內(nèi)蒙古中部冷涼地區(qū)結(jié)球甘藍(lán)氮肥總量控制試驗(yàn)

張 莉，周 軍，喬 旭，馮旭旺，劉紅波，張 帆，龐 琢

（1.呼和浩特市農(nóng)牧技術(shù)推廣中心，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010；2.內(nèi)蒙古自治區(qū)科學(xué)技術(shù)戰(zhàn)略研究中心，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010；3.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 草原與資源環(huán)境學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010011）

隨著我國城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快及國民生活水平的提高，人們對高質(zhì)量蔬菜的需求也在不斷增加[1-3]。居民日常食用的蔬菜多屬淺根性作物，該類作物對土壤礦質(zhì)養(yǎng)分及水分的吸收能力較弱，因此，施肥和灌溉是保障淺根性蔬菜高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的必要措施[4]。然而，農(nóng)民在蔬菜生產(chǎn)過程中過量施用化肥的現(xiàn)象比較普遍，研究結(jié)果顯示，現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中化肥的超量投入不僅沒有增加農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)效益，還會導(dǎo)致土壤中硝酸鹽累積量增大，并隨灌溉及降水淋溶至深層土壤，對地下水質(zhì)量造成一定威脅[5-6]；其中氮肥的過量施用是化肥面源污染的主要因素。因化肥大量施用引發(fā)的耕地質(zhì)量下降、生物多樣性降低和生態(tài)環(huán)境污染等一系列問題還需亟待解決[7]；而超量施入氮肥不僅增加了成本，還會帶來氮肥利用率降低[8]、土壤板結(jié)、肥力下降等問題[9]，并會導(dǎo)致硝酸鹽在農(nóng)產(chǎn)品中大量積累[10]。鄭明強(qiáng)[11]研究表明，氮肥施用量過大會增加白菜生產(chǎn)的成本投入、降低投產(chǎn)比；施用量過低又會導(dǎo)致白菜產(chǎn)量降低，影響農(nóng)民增收。王仲華等[12]研究表明，中熟品種甘藍(lán)施入N 225 kg/hm2、P2O590 kg/hm2、K2O 270 kg/hm2可獲得較高產(chǎn)量和較好的經(jīng)濟(jì)效益；牟克鈞[13]在晚熟甘藍(lán)品種上的試驗(yàn)顯示，P2O5施入150 kg/hm2、K2O施入120 kg/hm2的情況下，N施用300 kg/hm2時(shí)產(chǎn)量最高。

內(nèi)蒙古中部冷涼地區(qū)具有高海拔、大溫差、低氣溫的獨(dú)特冷涼資源，近年來在葉菜、根莖類蔬菜種植上以其高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)而享有盛譽(yù)，打造出了“內(nèi)蒙古冷涼蔬菜”的地方品牌[14-16]。隨著國家和地方政府對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)投入品出臺的“一控兩減三基本”政策和化肥施用“零增長”以及“負(fù)增長”目標(biāo)的有序推進(jìn)，各地均在積極開展蔬菜上以化肥減量、科學(xué)施用方面的研究[17-19]，帶動蔬菜產(chǎn)業(yè)向著優(yōu)質(zhì)、綠色高質(zhì)量發(fā)展。肥料效應(yīng)田間試驗(yàn)是獲得結(jié)球甘藍(lán)最佳施肥用量、施肥品種、施肥比例、施肥方法的根本途徑，也是建立科學(xué)施肥指標(biāo)體系的基本環(huán)節(jié)[20]。因此，研究以精準(zhǔn)施氮為前提的高產(chǎn)高效綠色生產(chǎn)模式、對指導(dǎo)科學(xué)施肥和提高資源利用效率及保護(hù)環(huán)境具有積極作用[21]。筆者針對內(nèi)蒙古中部冷涼蔬菜種植區(qū)結(jié)球甘藍(lán)生產(chǎn)中的氮肥施用量，實(shí)施了結(jié)球甘藍(lán)“2+X”氮肥總量控制試驗(yàn)，以期探明該地區(qū)結(jié)球甘藍(lán)種植的氮肥適宜施用量。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)

試驗(yàn)地點(diǎn)位于內(nèi)蒙古自治區(qū)武川縣耗賴山鄉(xiāng)耗賴山村的“呼和浩特市武川縣冷涼蔬菜院士專家試驗(yàn)站”基地（41°18′17″N，111°32′20″E，海拔1 620 m），該區(qū)域?qū)儆诟珊怠敫珊荡箨懶约撅L(fēng)氣候，全年平均日照時(shí)數(shù)約2 927.5 h，平均降水量350 mm，平均氣溫4.2℃，平均地表溫度6.5℃，≥10℃歷年平均積溫1 895.6℃。

1.2 試驗(yàn)材料

結(jié)球甘藍(lán)品種：中甘628；肥料：尿素（N≥46%）、重過磷酸鈣（P2O5≥42%）、硫酸鉀（K2O≥50%）。

1.3 供試土壤

土壤類型為栗鈣土，質(zhì)地為砂壤土，肥力中等，pH值為7.1；耕層（0～20 cm）養(yǎng)分含量為：有機(jī)質(zhì)18.8 g/kg、全氮978.0 mg/kg、堿解氮102.9 mg/kg、有效磷17.7 mg/kg、速效鉀102.4 mg/kg。

