chǎn)量最高。與傳統(tǒng)施肥FP處理相比，OPT1處理玉米產(chǎn)量略有增加，OPT2和OPT3處理的產(chǎn)量分別下降了1.03%和4.47%，但差異均不顯著，說明玉米季磷鉀的前移對玉米的產(chǎn)量略有影響。

與CK相比，各施肥處理均可不同程度地增加大白菜的產(chǎn)量，增產(chǎn)率在95.31%～108.70%之間，產(chǎn)量差異均達(dá)到顯著水平，以O(shè)PT3的產(chǎn)量最高。與傳統(tǒng)施肥FP處理相比，優(yōu)化施肥處理OPT、OPT2和OPT3的大白菜產(chǎn)量均有不同程度的增加，分別增加了4.93%、4.02%和6.85%。

2.2 不同施肥模式對馬鈴薯生長發(fā)育的影響

馬鈴薯的株高、莖粗在一定程度上可以反映植株地上部的生長發(fā)育狀況，可以反映不同施肥處理對馬鈴薯植株營養(yǎng)生長的影響[5]。從表3可以看出，各施肥處理的馬鈴薯地上部生長發(fā)育狀況明顯優(yōu)于CK。與CK相比，各施肥處理均可不同程度地增加馬鈴薯的薯塊重，增幅在24.05%～49.17%之間，差異均達(dá)到顯著水平，各處理以O(shè)PT3的馬鈴薯薯塊重最大；與傳統(tǒng)施肥FP處理相比，優(yōu)化施肥OPT1處理薯塊重增加了8.96%，但差異不顯著；OPT3增加了17.75%，差異達(dá)到顯著水平。

2.3 不同施肥模式對春玉米生長發(fā)育的影響

從表4可以看出，各施肥處理玉米生產(chǎn)發(fā)育狀況明顯優(yōu)于CK。與CK相比，各施肥處理的春玉米穗粒數(shù)都顯著增加，增加幅度在19.65%～24.79%之間，以O(shè)PT1處理的最大；與FP處理相比，OPT1處理的穗粒數(shù)略有增加，而OPT2和OPT3處理則分別下降了1.15%和3.58%，且OPT3處理差異達(dá)到顯著水平。與CK相比，各施肥處理的春玉米千粒重都有所增加，增加幅度在4.94%～9.65%之間。與FP處理相比，OPT1和OPT2處理的玉米千粒重分別增加了2.56%和0.38%，OPT3處理下降了1.85%，差異均不顯著。說明磷鉀前移對玉米穗粒數(shù)、千粒重有些許影響，這也是造成玉米產(chǎn)量差異的主要原因。

表2 不同施肥處理對糧菜輪作體系產(chǎn)量的影響

注：同列小寫字母表示差異達(dá)顯著(P<0.05)。下同。

表3 不同施肥處理對馬鈴薯生長發(fā)育的影響

表4 不同施肥處理對春玉米生長發(fā)育的影響

2.4 不同施肥模式對大白菜生長發(fā)育的影響

從表5可以看出，與CK相比，各施肥處理的大白菜株高都顯著增加，株高依次表現(xiàn)為：OPT3>OPT>FP>OPT2>CK，以O(shè)PT3株高的最高，為45.13 cm，各個施肥處理之間差異不顯著。大白菜的凈菜率在一定程度上可以反映大白菜的品質(zhì)，凈菜率越高，大白菜的品質(zhì)越好。與CK相比，各施肥處理的大白菜凈菜率都顯著增加，具體表現(xiàn)為：OPT1>OPT3>OPT2>FP>CK，以O(shè)PT1的凈菜率最高，為72.68%；與FP處理相比，各優(yōu)化施肥處理的凈菜率都有所增加，OPT1處理差異達(dá)到顯著水平，OPT2與OPT3處理的差異不顯著。

表5 不同施肥處理對大白菜生長發(fā)育的影響

2.5 不同施肥模式對糧菜輪作經(jīng)濟(jì)效益的分析

不同處理的周年經(jīng)濟(jì)效益見表6。在考慮肥料成本及人工費(fèi)用條件下，3種優(yōu)化施肥處理OPT1、OPT2、OPT3分別比FP處理增加收入3665.30、6465.42、9759.42元/hm2，OPT3處理節(jié)本增效最大，增加農(nóng)民收入6.96%。通過對產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益的分析，OPT3處理在節(jié)肥省工的基礎(chǔ)上，其產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益最高。

表6 不同施肥處理周年經(jīng)濟(jì)效益分析

注：馬鈴薯、春玉米、大白菜分別按當(dāng)時當(dāng)?shù)厥召弮r格2.00、1.60、0.80元/kg計算，肥料按當(dāng)時當(dāng)?shù)亓闶蹆rN=4.13元/kg，P2O5=5.9元/kg，K2O=6.6元/kg。

