養(yǎng)分管理對生菜生物量與硝酸鹽含量影響

夏體淵，張彩仙，年耀萍，高志文，達(dá)良俊，陳澤斌

(1.昆明學(xué)院農(nóng)學(xué)院，云南 昆明 650214；2.云南省高校特色生物資源開發(fā)與利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南 昆明 650214；3.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院科研管理處，云南 昆明 650205；4.西南林業(yè)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，云南 昆明 650224；5.華東師范大學(xué)生態(tài)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，上海 200062；6.云南省高校生物炭工程研究中心，云南 昆明 650214)

養(yǎng)分管理對生菜生物量與硝酸鹽含量影響

夏體淵1,2，張彩仙3，年耀萍4*，高志文5，達(dá)良俊5，陳澤斌6

(1.昆明學(xué)院農(nóng)學(xué)院，云南 昆明 650214；2.云南省高校特色生物資源開發(fā)與利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南 昆明 650214；3.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院科研管理處，云南 昆明 650205；4.西南林業(yè)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，云南 昆明 650224；5.華東師范大學(xué)生態(tài)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，上海 200062；6.云南省高校生物炭工程研究中心，云南 昆明 650214)

【目的】為了研究養(yǎng)分管理對生菜生物量與硝酸鹽含量影響?！痉椒ā恳缘岢亓饔驎x寧縣上蒜鄉(xiāng)田間試驗(yàn)的9個典型處理為基礎(chǔ)，分析了生菜硝酸鹽含量的變化，探索在不同施肥狀況下，地上、地下部分生物量間的關(guān)系?！窘Y(jié)果】試驗(yàn)結(jié)果表明,地上生物量在T5(N405P120K300)處理時達(dá)到最大，地上、地下生物量之比在9～17；硝酸鹽含量除T7(N270P60K300)外，其余處理均超過3000 mg/kg，污染等級均為四級；在滇池流域生菜對氮施肥量需求不高，當(dāng)?shù)┓柿繛?35 kg/hm2，磷施肥量為120 kg/hm2時，生菜地上生物量較高，且地上、地下生物量之比較大；無論任何處理生菜硝酸鹽的含量都較高。【結(jié)論】說明當(dāng)?shù)赝寥篮凸喔人亢芨?，?yīng)減少氮肥的施用；控制氮肥施用，合理進(jìn)行氮磷配比，是提高蔬菜品質(zhì)，控制滇池農(nóng)業(yè)面源污染的重要途徑。

養(yǎng)分; 生菜; 生物量; 硝酸鹽

【研究意義】滇池流域的蔬菜花卉集約化生產(chǎn)是中國化肥用量最高的生產(chǎn)之一，也是中國水污染和富營養(yǎng)化最嚴(yán)重的地區(qū)之一[1]。隨著農(nóng)業(yè)的集約化發(fā)展、耕作方式的改變以及土地利用率的提高，化肥的使用量也隨之增加，導(dǎo)致土壤鹽堿化，經(jīng)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，滇池流域已成為國內(nèi)最大花卉、蔬菜基地，化肥施用量達(dá)到(純氮)18 000 kg/hm2/年[2]。施肥量遠(yuǎn)超過平均化肥使用量(純氮)5625 kg/hm2年[3-4]。隨著農(nóng)戶在蔬菜種植過程中進(jìn)行頻繁的化肥投入，造成土壤、地下水的硝酸鹽污染，進(jìn)而通過食物鏈富集到動、植物食品中[5]。因此，探索不同營養(yǎng)控制對蔬菜生物量和硝酸鹽含量的影響，不僅能夠改善蔬菜質(zhì)量，還可以改善土壤質(zhì)量，減少肥料流失對滇池富營養(yǎng)化的影響，取得環(huán)境與經(jīng)濟(jì)雙贏的效果。【前人研究進(jìn)展】目前，國內(nèi)外對蔬菜硝酸鹽的研究主要集中在食用后對人體的影響，以此為基礎(chǔ)，對不同地區(qū)的蔬菜進(jìn)行質(zhì)量測評[6]；生物量方面，國外學(xué)者進(jìn)行了許多諸如不同施肥配比、不同施肥方式的試驗(yàn)，研究不同施肥對蔬菜生物量的影響[7-8]。國內(nèi)學(xué)者則進(jìn)行了許多關(guān)于不同施肥量對蔬菜硝酸鹽含量影響的研究，結(jié)果表明，隨著施肥量的增加，蔬菜硝酸鹽的含量也隨之增加，并且單施化肥處理的蔬菜比施用有機(jī)肥和有機(jī)～無機(jī)肥配施的蔬菜硝酸鹽含量高[9-11]。氮肥施用量對蔬菜產(chǎn)量的研究結(jié)果表明，施用一定量的氮肥，可以增加蔬菜的產(chǎn)量，然而，一旦氮肥施用量超過一定限度，其作用就會大大降低，甚至引起蔬菜的減產(chǎn)，產(chǎn)生“燒苗”現(xiàn)象，威脅作物生長[12]?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】國內(nèi)眾多學(xué)者對菠菜、小白菜等蔬菜進(jìn)行了相關(guān)研究，而滇池流域不同養(yǎng)分管理對生菜硝酸鹽及生物量有何影響，研究報(bào)道甚少。【擬解決的關(guān)鍵問題】文章以滇池流域農(nóng)田實(shí)驗(yàn)中對生菜種植過程中進(jìn)行養(yǎng)分管理為基礎(chǔ)，分析不同施肥情況對生菜硝酸鹽及生物量的影響，旨在為生菜高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)提供理論依據(jù)，同時，為緩減滇池流域農(nóng)業(yè)面源污染的氮、磷污染負(fù)荷提供必要的實(shí)踐基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試蔬菜為生菜(LactucasativaL.)即葉用萵苣，屬菊科萵苣屬，散葉型早熟品種，生長速度快，半直立，耐高溫，抗病，抗蟲性好。

