不同輪作施肥模式對(duì)菜田作物產(chǎn)量及養(yǎng)分吸收的影響

張立成，李 娟 ，章明清，姚建族

（1. 福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所，福建 福州 350013；2. 永春縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站，福建 永春 362600）

0 引言

【研究意義】蔬菜是我國(guó)近二、三十年快速發(fā)展起來(lái)的經(jīng)濟(jì)作物。在我國(guó)南方地區(qū)，為克服連作障礙，蔬菜和水稻輪作是普遍實(shí)行的耕作制度。進(jìn)一步優(yōu)化菜田輪作施肥模式，利用不同作物對(duì)養(yǎng)分吸收強(qiáng)度以及時(shí)空差異性，減少菜田養(yǎng)分過(guò)度盈余和流失[1]，對(duì)促進(jìn)蔬菜產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。【前人研究進(jìn)展】自20世紀(jì)中后期我國(guó)開(kāi)始大量使用化肥以來(lái)，在蔬菜生產(chǎn)過(guò)程中，菜農(nóng)為追求更高蔬菜產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益，盲目提高化肥施用量，尤其是蔬菜施肥過(guò)程中氮肥施用量普遍過(guò)高[2-3]。菜田過(guò)量施肥導(dǎo)致土壤殘留養(yǎng)分增加，氮、磷流失風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)上升。易引發(fā)農(nóng)業(yè)面源污染現(xiàn)象[4]，李盟軍[5]等對(duì)菜田連續(xù)3年的定位監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，菜農(nóng)習(xí)慣施肥導(dǎo)致總氮年徑流流失量占氮肥投入量的14%。眾多的研究表明，菜稻輪作能夠維持土壤養(yǎng)分平衡，改善土壤微生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)作物養(yǎng)分吸收和提高產(chǎn)量水平[6-7]。姚金玲等[8]在洱海地區(qū)采用蠶豆-水稻輪作種植模式的總氮、總磷徑流流失量分別為2228.10 g·hm-2和644.40 g·hm-2，小于其他種植模式。章明清等研究蔬菜和水稻輪作可以有效減輕蔬菜地土壤養(yǎng)分的過(guò)度積累，提高肥料利用效率[9]。朱蕓[10]研究表明，油-稻體系水稻產(chǎn)量較麥-稻體系增產(chǎn)5.9%。周昱磊等[11]研究表明在優(yōu)化施磷方式下水稻－榨菜輪作模式的水稻產(chǎn)量最高，其次是水稻-小麥輪作，而水稻-閑田輪作模式最低。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外長(zhǎng)期定位試驗(yàn)表明，施肥是提高土壤肥力和維持農(nóng)業(yè)可持續(xù)生產(chǎn)的基礎(chǔ)，肥料利用效率是衡量農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)性的一項(xiàng)重要指數(shù)[12-14]。為提高化肥利用效率，促進(jìn)作物高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，相關(guān)學(xué)者提出了合理輪作和優(yōu)化養(yǎng)分管理的諸多技術(shù)措施[15-18]?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】目前，關(guān)于輪作施肥模式對(duì)作物產(chǎn)量和養(yǎng)分吸收的長(zhǎng)期影響，大多集中在大田作物上，對(duì)于菜田不同輪作施肥模式的相關(guān)研究還鮮見(jiàn)報(bào)道?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】本研究以菜田不同輪作施肥模式的連續(xù)6年定位田間試驗(yàn)為研究對(duì)象，探討菜-菜-稻輪作與菜-菜-菜輪作體系結(jié)合不同施肥模式對(duì)輪作周年內(nèi)各季作物產(chǎn)量變化及養(yǎng)分吸收的影響，旨在為當(dāng)?shù)夭颂镙喿黧w系和養(yǎng)分管理提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)概況