1.4 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)5個處理，3次重復(fù)，小區(qū)面積33 m2，隨機(jī)排列。其中，0水平為不施氮肥，作為空白對照；1水平為優(yōu)化施氮量的70%；2水平為適合于當(dāng)?shù)厣a(chǎn)條件的推薦施氮量，即優(yōu)化施氮量；3水平為優(yōu)化施氮量的130%；4水平為優(yōu)化施氮量的160%。各處理設(shè)置及施肥量見表1。

表1 氮肥總量控制試驗(yàn)設(shè)置及化肥用量

1.5 田間管理與測產(chǎn)

2022年6月25日平整土地并將基肥按照常規(guī)施肥方式條施入土，6月26日定植。管理上按常規(guī)方法進(jìn)行，2022年9月5日測產(chǎn)清園。試驗(yàn)設(shè)計(jì)株行距為34 cm×55 cm，種植密度為53 476株/hm2。

1.6 測試指標(biāo)與方法

所有處理除氮肥施入量不同外，基施農(nóng)家肥、田間打藥和其他田間管理均相同；供試肥料中重過磷酸鈣和硫酸鉀在定植前一次性做基肥條施，尿素在苗期、蓮座期、結(jié)球初期和結(jié)球中期分4次平均滴灌施入。每個處理在測產(chǎn)時(shí)對小區(qū)全部植株實(shí)收實(shí)測，對結(jié)球甘藍(lán)的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行調(diào)查和測試分析。產(chǎn)量構(gòu)成需測量毛菜產(chǎn)量和商品凈菜產(chǎn)量，并分析商品凈菜率和商品凈菜增產(chǎn)率指標(biāo)，毛菜產(chǎn)量為結(jié)球甘藍(lán)采收后清除泥土、保留外葉時(shí)的質(zhì)量；商品凈菜產(chǎn)量是毛菜去除外葉后，僅保留緊實(shí)葉球時(shí)的質(zhì)量；商品凈菜率為單位面積商品凈菜產(chǎn)量占毛菜產(chǎn)量的百分比值；商品凈菜增產(chǎn)率為單位面積商品凈菜產(chǎn)量較無氮區(qū)商品凈菜產(chǎn)量增加值占無氮區(qū)商品凈菜產(chǎn)量的百分比值。商品性狀構(gòu)成包括葉球高、植株開展度、葉球中心柱長和商品株單球質(zhì)量，葉球高是測量葉球縱徑長度；植株開展度是測量外葉橫徑長度；葉球中心柱長是縱向中心剖開后測量球內(nèi)短縮莖長度；商品株單球質(zhì)量是小區(qū)商品凈菜重量除以小區(qū)商品凈菜株數(shù)得出的平均值。經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)包括氮肥農(nóng)學(xué)效率、純收入增（減）值、投產(chǎn)比，氮肥農(nóng)學(xué)效率是指施氮條件下結(jié)球甘藍(lán)商品凈菜產(chǎn)量較無氮區(qū)結(jié)球甘藍(lán)商品凈菜產(chǎn)量的增加值與氮施入量的比；純收入增（減）值指施氮處理比無氮處理新增（減）純收入；投產(chǎn)比指氮肥新增1元投入相比無氮區(qū)的純收入增加值。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對結(jié)球甘藍(lán)產(chǎn)量構(gòu)成的影響

由表2可知，T4處理結(jié)球甘藍(lán)平均毛菜產(chǎn)量最高，為135 212.1 kg/hm2，比T1（無氮區(qū)）增產(chǎn)36.33%；T5處理次之，為130 767.7 kg/hm2，比T1增產(chǎn)31.85%；各處理平均毛菜產(chǎn)量的關(guān)系為T4＞T5＞T3＞T2＞T1，4個施氮處理與T1處理相比均差異顯著（P＜0.05）。T4處理商品凈菜產(chǎn)量最高，為96 878.8 kg/hm2，T3處理次之，為96 313.1 kg/hm2，T5處理排名第3，為92 606.1 kg/hm2，分別比T1處理增產(chǎn)27.78%、27.03%、22.14%；T2處理排名第4，為83 787.9 kg/hm2，比T1處理增產(chǎn)10.51%；T3、T4、T5處理間差異不顯著（P＞0.05），但與T1、T2處理均存在顯著差異（P＜0.05）；各處理商品凈菜產(chǎn)量的關(guān)系為T4＞T3＞T5＞T2＞T1。T3處 理 平 均 商 品 凈 菜 率 最 高，為78.24%；T2處理次之，為77.32%；T1處理排名第3，為76.44%；T4處理排名第4，為71.65%；施氮量最高的T5處理商品凈菜率最低，為70.82%，T5與T1、T2、T3處理間均存在顯著差異（P＜0.05）；各處理平均商品凈菜率的關(guān)系為T3＞T2＞T1＞T4＞T5。