1.2 供試土壤

試驗(yàn)地位于滇池流域的昆明市晉寧縣上蒜鄉(xiāng)，酸性紅壤，土壤母質(zhì)為湖積物，質(zhì)地為粘壤，地下水位大約50 cm。土壤的基礎(chǔ)肥力見表1。

1.3 試驗(yàn)方法

以15 m2為一小區(qū)進(jìn)行試驗(yàn)，每個小區(qū)栽種220株，株行距為30 cm×20 cm。試驗(yàn)分為9個處理，分別為T1～T9，其中T1為空白試驗(yàn)、T4為當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶習(xí)慣施肥水平，其余處理按照農(nóng)業(yè)部測土配方施肥技術(shù)規(guī)范中“3414”方案進(jìn)行，3次重復(fù)。作物大田生長時間為35 d，不施基肥，第1次施肥在定植后9 d，第2次施肥于定植后22 d，施肥方式為兌水澆施(表2)。

收獲時在每個小區(qū)內(nèi)分別隨機(jī)選取10株樣株，測量單株的地上長、總長、總重、地上重、地下重。對每個小區(qū)進(jìn)行植株樣的采集后，取鮮樣使用德國 Merck RQflex2 型反射儀測定。測試前用標(biāo)準(zhǔn)試條校準(zhǔn)儀器[13-14]。

表1 供試土壤基本性質(zhì)

表2 試驗(yàn)處理

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用OriginPro7.0和Excel2003進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同養(yǎng)分管理對生菜地上、地下生物量的影響

由表3可以看出，T2(N0P120K300)～T5(N405P120K300)處理隨著氮素的增加，地上生物量呈現(xiàn)出先減少后增加，在T5(N405P120K300)處理時達(dá)到最大值，同時，T2(N0P120K300)～T5(N405P120K300)處理較其他處理地上生物量處于較高的水平。T6(N270P0K300)、T7(N270P60K300)、T4(N270P120K300)、T8(N270P180K300)處理，在氮素施用量一定的條件下，隨著磷素施用量的增加，地上生物量呈先減后增的趨勢。從T5(N405P120K300)～T9(N135P60K300)處理地上生物量出現(xiàn)持續(xù)降低趨勢。而T1(CK)～T9(N135P60K300)處理，無論是隨著氮素施用量的增加還是磷的增加，地下生物量都是先增后降，呈折線往復(fù)形式，在T2(N0P120K300)處理得到最大值。隨著氮磷施用量的增加，生菜地上、地下生物量的比值也在9～17波動，這說明不同施肥條件下，地上、地下生物量的相對增長速率不同。生菜地上生物量的多少與施氮肥的多少沒有直接聯(lián)系，這可能是由于滇池流域澆灌水都是受嚴(yán)重污染的滇池水，其中含有大量的氮磷和重金屬，同時土壤本底值養(yǎng)分含量較高，對蔬菜的的生長影響較大。

2.2 不同養(yǎng)分管理對生菜硝酸鹽含量的影響

從表4可以看出，本試驗(yàn)處理的結(jié)果T1(CK)-T9(N135P60K300)生菜硝酸鹽的含量都較高，T2(N0P120K300)、T3(N135P120K300)、T5(N405P120K300)、T7(N270P60K300)、T9(N135P60K300)處理的硝酸鹽含量都明顯高于其他處理。T2(N0P120K300)-T5(N405P120K300)處理隨著氮肥施用量的增加也有所提高，T3(N135P120K300)、T5(N405P120K300)、T9(N135P60K300)處理的硝酸鹽含量基本處于同一水平。對生菜各處理的硝酸鹽含量進(jìn)行分級，除T7(N270P60K300)處理的硝酸鹽含量高于國家限量標(biāo)準(zhǔn)外，其余都低于國家限量標(biāo)準(zhǔn)。