試驗(yàn)于2013年9月至2019年12月在福建省永春縣五里街鎮(zhèn)埔頭村輪作耕種定位點(diǎn)進(jìn)行蔬菜和水稻輪作試驗(yàn)。試驗(yàn)地屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，年均降雨量1200至1400 mm，年均溫度24 ℃左右。試驗(yàn)地土壤類(lèi)型為赤紅壤，質(zhì)地為黏質(zhì)土。試驗(yàn)開(kāi)始前測(cè)得的基礎(chǔ)土壤含量為：有機(jī)質(zhì)含量19.96 g·kg-1、全氮2.25 g·kg-1、全磷1.31 g·kg-1、 全鉀27.86 g·kg-1、堿解氮107.73 mg·kg-1、 有效磷60.35 mg·kg-1、 速效鉀116.00mg·kg-1、土壤pH 5.54。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)地為一矩形田塊，長(zhǎng)26 m，寬9 m，將其分成12個(gè)試驗(yàn)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)長(zhǎng)5 m，寬2.8 m，小區(qū)之間采用水泥田埂隔開(kāi)，小區(qū)外設(shè)有灌溉排水溝。試驗(yàn)地四周設(shè)有1 m寬隔離保護(hù)行。試驗(yàn)地設(shè)有菜-菜-稻（芥菜-四季豆-水稻）、菜-菜-菜（芥菜-四季豆-豇豆）2種輪作方式，并采用推薦和習(xí)慣2種施肥處理，各個(gè)試驗(yàn)處理施肥量如表1所示。每個(gè)試驗(yàn)處理設(shè)有3個(gè)重復(fù)按隨機(jī)分組布置于試驗(yàn)小區(qū)中。每個(gè)年度各季作物的供試品種均保持為同一品種，以消除試驗(yàn)過(guò)程中品種的差異影響。推薦施肥模式：基于肥料效應(yīng)函數(shù)結(jié)合基礎(chǔ)土壤肥力水平的推薦方法。習(xí)慣施肥模式：施肥量依據(jù)當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶(hù)施肥習(xí)慣而定。2種施肥方式的肥料類(lèi)別均為氮肥施用尿素（N 46%）、磷肥施用過(guò)磷酸鈣（P2O512%）、鉀肥施用氯化鉀（K2O 60%）。每季作物所施的磷肥全部做基肥，氮、鉀肥則分基肥（占施肥量40%）和追肥（占施肥量60%）施用。四季豆和豇豆氮鉀素追肥分2次施用，每次占施肥量的30%；芥菜氮鉀素追肥分3次施用，每次占施肥量的20%；水稻氮素追肥分2次施用，分蘗肥占施用量的50%，穗肥占施用量的10%，鉀素追肥為1次施用施肥量的60%。

表1 一年三熟制輪作施肥定位試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案Table 1 Experimental design of 3-crops rotation and fertilization on vegetables and/or rice

1.3 采樣方法

試驗(yàn)于每個(gè)輪作周年內(nèi)采集每季作物的植株、果實(shí)樣品。植株樣品采集方式：作物收獲后在每個(gè)小區(qū)隨機(jī)采集植株樣品鮮重約500 g帶回實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)分析。果實(shí)樣品采集方式：四季豆和豇豆的結(jié)實(shí)期長(zhǎng)達(dá)一個(gè)月左右，因此采用分批次采集每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)果實(shí)樣品；芥菜和水稻作物的果實(shí)均為成熟后一次性采收。植株生物量采集測(cè)定方式：作物收獲后稱(chēng)量各個(gè)試驗(yàn)小區(qū)的植株鮮重，并通過(guò)測(cè)定其樣品含水量計(jì)算植株干重。

1.4 檢測(cè)項(xiàng)目與方法

植物樣品采用H2SO4-H2O2法消解，分別測(cè)定根系、植株、果實(shí)的氮、磷、鉀含量。植株樣品氮、磷、鉀含量的測(cè)定方法參照鮑士旦編著的《土壤農(nóng)化分析》[19]。植株樣品前處理方法：將采集的樣品放置鼓風(fēng)烘箱內(nèi)，在105 ℃下殺青30 min，然后在75 ℃下烘24 h。四季豆和豇豆產(chǎn)量測(cè)定方法：作物成熟期采用分批次采集果實(shí)，累加后計(jì)算該季作物的總產(chǎn)量。芥菜產(chǎn)量測(cè)定方法：作物成熟后一次性采收芥菜葉片稱(chēng)其鮮重作為芥菜產(chǎn)量。水稻產(chǎn)量測(cè)定方法：作物成熟后一次性采收濕谷重，然后將谷粒曬干并稱(chēng)其干重作為水稻產(chǎn)量。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2016軟件整理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用Matlab 2015b軟件對(duì)各處理之間進(jìn)行差異顯著性分析（Ducan’s 新復(fù)極差法進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)）。產(chǎn)量變異系數(shù)=試驗(yàn)多年產(chǎn)量標(biāo)準(zhǔn)差/試驗(yàn)多年產(chǎn)量平均值。植株與果實(shí)的氮（磷、鉀）養(yǎng)分吸收量 （kg·hm-2） =干物質(zhì)重 × 氮（磷、鉀）養(yǎng)分含量。作物吸收氮（磷、鉀）養(yǎng)分利用效率=果實(shí)氮（磷、鉀）養(yǎng)分吸收量/（植株+果實(shí)）氮（磷、鉀）養(yǎng)分吸收量×100%。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同輪作施肥模式對(duì)作物產(chǎn)量的影響

