京郊設(shè)施秋茬結(jié)球萵苣滴灌優(yōu)化施肥研究

趙青春 陳 娟* 廖 洪 陳素賢 趙凱麗 付玉翠 韓 寶谷星宇

（1 北京市土肥工作站，北京 100029；2 北京永盛園農(nóng)業(yè)種植中心，北京 101149；3 北京市房山區(qū)種植業(yè)技術(shù)推廣站，北京 102400；4 北京市昌平區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站，北京 102200）

結(jié)球萵苣（Lactuca sativaL.var.capitataL.）俗稱生菜，為菊科萵苣屬一年生或二年生草本植物，因其富含維生素、胡蘿卜素和微量元素等營(yíng)養(yǎng)成分深受人們喜愛（陳健 等，2014），是北京地區(qū)設(shè)施栽培的主要蔬菜之一。近年來北京市結(jié)球萵苣種植面積逐年增加，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2018 年播種面積達(dá)到3 733.3hm2，占北京市蔬菜總播種面積的10.5%（北京市統(tǒng)計(jì)局，2018）。

目前京郊結(jié)球萵苣生產(chǎn)上養(yǎng)分投入普遍過量，全生育期的氮磷鉀總養(yǎng)分投入量分別為972～1 276 kg·hm-2、801～1 144 kg·hm-2和635～864 kg·hm-2，氮磷鉀養(yǎng)分比例為1∶0.86∶0.67。其中化肥氮磷鉀養(yǎng)分投入量分別為220.0～407.0 kg·hm-2、91.4～170.0 kg·hm-2和54.3～252.0 kg·hm-2，氮磷鉀養(yǎng)分比例分別為1∶0.41∶0.49（葉芳芳，2016）。然而結(jié)球萵苣對(duì)氮磷鉀的養(yǎng)分吸收量分別為59.2～74.8kg·hm-2、16.3～20.6 kg·hm-2和115.0～1 462.0 kg·hm-2，京郊結(jié)球萵苣養(yǎng)分投入量遠(yuǎn)超出養(yǎng)分需求量，造成大量養(yǎng)分盈余（葉芳芳，2016）。過量施肥不僅浪費(fèi)資源，而且導(dǎo)致土壤退化、蔬菜產(chǎn)量和品質(zhì)降低（余海英 等，2006）。

針對(duì)上述施肥不合理問題，根據(jù)結(jié)球萵苣生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律和養(yǎng)分需求規(guī)律，進(jìn)行全生育期的養(yǎng)分調(diào)控是解決問題的關(guān)鍵（Chen et al.，2011）。孫治強(qiáng)等（2007）研究發(fā)現(xiàn)，過多施氮肥使萵苣產(chǎn)量下降；高寶云等（2018）研究表明大量元素水溶肥具有較好的增產(chǎn)提質(zhì)效果，且能適當(dāng)降低硝酸鹽含量；董燕等（2004）對(duì)西南地區(qū)露地萵苣進(jìn)行平衡施肥，能夠提高萵苣產(chǎn)量，改善品質(zhì)。

綜上所述，國(guó)內(nèi)對(duì)結(jié)球萵苣的水肥調(diào)控技術(shù)進(jìn)行了相關(guān)研究并取得了一定效果，但對(duì)設(shè)施水肥一體化條件下結(jié)球萵苣全生育期養(yǎng)分供應(yīng)研究報(bào)道較少。本試驗(yàn)研究了采用優(yōu)化施肥技術(shù)對(duì)結(jié)球萵苣產(chǎn)量、品質(zhì)、節(jié)肥效果、肥料利用效率及經(jīng)濟(jì)效益的影響，以期為基于全生育期施肥套餐的優(yōu)化施肥技術(shù)在結(jié)球萵苣上的合理應(yīng)用提供依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)京郊萵苣的優(yōu)質(zhì)、綠色、高效。

1 材料與方法

1.1 優(yōu)化施肥方案

基于結(jié)球萵苣各生育期養(yǎng)分吸收規(guī)律和吸收量進(jìn)行苗期、蓮座期和結(jié)球期肥料配方和肥料用量的優(yōu)化?？紤]到京郊春茬果菜上已施用大量有機(jī)肥，與果菜輪作條件下秋茬結(jié)球萵苣不推薦施用有機(jī)肥。根據(jù)秋茬目標(biāo)產(chǎn)量確定氮素需求總量，以氮素供應(yīng)目標(biāo)值表示不同來源的氮素供應(yīng)量。總的氮肥推薦量按照如下公式計(jì)算：氮素推薦施肥量=氮素供應(yīng)目標(biāo)值-土壤氮素礦化量-有機(jī)肥提供的氮素-灌溉水中的有效氮素（Fink &Scharpf，1993；張曉晟，2002；高杰云 等，2014）。磷鉀的推薦施肥量依據(jù)土壤肥力分級(jí)和作物養(yǎng)分帶走量“衡量監(jiān)控”方法（張福鎖 等，2009）。本試驗(yàn)設(shè)施結(jié)球萵苣施肥量按照目標(biāo)產(chǎn)量6 t·hm-2計(jì)算，N、P2O5、K2O 養(yǎng)分需求量分別為84 kg·hm-2、12 t·hm-2、96 t·hm-2。