表2 不同處理對結(jié)球甘藍(lán)產(chǎn)量構(gòu)成的影響

2.2 不同處理對結(jié)球甘藍(lán)商品性狀的影響

由表3可知，葉球高、植株開展度、葉球中心柱長3項(xiàng)指標(biāo)各處理間差異均不顯著（P＞0.05），其中，T4處理葉球高度最高，為22.53 cm，比T1處理高10.44%；T5處理植株開展度最高，為42.78 cm，比T1處理高18.24%。T4處理商品株單球質(zhì)量最高，為2.10 kg，比T1處理高33.76%，且與T1、T2和T5處理差異顯著（P＜0.05）；其次為T3處理，為1.99 kg，比T1處理高26.75%；T1處理商品株單球質(zhì)量最低，為1.57 kg，且顯著低于其他處理（P＜0.05）。

表3 不同處理對結(jié)球甘藍(lán)商品性狀的影響

2.3 不同處理對結(jié)球甘藍(lán)經(jīng)濟(jì)效益的影響

由表4可知，T3處理純收入增加值最高，為21 644.6元/hm2，投產(chǎn)比為1.0∶7.4；T4處理次之，為21 455.0元/hm2，投產(chǎn)比為1.0∶5.6；T2處理純收入增加值最低，為7 508.4元/hm2，投產(chǎn)比為1.0∶3.7。T3處理氮肥農(nóng)學(xué)效率最高，為45.54 kg/kg，且與T2、T5處理相比差異顯著（P＜0.05），分別提高80.00%和95.28%。

表4 不同處理對結(jié)球甘藍(lán)經(jīng)濟(jì)效益的影響

3 結(jié)論與討論

試驗(yàn)結(jié)果表明，在磷、鉀肥施用量相同的條件下，商品凈菜產(chǎn)量方面，4個不同施氮水平處理中，當(dāng)?shù)赝扑]施氮量T3處理（優(yōu)化氮區(qū)）即450 kg/hm2施氮水平和T4處理（130%優(yōu)化氮區(qū)）即585 kg/hm2施氮水平兩個處理結(jié)球甘藍(lán)的商品凈菜增產(chǎn)率分別為27.03%和27.78%，T3處理和T4處理差異不明顯；各處理結(jié)球甘藍(lán)商品凈菜產(chǎn)量關(guān)系為T4＞T3＞T5＞T2＞T1。商 品 凈 菜 率 方 面，T3處 理 最 高，為78.24%；施氮量最高的T5處理商品凈菜率最低，為70.82%，各處理平均商品凈菜率的關(guān)系為T3＞T2＞T1＞T4＞T5。商品性狀方面，T5（160%優(yōu)化氮區(qū)）處理植株開展度最高，比T1（無氮區(qū)）處理提高18.24%，各處理結(jié)球甘藍(lán)植株開展度關(guān)系為T5＞T4＞T3＞T2＞T1。經(jīng)濟(jì)效益方面，T3（優(yōu)化氮區(qū)）處理結(jié)球甘藍(lán)純收入增加值在4個施氮處理中最高，為21 644.6元/hm2；T4（130 %優(yōu)化氮區(qū)）處理次之，為21 455.0元/hm2；各處理結(jié)球甘藍(lán)純收入增加值的關(guān)系為T3＞T4＞T5＞T2。在4個施氮處理中，T3處理氮肥農(nóng)學(xué)效率和投產(chǎn)比均達(dá)到最高值，分別為45.54 kg/kg和1.0∶7.4；T4處理次之，分別為36.00 kg/kg和1.0∶5.6；結(jié)球甘藍(lán)氮肥農(nóng)學(xué)效率和投產(chǎn)比2項(xiàng)指標(biāo)的關(guān)系均為T3＞T4＞T2＞T5。

試驗(yàn)結(jié)果還顯示，在適當(dāng)范圍內(nèi)，氮肥施用量的增加可以促進(jìn)結(jié)球甘藍(lán)生長并提高其產(chǎn)量，但超過一定范圍產(chǎn)量并不會繼續(xù)增加反而降低。另外，各處理結(jié)球甘藍(lán)的商品凈菜率、葉球高、植株開展度隨施氮量的不同有所變化，其中，商品凈菜率隨著施氮水平的增加有所降低，植株開展度則隨著施氮水平的增加而提高，說明過量施入氮肥會使大量氮素養(yǎng)分消耗在結(jié)球甘藍(lán)葉球外葉旺盛生長上，降低了投產(chǎn)比。該研究結(jié)果與他人研究結(jié)果基本一致[22-24]。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，過量施用氮肥未必會提高結(jié)球甘藍(lán)產(chǎn)量和氮肥農(nóng)學(xué)效率，反而會造成肥料的浪費(fèi)，增加成本投入。綜合試驗(yàn)結(jié)果分析，以推進(jìn)化肥減量增效和綠色高質(zhì)量發(fā)展為目標(biāo)，內(nèi)蒙古中部冷涼地區(qū)的結(jié)球甘藍(lán)氮肥適宜施用量應(yīng)為450 kg/hm2。