試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)了2014—2019年的不同輪作施肥處理各季供試作物的年度產(chǎn)量動(dòng)態(tài)如圖1所示。通過(guò)各個(gè)試驗(yàn)處理第一季和第二季作物產(chǎn)量動(dòng)態(tài)圖1-a與圖1-b可知：2014年至2016年各個(gè)處理四季豆和芥菜產(chǎn)量均呈下降趨勢(shì)。2016年T1、T2、T3、T4處理四季豆產(chǎn)量比2014年分別下降32.44%、32.85%、16.91%、36.25%，芥菜產(chǎn)量比2014年分別下降27.70%、50.65%、55.35%、57.34%。2016—2019年T1、T3處理產(chǎn)量逐漸上升并趨于平穩(wěn)，T2、T4處理產(chǎn)量上升后又呈下降變化趨勢(shì)。2017、2018、2019年四季豆產(chǎn)量T1處理比2016年分別增加35.61%、37.24%、32.20%，T3處理比2016年分別增加34.20%、32.33%、32.61%，T2處理比2016年分別增加41.72%、4.02%、5.76%，T4處理比2016年分別增加68.23%、30.86%、29.60%。第一季和第二季作物產(chǎn)量總的變化趨勢(shì)為T(mén)1、T3處理分別高于T2、T4處理。經(jīng)過(guò)連續(xù)3年試驗(yàn)后T1、T3處理產(chǎn)量比較穩(wěn)定，而T2、T4處理出現(xiàn)下降趨勢(shì)。圖1-c是第三季供試作物水稻產(chǎn)量的動(dòng)態(tài)變化，從圖中可知2014年至2019年水稻產(chǎn)量整體上處于上升趨勢(shì)，T1處理產(chǎn)量均要高于T3處理。T1、T3處理水稻產(chǎn)量2016年比2014年分別增加14.22%、18.16%，2019年比2014年分別增加10.62%、20.33%。圖1-d是第三季供試作物豇豆的產(chǎn)量動(dòng)態(tài)變化，從圖中可知2014年至2019年豇豆產(chǎn)量逐步下降，T2處理產(chǎn)量均要高T4處理。T2、T4處理水稻產(chǎn)量2016年比2014年分別下降21.25%、22.73%，2019年比2014年分別增加69.47%、65.35%。試驗(yàn)中第一季和第二季作物采用推薦施肥處理的產(chǎn)量較為平穩(wěn)，而習(xí)慣施肥處理的產(chǎn)量則呈現(xiàn)下降變化。通過(guò)連續(xù)6年的作物產(chǎn)量結(jié)果可知，雖然受降雨、氣候環(huán)境等因素的影響，各季作物產(chǎn)量具有年際變化波動(dòng)，但是年度產(chǎn)量動(dòng)態(tài)仍能體現(xiàn)出不同輪作施肥處理之間的產(chǎn)量變化趨勢(shì)。

圖1 不同輪作施肥模式下四季豆、芥菜、早稻和豇豆的年度產(chǎn)量動(dòng)態(tài)Fig. 1 Annual yields of kidney beans, mustard green, rice, and cowpeas under treatments