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2019 年分別在房山弘科農(nóng)場(chǎng)、昌平金六環(huán)基地、通州永盛園基地開展，所用結(jié)球萵苣品種為射手101，由房山弘科農(nóng)場(chǎng)統(tǒng)一育苗；各試驗(yàn)點(diǎn)的栽培方式均為畦栽，種植密度為60 000株·hm-2，秋茬栽培9 月初定植，10 月底收獲。各試驗(yàn)點(diǎn)0～20 cm 土層土壤基本理化性狀如表1所示。

表1 各試驗(yàn)點(diǎn)供試土壤基本理化性狀

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)置3 個(gè)處理，分別為CK（空白對(duì)照），F(xiàn)P（農(nóng)民習(xí)慣施肥），OPT（優(yōu)化施肥），每處理3次重復(fù)。各試驗(yàn)點(diǎn)不同處理施肥情況見表2、3，昌平和通州試驗(yàn)點(diǎn)施肥量一致。各處理灌水制度一致，定植前灌水300～375 m3·hm-2；苗期灌水2次，每次120～150 m3·hm-2；蓮座期灌水2 次，每次150～180 m3·hm-2；結(jié)球期灌水2 次，每次150～180 m3·hm-2。

1.4 測(cè)定指標(biāo)與測(cè)定方法

產(chǎn)量測(cè)定：收獲時(shí)全小區(qū)測(cè)產(chǎn)，用電子天平稱量萵苣的質(zhì)量，記為生物產(chǎn)量；去除每個(gè)萵苣非食用部分后，用電子天平稱量萵苣的質(zhì)量，記為經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量。

表2 試驗(yàn)各處理不同時(shí)期施肥量

品質(zhì)測(cè)定：采收時(shí)每個(gè)小區(qū)隨機(jī)采集2 株結(jié)球萵苣，采用紫外分光光度法（NY/T 1279—2007）測(cè)定硝酸鹽含量。

節(jié)肥效果按照化肥N、P2O5、K2O 節(jié)肥效果進(jìn)行分析。

經(jīng)濟(jì)效益分析：肥料及結(jié)球萵苣的價(jià)格均按實(shí)際價(jià)格計(jì)算，商品有機(jī)肥價(jià)格為500 元·t-1，水溶肥單價(jià)為12 元·kg-1。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 軟件進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、作圖，用SAS 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對(duì)結(jié)球萵苣產(chǎn)量的影響

從表4 可以看出，3 個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)CK 生物產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量均最低，OPT 與FP 處理的生物產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量均無顯著差異。房山、昌平、通州3 個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)FP 處理的生物產(chǎn)量分別為73、59、76 t·hm-2，經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量分別為44、33、41t·hm-2；OPT 處理的生物產(chǎn)量分別為72、62、76 t·hm-2，經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量分別為44、34、42t·hm-2。試驗(yàn)結(jié)果表明優(yōu)化施肥OPT 處理在大幅減少肥料用量的條件下，與FP 相比產(chǎn)量不減，且表現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)。

表4 不同施肥處理對(duì)結(jié)球萵苣產(chǎn)量的影響

2.2 不同施肥處理對(duì)結(jié)球萵苣硝酸鹽含量的影響

硝酸鹽含量是衡量萵苣品質(zhì)的一項(xiàng)重要指標(biāo)（李會(huì)合和王正銀，2001）。如表5 所示，3 個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)不同施肥處理的硝酸鹽含量差異顯著，其中FP 處理最高，CK 最低。與FP 處理相比，OPT 處理由于減少了氮肥施用量（化肥純養(yǎng)分）34%～49%，顯著降低了結(jié)球萵苣硝酸鹽含量，房山、昌平、通州3 個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)分別降低了20%、14%和18%。

表5 不同施肥處理對(duì)結(jié)球萵苣硝酸鹽含量的影響

2.3 不同施肥處理對(duì)結(jié)球萵苣化肥節(jié)肥效果的影響

OPT 處理施肥根據(jù)作物養(yǎng)分需求規(guī)律設(shè)計(jì)，節(jié)肥效果顯著。圖1 表明，與FP 處理相比，房山試驗(yàn)點(diǎn)OPT 處理的化肥純養(yǎng)分N、P2O5、K2O 分別節(jié)約70、0、41 kg·hm-2，節(jié)肥率分別為34%、0、22%；昌平、通州試驗(yàn)點(diǎn)OPT處理的化肥純養(yǎng)分N、P2O5、K2O 分別節(jié)約100、5、72 kg·hm-2，節(jié)肥率分別為49%、22%、39%。