3 小結(jié)與討論

孔令郁等[6]研究發(fā)現(xiàn)，馬鈴薯的最佳氮磷鉀施用比例為1∶0.74∶1.41，平衡施肥既可以增加馬鈴薯產(chǎn)量，提高產(chǎn)品品質(zhì)。在本試驗中，OPT3處理在馬鈴薯季的氮磷鉀施肥比例為1∶0.67∶1.56，與孔令郁提出的馬鈴薯的最佳施肥比例最接近。另外，馬鈴薯是需鉀較多的作物，鉀對馬鈴薯的產(chǎn)量和品質(zhì)具有重要作用[7]。在本試驗中，春玉米季的磷鉀肥全部前移到馬鈴薯季使用，提高了馬鈴薯季鉀肥的用量，既增加了馬鈴薯的產(chǎn)量，又提高了薯塊重。王炳賢等[8]發(fā)現(xiàn)，春玉米苗期溫度較低對養(yǎng)分的吸收量很小，中期營養(yǎng)生長和生殖生長共同發(fā)育時期吸收量最大，因此要注重拔節(jié)期氮磷鉀肥的追施，本研究中的OPT3施肥處理，在春玉米季與農(nóng)民習(xí)慣施肥相比，省去了玉米種肥勞動力，只在拔節(jié)期一次性追肥，符合春玉米的需肥規(guī)律，與OPT1處理相比，產(chǎn)量雖然有所降低，但差異不顯著。張海濤[9]研究表明，每生產(chǎn)1000 kg大白菜大約需要從土壤中吸收氮肥0.8～2.6 kg、磷肥0.8～1.2 kg、鉀肥3.2～3.7 kg，吸收比例約為1.5∶0.5∶1.7，本研究中根據(jù)大白菜的需肥規(guī)律，選取的N、P2O5、K2O分別為210、90、225 kg/hm2的平衡施肥配方，結(jié)果表明：優(yōu)化施肥處理產(chǎn)量與農(nóng)民傳統(tǒng)施肥配方相比，平均增產(chǎn)5.27%。曉博[10]研究發(fā)現(xiàn)，大白菜在不同生育時期對養(yǎng)分的吸收量不同，在苗期到蓮作期吸收量只有總吸收量的10%左右，而在包心期的吸收量達(dá)到了近90%。在本研究中，在馬鈴薯和春玉米季施用的養(yǎng)分對于大白菜仍有一定的后效性，可以滿足大白菜在苗期的需肥要求，因此不需要在大白菜定苗期施用種肥，這種施肥模式與傳統(tǒng)施肥相比，既增加了大白菜的產(chǎn)量，又減少了追肥勞動力支出。

綜上可知，采用OPT3處理的施肥配方即春玉米季的磷鉀肥全部前移到馬鈴薯季使用，與傳統(tǒng)施肥相比，能夠增加馬鈴薯和大白菜的產(chǎn)量，對春玉米的產(chǎn)量降低不顯著，又由于馬鈴薯的市場價格較高，周年增加農(nóng)民收入9759.42元/hm2。此外，該施肥模式省去2次追肥的勞動力，達(dá)到了節(jié)本增效的目標(biāo)。因此，該統(tǒng)籌施肥模式在生產(chǎn)實(shí)踐中具有較大的推廣應(yīng)用價值。

[1] 郝旺林，梁銀麗，朱艷麗，等.農(nóng)田糧-菜輪作體系的生產(chǎn)效益與土壤養(yǎng)分特征[J].水土保持通報,2011，31(2):46-51.

[2] 趙勝利.施氮對玉米//馬鈴薯作物養(yǎng)分吸收和土壤硝態(tài)氮含量的影響[D].昆明：云南農(nóng)業(yè)大學(xué)，2015：1-3.

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(責(zé)任編輯：曾小軍)

Effects of Different Fertilization Modes on Yield and Economic Benefit of Typical Food Crop and Vegetable Rotation System

SHI Gui-fang1, YU Shu-hui1, ZHU Guo-liang1, DONG Hao1*,MOU Xiao-ling1, BI Jun1, XIA Guang-li1, SUN Guo-bo2

(1. Tai’an Academy of Agricultural Sciences in Shandong Province, Tai’an 271000, China;2. Mounttai Vocational and Technical College, Tai’an 271000, China)

Field plot experiment was carried out to study the effects of different fertilization modes on the yield and economic benefit of crops in potato-spring maize-Chinese cabbage rotation system. The results showed that the optimized fertilization mode OPT3(transferring the whole phosphorus and potassium fertilizer for spring maize to the production of potato) could not only save labor and fertilizer, but also acquire the highest yield and economic benefit. In comparison with the farmer’s fertilization method, the optimized fertilization mode OPT3enhanced potato yield by 6.15%, slightly decreased spring maize yield (P>0.05), increased Chinese cabbage yield by 6.85%, and improved the annual economic benefit by 9759.42 yuan/hm2. So transferring the whole phosphorus and potassium fertilizer for spring maize to potato production was the optimal fertilization method for potato-spring maize-Chinese cabbage rotation system.

Fertilization mode; Yield; Economic benefit; Potato; Spring maize; Chinese cabbage

2017-03-22

山東省泰安市科技發(fā)展計劃項目“糧菜輪作周年養(yǎng)分統(tǒng)籌技術(shù)研究應(yīng)用”。

史桂芳(1974—)，山東泰安人，高級農(nóng)藝師，主要從事植物營養(yǎng)、土壤改良及農(nóng)業(yè)環(huán)保等方面的研究。*通訊作者：董浩。

S344.15

A

1001-8581(2017)07-0086-04