表2根據(jù)6個(gè)年度內(nèi)各處理3次重復(fù)的試驗(yàn)結(jié)果，分別對(duì)四季豆、芥菜、早稻和豇豆產(chǎn)量進(jìn)行方差分析和多重比較。結(jié)果表明，不同輪作施肥模式之間四季豆、芥菜、豇豆產(chǎn)量差異極顯著，水稻產(chǎn)量差異顯著。相同輪作方式不同施肥模式各季作物的6年平均產(chǎn)量比較：菜-菜-稻輪作體系下，推薦施肥模式（T1）處理的四季豆、芥菜和早稻產(chǎn)量比習(xí)慣施肥模式（T3）處理分別增產(chǎn)9.07%、7.77%和8.43%；菜-菜-菜輪作體系下，推薦施肥模式（T2）處理的四季豆、芥菜和豇豆產(chǎn)量比習(xí)慣施肥模式（T4）平均分別增產(chǎn)7.24%、-0.88%和7.54%。2種施肥模式下不同輪作體系各季作物產(chǎn)量的變異系數(shù)顯示，菜-菜-稻輪作處理的四季豆和芥菜產(chǎn)量變異系數(shù)平均值分別為9.30%和25.89%，菜-菜-菜輪作則分別為16.94%和34.70%。通過(guò)對(duì)變異系數(shù)的分析結(jié)果表明，四季豆和芥菜產(chǎn)量在菜-菜-稻輪作體系中具有較好的穩(wěn)定性。

表2 不同輪作施肥模式對(duì)供試作物產(chǎn)量的影響Table 2 Effect on crop yield under treatments

2.2 不同輪作施肥模式對(duì)作物氮、磷、鉀養(yǎng)分含量的影響

表3為2014年至2019年測(cè)得的不同輪作施肥模式各季作物果實(shí)和莖葉中氮、磷、鉀含量。第一季作物四季豆中氮、磷、鉀含量各處理相比較：T1處理果實(shí)氮含量4.28%，顯著大于T2、T3處理；T1處理植株中氮含量2.33%顯著小于T2、T3、T4處理；T1、T2、T3、T4處理果實(shí)與植株中磷含量均無(wú)顯著差異；T1處理果實(shí)鉀含量3.10%顯著大于T2、T3處理。T2處理植株鉀含量2.42%顯著大于T1、T3、T4處理。第二季作物芥菜中氮、磷、鉀含量各處理相比較：T1、T2、T3、T4處理植株的氮含量和磷含量各處理之間無(wú)顯著差異；T4處理鉀含量5.19%顯著高于T1、T2、T3處理。第三季作物水稻中氮、磷、鉀含量T1與T3處理相比較：T1處理水稻籽粒中氮含量1.53%顯著大于T3處理1.42%，植株中氮含量T1與T3處理無(wú)顯著差異；水稻籽粒中磷含量0.31%T1小于T3處理0.38%，鉀含量1.03%小于T3處理1.12%。第三季作物豇豆中氮、磷、鉀含量T2與T4處理相比較：豇豆籽粒氮、磷含量T2與T4處理無(wú)顯著差異；T2處理豇豆籽粒鉀含量2.89%顯著大于T4處理1.93%。

表3 2014至2019年不同輪作施肥處理各季作物氮、磷、鉀平均含量（單位：%）Table 3 Average N, P, and K contents of vegetables/rice under treatments, 2014-2019

2.3 不同輪作施肥模式對(duì)輪作周期內(nèi)各季作物吸收氮、磷、鉀養(yǎng)分利用效率的影響

圖2為不同輪作施肥模式下作物氮、磷、鉀養(yǎng)分利用效率，其中第二季作物為芥菜所吸收的氮、磷、鉀養(yǎng)分大部分運(yùn)移至可食用部分的莖葉，因而不探討其養(yǎng)分利用效率。第一季作物四季豆，T1處理的氮、磷、鉀養(yǎng)分利用效率均顯著高于T3處理。T1處理四季豆氮和鉀養(yǎng)分利用效率顯著高于T2和T4處理，四季豆磷養(yǎng)分利用效率，T1、T2、T4處理之間相比較無(wú)顯著差異。T2和T4處理四季豆氮、磷、鉀養(yǎng)分利用效率無(wú)顯著差異。第三季作物水稻在不同輪作施肥模式下T1和T3處理氮、磷、鉀養(yǎng)分利用效率無(wú)顯著差異。第四季作物豇豆在不同輪作施肥模式下T2處理鉀養(yǎng)分利用效率顯著高于T4處理，T2處理和T4處理豇豆氮和磷的養(yǎng)分利用效率無(wú)顯著差異。從各季作物對(duì)氮、磷、鉀養(yǎng)分吸收利用整體上來(lái)看采用推薦施肥方式養(yǎng)分利用效率高。菜-菜-稻輪作下四季豆作物推薦施肥比習(xí)慣施肥氮、磷、鉀養(yǎng)分利用效率分別增加13.50%、10.43%、12.16%。菜-菜-菜輪作下豇豆作物推薦施肥比習(xí)慣施肥鉀養(yǎng)分利用效率增加12.84%。