2.4 不同施肥處理對(duì)結(jié)球萵苣經(jīng)濟(jì)效益的影響

表6 不同施肥處理對(duì)結(jié)球萵苣經(jīng)濟(jì)效益的影響

從表6 可以看出，優(yōu)化施肥處理通過優(yōu)化施肥、降低肥料投入，實(shí)現(xiàn)了較高的經(jīng)濟(jì)效益。相比于FP 處理，房山、昌平、通州3 個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)OPT 處理均節(jié)省了有機(jī)肥用量30 t·hm-2，水溶肥用量分別減少315、436 kg·hm-2和436 kg·hm-2，施肥成本分別減少了18 780、20 232 元·hm-2和20 232元·hm-2；經(jīng)濟(jì)效益提高18 512、23 128 元·hm-2和24 011 元·hm-2，分別提高了14%、24% 和20%。與CK 相比，房山、昌平、通州3 個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)OPT 處理的經(jīng)濟(jì)效益分別增加21 840、14 219 元·hm-2和22 372 元·hm-2，增加17%、14%和18%；FP 處理與CK 相比，房山弘科農(nóng)場(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益增加3 328 元·hm-2，昌平金六環(huán)和通州永盛園分別減少8 909 元·hm-2和1 639 元·hm-2，減少9%和1%，這可能是由于昌平、通州試驗(yàn)點(diǎn)土壤肥力高，CK產(chǎn)量較高。

2.5 不同施肥處理對(duì)肥料偏生產(chǎn)力的影響

優(yōu)化施肥的OPT 處理降低了肥料用量，提高了肥料偏生產(chǎn)力，特別是氮肥和鉀肥偏生產(chǎn)力。與農(nóng)民習(xí)慣施肥的FP 處理相比，房山、昌平、通州3 個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的氮肥偏生產(chǎn)力分別提高了52.3%、100.0%、100.5%；磷肥偏生產(chǎn)力提高了-2.0%、29.0%、29.3%；鉀肥偏生產(chǎn)力提高了29.0%、69.9%、70.6%（表7）。

表7 不同施肥處理對(duì)肥料偏生產(chǎn)力的影響 kg·kg-1

3 討論

本試驗(yàn)優(yōu)化施肥采用系統(tǒng)整體性研究方法，優(yōu)化結(jié)球萵苣全生育期肥料用量，從而保證結(jié)球萵苣的產(chǎn)量和品質(zhì)。

優(yōu)化施肥處理在減少化肥用量的條件下，保證產(chǎn)量不降低。主要原因有以下幾點(diǎn)：①施肥過量已成為限制我國(guó)蔬菜產(chǎn)量和肥料利用率提高的主要因素（黃紹文 等，2017）。基于土壤養(yǎng)分狀況及作物養(yǎng)分需求規(guī)律為基礎(chǔ)的根層養(yǎng)分調(diào)控是保障作物產(chǎn)量、提高氮肥利用率的重要措施（高杰云 等，2014）。優(yōu)化施肥基于土壤養(yǎng)分狀況和作物養(yǎng)分需求特征，減少氮磷鉀總用量，保障了設(shè)施秋茬結(jié)球萵苣整個(gè)生育期的養(yǎng)分需求，與農(nóng)民習(xí)慣施肥處理相比，房山試驗(yàn)點(diǎn)優(yōu)化施肥處理的化肥純養(yǎng)分N、P2O5、K2O 分別節(jié)約70、0、41 kg·hm-2，昌平、通州試驗(yàn)點(diǎn)分別節(jié)約100、5、72 kg·hm-2。② 優(yōu)化不同時(shí)期肥料用量與氮磷鉀養(yǎng)分配比，滿足不同時(shí)期作物對(duì)氮磷鉀的需求。基肥肥料過量，尤其是設(shè)施蔬菜有機(jī)肥施用過量，已成為限制苗期蔬菜生長(zhǎng)、進(jìn)而影響蔬菜產(chǎn)量的主要因素。本試驗(yàn)基于目前設(shè)施萵苣有機(jī)肥施用現(xiàn)狀和土壤養(yǎng)分狀況，不施有機(jī)肥，減少基肥用量，避免了基肥用量高導(dǎo)致燒苗的現(xiàn)象，促進(jìn)了苗期蔬菜的生長(zhǎng)。基于不同時(shí)期作物養(yǎng)分需求特征，優(yōu)化施肥處理調(diào)控了不同時(shí)期設(shè)施萵苣氮磷鉀配比，養(yǎng)分的供應(yīng)更加符合設(shè)施萵苣生長(zhǎng)發(fā)育對(duì)養(yǎng)分的需求規(guī)律，可促進(jìn)全生育期對(duì)氮和磷的吸收。同時(shí)，由于優(yōu)化施肥處理施肥用量少、產(chǎn)量不降低，進(jìn)而導(dǎo)致優(yōu)化施肥處理肥料偏生產(chǎn)力高、經(jīng)濟(jì)效益高。