表3 不同養(yǎng)分管理生菜的生物量

表4 不同營養(yǎng)管理生菜的硝酸鹽含量

注：“*”代表超出范圍；“√”代表≤3000 mg/ kg，“×”代表gt;3000 mg/kg。

Note: ‘*’ standed for out of range; ‘√’standed for ≤ 3000 mg/kg, ‘×’ standed for gt; 3000 mg/kg.

3 討 論

3.1 養(yǎng)分管理對生菜產(chǎn)量的影響

T2(N0P120K300)～T5(N405P120K300)處理未通過氮單因素控制，T5(N405P120K300)處理，地上生物量達(dá)到最大值，4個處理并未出現(xiàn)明顯的隨著氮素增加地上生物量也隨之增加的現(xiàn)象，這可能是由于肥料的大量施用導(dǎo)致土壤本底值較高；其次是在設(shè)施農(nóng)業(yè)的條件下，需要大量灌溉水，而灌溉水源是水質(zhì)為劣五類的滇池污染水源，屬于污水灌溉[15]，污水中含有較豐富的N、P、K、Cu、Zn等，能為作物提供多種營養(yǎng)元素，在一定范圍內(nèi)使作物增產(chǎn)[16]。T2(N0P120K300)處理產(chǎn)量較高可能是因?yàn)槭┾浄屎螅龠M(jìn)了蔬菜對氮、磷元素的吸收[17]。而T3(N135P120K300)、T4(N270P120K300)處理由于在土壤養(yǎng)分本底值較高狀況下，施用氮肥后改變了土壤pH，妨礙了作物根系對水的吸收，從而影響植株生長[10]，導(dǎo)致地上生物量減少，出現(xiàn)產(chǎn)量下降的趨勢。在磷單因素控制的處理中，即T6(N270P0K300)～T8(N270P180K300)及T4(N270P120K300)，地上、地下生物量均呈現(xiàn)出先降再升最后又降的趨勢。相關(guān)研究表明[17]，磷素對生菜生物量的影響沒有氮素的影響大，這是因?yàn)榈侵参锷钪芯哂刑厥庖饬x的一種重要營養(yǎng)元素，其超過一定量后會引起生物量的減少。在對小青菜[18]、小白菜[19]、菠菜[20]的研究中也得到了相同的結(jié)論，只是各類蔬菜之間的耐受性范圍不同。從地上生物量與地下生物量的比值來看，不同氮、磷的配比，會使得地上、地下生物量相對增長率差異很大，比值有波動，也就相當(dāng)于每單位地下生物量所能承載的地上生物量能力不同。本試驗(yàn)中，T3(N135P120K300)處理在獲得較高的地上生物量的同時，地下生物量承載力也較高，也符合投加較低施肥量的要求。因此，只有投入適當(dāng)?shù)酿B(yǎng)分配比，才能使二者都有較好的增長率，獲得較高產(chǎn)的同時，肥料利用率較高，減少化肥的流失和對環(huán)境的污染[21-22]。

3.2 養(yǎng)分管理對生菜硝酸鹽積累的影響

研究表明，大量施用氮肥在提高農(nóng)作物產(chǎn)量的同時，會導(dǎo)致蔬菜硝酸鹽含量嚴(yán)重超標(biāo)[21]，特別是在單施無機(jī)肥的條件下，比不施肥處理高了23.8倍、比有機(jī)-無機(jī)肥料配施高了3.67倍[9]。也有一些研究表明適量磷肥并沒有降低硝酸鹽的含量[23-24]。本實(shí)驗(yàn)得出，當(dāng)?shù)资┓柿繛門2(N0P120K300)處理時，生菜地上生物量較高，同時硝酸鹽含量也較低，表明控制氮磷的合理配施只是有效降低硝酸鹽含量的一個重要方面，除此之外，還要考慮當(dāng)?shù)氐耐寥辣镜字岛凸喔人|(zhì)，特別是在像滇池流域等有嚴(yán)重水污染的地區(qū)，污水中所含大量氮磷化合物在土壤微生物的作用下，會轉(zhuǎn)化為硝酸鹽和磷酸鹽[17]。