圖2 不同輪作施肥處理各季作物吸收氮、磷、鉀養(yǎng)分利用效率Fig. 2 N, P, and K uptake efficiency of vegetables/rice under treatments

2.4 不同輪作施肥模式對(duì)作物吸收氮、磷、鉀養(yǎng)分年度累積量的影響

圖3對(duì)試驗(yàn)小區(qū)不同輪作施肥模式下各季作物吸收的氮、磷、鉀養(yǎng)分進(jìn)行年度累積量回歸分析。分析結(jié)果表明連續(xù)6年不同輪作施肥處理，各季作物吸收的氮、磷、鉀養(yǎng)分年度累積量隨年份呈現(xiàn)出顯著線(xiàn)性相關(guān)（P＜0.01）。同一處理年度內(nèi)作物吸收的氮、磷、鉀養(yǎng)分元素隨年份的增加表現(xiàn)出相同的變化趨勢(shì)。通過(guò)決定系數(shù)R2比較，T1和T3處理年度內(nèi)各季作物吸收的氮、磷、鉀養(yǎng)分含量較穩(wěn)定，年份間的差異較?。ū?）。連續(xù)6年不同輪作施肥處理年度累積吸收的氮、磷、鉀養(yǎng)分元素結(jié)果：T1＞T3＞T4＞T2，每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)氮素吸收的累積量分別為7.80、7.38、5.40、5.11 kg；每試驗(yàn)小區(qū)磷素吸收的累積量分別為1.42、1.35、0.91、0.87 kg；每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)鉀素吸收的累積量分別為9.01、8.37、6.45、6.19 kg。表4中通過(guò)線(xiàn)性回歸分析的擬合趨勢(shì)線(xiàn)的斜率b值可知：T1與T3處理年平均吸收的氮、磷、鉀養(yǎng)分元素顯著高于T2和T4處理。說(shuō)明菜-菜-稻輪作模式的年度養(yǎng)分吸收量高于菜-菜-菜輪作。菜-菜-稻輪作中采用推薦施肥模式對(duì)作物的年度養(yǎng)分吸收量顯著高于習(xí)慣施肥，而菜-菜-菜輪作中推薦施肥與習(xí)慣施肥對(duì)作物的年度養(yǎng)分吸收量差異不明顯。

圖3 不同輪作施肥模式對(duì)作物吸收氮、磷、鉀年度累積量回歸分析Fig. 3 Regression analysis on annual accumulation and NPK absorption of experiment plots of vegetables/rice under treatments

表4 不同輪作施肥模式處理氮、磷、鉀年度養(yǎng)分吸收積累量灰度線(xiàn)性模型Table 4 Linear grey model on NPK absorption of vegetables/rice as affected by treatments