過量施肥不僅造成產(chǎn)量降低，肥料利用效率下降，肥料和資源的浪費(fèi)，還會(huì)引起蔬菜中硝酸鹽的積累，還能導(dǎo)致土壤次生鹽漬化、酸化以及環(huán)境污染，嚴(yán)重影響經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益（Zhu et al.，2005；Song et al.，2009；Guo et al.，2010；徐巖等，2011）。合理的養(yǎng)分調(diào)控管理能夠顯著降低蔬菜的硝酸鹽含量（張揚(yáng)，2019）。雷偉偉等（2019）在草莓上的研究結(jié)果表明優(yōu)化施肥能促進(jìn)草莓的緩苗和生長(zhǎng)，顯著提高產(chǎn)量，提升草莓品質(zhì)和經(jīng)濟(jì)效益。本試驗(yàn)結(jié)果表明，與農(nóng)民習(xí)慣施肥處理相比，優(yōu)化施肥處理能夠顯著降低設(shè)施秋茬結(jié)球萵苣硝酸鹽含量，降低了14%～20%。氮肥是影響硝酸鹽含量的重要因素，優(yōu)化施肥處理氮肥用量低是設(shè)施萵苣硝酸鹽含量下降的主要原因。研究表明，過量施氮不僅能使蔬菜產(chǎn)量降低，還能導(dǎo)致土壤硝態(tài)氮積累，引發(fā)土壤次生鹽漬化（郭文忠 等，2004）；隨著施氮量的不斷提高，蔬菜硝酸鹽含量不斷提高，施氮量每增加1kg·hm-2，大白菜硝酸鹽含量增加1.6mg·kg-1（李俊良 等，2003）。本試驗(yàn)中，與農(nóng)民習(xí)慣施肥處理相比，優(yōu)化施肥處理氮肥用量顯著降低，降幅為34%～49%，進(jìn)而導(dǎo)致結(jié)球萵苣硝酸鹽含量顯著下降。

以往關(guān)于結(jié)球萵苣施肥的研究多以優(yōu)化某一元素或配方為主，而對(duì)全生育期的作物綜合管理技術(shù)研究較少，因此根據(jù)作物生長(zhǎng)養(yǎng)分需求特征對(duì)結(jié)球萵苣全生育期進(jìn)行合理水肥調(diào)控，設(shè)計(jì)優(yōu)化施肥對(duì)保證結(jié)球萵苣產(chǎn)量、提升品質(zhì)和經(jīng)濟(jì)效益有重要作用。優(yōu)化施肥處理極大減少了肥料用量，調(diào)整了生育期氮磷鉀比例，滿足了結(jié)球萵苣生長(zhǎng)需求，最大化地發(fā)揮了肥料的生產(chǎn)潛力，符合綠色優(yōu)質(zhì)高效生產(chǎn)的要求。

4 結(jié)論

①基于不同時(shí)期結(jié)球萵苣的養(yǎng)分需求量設(shè)計(jì)的優(yōu)化施肥套餐，在保證產(chǎn)量不降低的條件下，與京郊農(nóng)民習(xí)慣施肥相比，顯著節(jié)省了肥料施用量?；始凁B(yǎng)分N、P2O5、K2O 分別節(jié)約70～100 kg·hm-2、0～5kg·hm-2、41～72 kg·hm-2；N、P2O5、K2O 節(jié)肥率分別為34%～49%、0～22%、22%～39%。

② 本試驗(yàn)條件下，與京郊農(nóng)民習(xí)慣施肥相比，優(yōu)化施肥顯著降低了結(jié)球萵苣硝酸鹽含量，降低了14%～20%，提升了設(shè)施結(jié)球萵苣品質(zhì)。

③本試驗(yàn)條件下，與京郊農(nóng)民習(xí)慣施肥相比，優(yōu)化施肥由于節(jié)省了肥料用量，顯著提高了肥料偏生產(chǎn)力及經(jīng)濟(jì)效益。氮肥偏生產(chǎn)力提高了52.3%～100.5%，磷肥偏生產(chǎn)力提高了-2.0%～29.3%，鉀肥偏生產(chǎn)力提高了29.0%～70.6%，經(jīng)濟(jì)效益增加14%～24%。