3.3 設(shè)施條件下蔬菜生產(chǎn)的建議

試驗(yàn)結(jié)果表明，在用氮量相同的條件下，磷肥的遞增對蔬菜地上生物量的增加并不明顯，可見當(dāng)P120時施磷量已能滿足作物的正常生長需要，繼續(xù)增加磷肥的施用量并不能達(dá)到增產(chǎn)的效果，因此，可繼續(xù)按當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的習(xí)慣施肥，進(jìn)行磷素養(yǎng)分管理；冬季蔬菜少施氮肥，冬季氣溫低、光照弱、硝酸鹽還原酶活性下降，容易積累硝酸鹽；控制氮肥用量，本地區(qū)灌溉水富營養(yǎng)情況嚴(yán)重，氮肥用量應(yīng)控制在135 kg/hm2以內(nèi)，其中70 %～80 %作為基肥，20 %～30 %作為追肥。

4 結(jié) 論

對氮磷敏感的蔬菜，氮磷用量不足或過量都會導(dǎo)致生物量的減少，而生菜屬于氮磷敏感型蔬菜[4]。通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，污水灌溉時，生菜生物量隨著氮磷施用量的增加無顯著增加，但磷鉀肥對地下生物量的增產(chǎn)作用明顯。此外，試驗(yàn)結(jié)果表明，在滇池流域，生菜對氮施用量需求不高，氮施用量為135 kg/hm2，磷施用量為120 kg/hm2時，生菜地上生物量較高，且地上、地下生物量之比較大。導(dǎo)致生菜硝酸鹽積累的重要因素是氮肥的過量投入，這也是大多數(shù)葉菜類蔬菜生產(chǎn)中存在的嚴(yán)重問題。該試驗(yàn)中，無論采用何種處理，生菜硝酸鹽的含量均較高，這說明葉菜類蔬菜的硝酸鹽積累能力很強(qiáng)。在目前的習(xí)慣施肥用量下，應(yīng)降低因常年施用化肥土壤富集大量氮磷營養(yǎng)元素，緩減對農(nóng)業(yè)面源污染造成的負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、社會的協(xié)調(diào)發(fā)展。

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(責(zé)任編輯 王家銀)

EffectofNutritionManagementonAbovegroundBiomass,UndergroundBiomassandNitrateAccumulationinLettuce

XIA Ti-yuan1,2, ZHANG Cai-xian3, NIAN Yao-ping4*, GAO Zhi-wen5，DA Liang-jun5, CHEN Ze-bin6

(1.College of Agriculture, Kunming University, Yunnan Kunming 650214, China; 2.Key Laboratory of Special Biological Resource Development and Utilization of Universities in Yunnan Province, Yunnan Kunming 650214, China; 3.Science and Technological Division, Yunnan Academy of Agricultural Sciences, Yunnan Kunming 650231, China; 4.Environmental Science and Engineering College, Sourthwest Forestry University, Yunnan Kuming 650224, China; 5.Ecology and Environmental Science College, East China Normal University, Shanghai 200062, China; 6.Engineering Research Center for Biochar of High Education in Yunnan Province, Yunnan Kunming 650214, China)

【Objective】The study aims to study the effects of nutrition management on aboveground biomass, underground biomass and nitrate accumulation in lettuce, 【Method】Nitrate accumulation of lettuce and the relationship between above-biomass and below-biomass were investigated in 9 typical field experiments in Shang Suan Village, Jin Ning County, Dian Chi Area. 【Result】The max above-biomass appeared in T5(N405P120K300) and the ratio of above-biomass and below-biomass is from 9 to 17.The nitrate content were over 3000 mg/kg except T7(N270P60K300), and all of their contamination levels were Lv.4. Lettuce in Dian Chi Area didn’t demand too much N. The above-biomass was higher, and the ratio between above-biomass and below-biomass was bigger when the use of N was 13 kg/hm2and P was 120 kg/hm2. No matter how many fertilization treated to the lettuce the content of nitrate was high. 【Conclusion】It meant the N in irrigated water and soil was high, too. Less N should be applied to. It was a highly significant way to control the agriculture area-source pollution of Dian Chi and the quality of vegetable with N controlled, matched up with high usage of fertilizer.

Nutrition management； Lettuce；Biomass；Nitrate

Q948

A

1001-4829(2017)11-2552-05

10.16213/j.cnki.scjas.2017.11.028

2017-01-26

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41361056)；昆明學(xué)院“人才引進(jìn)項(xiàng)目”(YJL14005)；云南省高校優(yōu)勢特色重點(diǎn)學(xué)科(生態(tài)學(xué))建設(shè)項(xiàng)目(05000511311)；云南省特色生物資源開發(fā)與利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金項(xiàng)目(GXKJ201631)

夏體淵(1978-)，男，云南宣威人，博士，副研究員，主要從事山區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究工作，E-mail: 149162175@qq.com，*為通訊作者：年耀萍，E-mail: nyp230@126.com。