3 討論

3.1 輪作施肥模式對(duì)菜田作物產(chǎn)量的影響

作物產(chǎn)量能夠有效反映土壤養(yǎng)分供應(yīng)能力，為確定適宜施肥量提供參考作用，同時(shí)也是農(nóng)業(yè)可持續(xù)生產(chǎn)發(fā)展的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)[20]。本研究采用長(zhǎng)期定位試驗(yàn)的方式，分別對(duì)不同輪作施肥模式下作物產(chǎn)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，連續(xù)6年的定位試驗(yàn)結(jié)果表明，菜-菜-稻輪作結(jié)合推薦施肥模式作物產(chǎn)量最高，各季作物平均產(chǎn)量比其他處理增加5.5%～17.3%，并且年份間產(chǎn)量變異系數(shù)小，說(shuō)明推薦施肥模式下菜-菜-稻輪作的耕種制度作物產(chǎn)量效益最佳，土壤持續(xù)生產(chǎn)力穩(wěn)定。菜-菜-稻輪作是一種水旱交替耕種方式，與持續(xù)淹水或持續(xù)旱作相比較，水旱交替可以促進(jìn)土壤磷、鉀養(yǎng)分釋放，增強(qiáng)作物對(duì)養(yǎng)分的吸收[21]。顧驍?shù)萚22]對(duì)豇豆-水稻輪作模式進(jìn)行研究，水稻季減量施肥后，前茬作物殘留肥效對(duì)水稻的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)具有較好的促進(jìn)作用，其各項(xiàng)生長(zhǎng)指標(biāo)高于對(duì)照處理。因此，在輪作施肥過(guò)程中要充分考慮后殘留養(yǎng)分的影響，通過(guò)科學(xué)的施肥模式平衡輪作周期內(nèi)作物施肥量提高養(yǎng)分利用效率。杜加銀等[23]研究表明，與常規(guī)施肥處理相比，在減少氮肥施用量、優(yōu)化控制磷鉀肥施入的條件下，作物地上部氮、鉀吸收量均有顯著提高，進(jìn)而促使作物產(chǎn)量增加。本研究中的推薦施肥量根據(jù)作物肥料效應(yīng)函數(shù)模型結(jié)合試驗(yàn)小區(qū)的基礎(chǔ)土壤肥力得出。與當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶(hù)的習(xí)慣施肥模式相比較，推薦施肥模式減少氮、磷肥投入量提高鉀肥投入量，通過(guò)優(yōu)化施肥方式調(diào)節(jié)土壤養(yǎng)分供應(yīng)，促進(jìn)作物增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。山楠等[24]采用產(chǎn)量農(nóng)學(xué)效應(yīng)和農(nóng)學(xué)效率推薦施肥方法與習(xí)慣施肥方式相比較減少氮肥用量和提高鉀肥用量，在北京大興區(qū)的兩個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)白菜產(chǎn)量分別提高了13.3%和18.0%。本研究中定位試驗(yàn)點(diǎn)當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶(hù)采用的習(xí)慣施肥模式，氮、磷肥施入量過(guò)多和鉀肥偏少現(xiàn)象，而鉀素的虧缺則使土壤養(yǎng)分失衡，生產(chǎn)力下降。合理的輪作施肥是保持土壤中的氮、磷、鉀養(yǎng)分供應(yīng)平衡和促進(jìn)作物產(chǎn)量穩(wěn)定的重要因素。

3.2 輪作施肥模式對(duì)菜田作物養(yǎng)分吸收的影響

氮、磷、鉀合理的配施對(duì)菜田輪作體系下各季作物的養(yǎng)分吸收與生長(zhǎng)發(fā)育起重要作用，不同施肥模式下作物的植株形態(tài)、生理生化指標(biāo)以及吸收養(yǎng)分的利用效率差異顯著[25]。相關(guān)的研究表明通過(guò)肥料效應(yīng)函數(shù)模型進(jìn)行的推薦施肥方法能調(diào)節(jié)土壤養(yǎng)分含量，提高作物養(yǎng)分吸收，是保障作物高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的有效措施[26-27]。在田間試驗(yàn)中，作物產(chǎn)量的形成與營(yíng)養(yǎng)元素的吸收積累密切相關(guān)，康利允等[28]研究表明氮、鉀合理配施有利于氮磷鉀在甜瓜體內(nèi)積累，進(jìn)而提高養(yǎng)分向生殖器官的分配比率，促進(jìn)甜瓜生長(zhǎng)發(fā)育達(dá)到增產(chǎn)效果。武際等[29]研究表明，氮、鉀養(yǎng)分間存在正交互作用，且合理配施能促進(jìn)作物養(yǎng)分積累。本研究顯示推薦施肥模式下蔬菜作物四季豆吸收氮、磷、鉀養(yǎng)分的利用效率分別為41.63%、40.97%、35.23%，顯著高于習(xí)慣施肥模式，豇豆吸收鉀養(yǎng)分的利用效率為68.53%，顯著高于習(xí)慣施肥模式，而施肥模式對(duì)水稻吸收養(yǎng)分的利用效率未產(chǎn)生顯著影響。這可能與水稻在淹水環(huán)境下生長(zhǎng)相關(guān)，淹水對(duì)土壤養(yǎng)分具有消納調(diào)節(jié)作用，因而，施肥模式對(duì)水稻吸收氮、磷、鉀養(yǎng)分的影響較小[30]。四季豆和豇豆屬于旱地生長(zhǎng)作物，當(dāng)土壤養(yǎng)分供應(yīng)不平衡，作物吸收的氮、磷、鉀養(yǎng)分積累量減少，影響?zhàn)B分向籽粒運(yùn)移，進(jìn)而使作物產(chǎn)量下降。水稻和豇豆籽粒所需養(yǎng)分較多，成熟期莖葉儲(chǔ)存的氮素養(yǎng)分大部分會(huì)向籽粒轉(zhuǎn)移，因而氮的養(yǎng)分利用效率較高，而過(guò)量施用氮肥，則會(huì)造成作物貪青，成熟期轉(zhuǎn)運(yùn)量下降，氮養(yǎng)分利用效率低。本研究中的推薦施肥模式通過(guò)降低氮、磷肥用量和增加鉀肥用量，使土壤養(yǎng)分供應(yīng)與作物的營(yíng)養(yǎng)需求相趨于一致，促進(jìn)了作物的生長(zhǎng)發(fā)育，進(jìn)而影響作物的營(yíng)養(yǎng)器官對(duì)各類(lèi)養(yǎng)分元素的吸收和積累。輪作過(guò)程中，不合理的施肥會(huì)造成作物減產(chǎn)，肥料養(yǎng)分未能被作物充分吸收利用。農(nóng)民的習(xí)慣施肥模式，存在某元素的施用過(guò)量或不足的問(wèn)題，過(guò)量的養(yǎng)分元素會(huì)殘存于土壤破壞土壤的養(yǎng)分平衡狀態(tài)，過(guò)低的養(yǎng)分元素引起作物生長(zhǎng)過(guò)程中營(yíng)養(yǎng)不良使養(yǎng)分吸收積累量下降。輪作體系的推薦施肥模式，肥料養(yǎng)分的分配應(yīng)向需求較高的作物傾斜，利用后茬作物對(duì)前茬作物殘留養(yǎng)分的吸收來(lái)平衡周年內(nèi)總養(yǎng)分的消耗與補(bǔ)充[31]。作物對(duì)養(yǎng)分的吸收、土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分供給、施肥對(duì)養(yǎng)分的補(bǔ)充，三者之間構(gòu)成一個(gè)養(yǎng)分盈余和虧缺的有機(jī)整體，而施肥模式對(duì)土壤養(yǎng)分元素的收支平衡具有調(diào)節(jié)作用[32]。輪作體系下推薦施肥模式通過(guò)協(xié)調(diào)好各季作物的養(yǎng)分吸收積累和轉(zhuǎn)移利用，促進(jìn)作物的產(chǎn)量增加。本研究中，推薦施肥模式下，菜-菜-稻輪作周年內(nèi)各季作物對(duì)氮、磷、鉀養(yǎng)分吸收的積累量顯著高于習(xí)慣施肥模式，說(shuō)明推薦施肥模式對(duì)輪作體系中各季作物生長(zhǎng)的養(yǎng)分需求與供給相協(xié)調(diào)，促進(jìn)了作物的養(yǎng)分吸收。Yang等[33]對(duì)玉米-小麥輪作體系采用平衡氮、磷、鉀養(yǎng)分供給的推薦施肥模式，有利于各季作物對(duì)養(yǎng)分的積累，并能提高肥料利用效率。王丹丹等[34]研究表明肥料利用效率的差異與養(yǎng)分積累和轉(zhuǎn)運(yùn)密切相關(guān)，推薦施肥模式下氮、磷、鉀平衡施用可有效提高小麥生育期的養(yǎng)分積累，并能促進(jìn)氮、磷、鉀養(yǎng)分向籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)積累量。過(guò)量施肥不僅浪費(fèi)資源還會(huì)污染環(huán)境，施肥不足則影響作物的養(yǎng)分吸收和積累，造成結(jié)實(shí)率下降。這也進(jìn)一步說(shuō)明了推薦施肥模式的重要意義和在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的實(shí)用性。

4 結(jié)論

連續(xù)6年的菜田輪作定位施肥試驗(yàn)表明：（1）菜-菜-稻結(jié)合推薦施肥模式的四季豆和芥菜平均產(chǎn)量最高且穩(wěn)定性最好，菜-菜-菜輪作結(jié)合推薦施肥或習(xí)慣施肥模式的四季豆和芥菜產(chǎn)量最低且穩(wěn)定性較差。（2）菜-菜-稻輪作結(jié)合推薦施肥模式各季作物對(duì)氮、磷、鉀的養(yǎng)分吸收利率高于其他輪作施肥模式。（3）推薦施肥模式下菜-菜-稻輪作周年內(nèi)各季作物對(duì)氮、磷、鉀養(yǎng)分的年度積累量高于習(xí)慣施肥模式。本研究中不同輪作施肥模式的長(zhǎng)期定位試驗(yàn)得出菜-菜-稻輪作結(jié)合推薦施肥模式是最佳的種植模式。