不同管理模式对生姜产量和养分效率的影响

郑福丽+张柏松+高燕+等

摘要：为了建立适合山东省鲁中地区生姜高产高效栽培的技术体系，通过大田试验，研究了不同管理模式、生姜产量、养分效率及土壤硝酸盐含量的影响。4个管理模式分别为农民习惯模式、高产高效模式、再高产模式、再高产高效模式，其中农民习惯模式按当地农民常规种植进行，高产高效、再高产、再高产高效模式分别为设置一定增产增效目标下各种管理措施的优化组合，结果为：与农民习惯模式相比，高产高效、再高产、再高产高效3种模式均显著提高了生姜的产量和氮肥的养分效率，其中产量分别提高11.85%、25.75%、23.33%，氮肥养分效率分别提高47.94%、1033%、32.87%；再高产模式下产量最高，高产高效模式下氮肥养分效率最高。

关键词：管理模式；生姜；产量；养分效率

中图分类号：S632.504文献标志码：A文章编号：1002-1302（2014）06-0192-03

收稿日期：2013-09-17

基金项目：公益性行业（农业）科研专项（编号：200903018）。

作者简介：郑福丽（1979—），女，山东安丘人，硕士，助理研究员，主要从事施肥与土壤环境等研究。E-mail：miss_xin@126.com。

通信作者：江丽华，研究员，主要从事植物营养与施肥等研究。Tel：（0531）83179096；E-mail：jiangli8227@sina.com。生姜为姜科宿根植物，地下根茎含有辛香浓郁的挥发油和姜辣素，具有健胃、祛寒、解毒等功能，是人们日常生活中所需的重要调味品之一[1-2]，广泛种植于热带和亚热带地区[3]。我国是世界生姜的主产区，常年栽培面积达63万hm2，是世界上栽培面积最大、产量最多的国家之一[4]。生姜也是我国名特蔬菜品种之一[5]。到2010年，山东省生姜面积达到667万hm2，主要布局在莱芜市的莱城区，泰安市的岱岳区、肥城区、宁阳区，枣庄市的滕州市，淄博市的淄川区、博山区、沂源区，潍坊市的安丘市、诸城市等地[6]。然而，生姜施肥方面还存在不少问题。据调查，盲目、过量施肥等不合理施肥现象较为普遍，生姜病虫害严重，产量低而不稳，根茎品质差，种姜经济效益低下，严重制约了我国生姜产业的发展[1，7]。生姜是需氮量较大的作物[1]，仅靠土壤提供的氮素远不能满足生姜生长发育对氮的需要。合理施用氮肥直接影响到生姜的产量、品质、经济效益以及环境等。氮肥对生姜产量和品质影响的研究已有报道[8-12]，有的涉及生姜营养特性和养分吸收规律等方面[13]。研究表明，施用适量氮肥能有效提高生姜产量，改善根茎品质，这些研究结果对推动生姜科学施肥发挥了重要作用。前人的研究多集中于单因素管理对生姜产量和氮肥肥效的影响，而有关不同管理模式对生姜产量、养分效率及土壤硝酸盐的研究却很少。因此，笔者在当地农民习惯种植模式的基础上，通过大田试验设置了4种管理模式来研究不同管理模式对生姜产量、养分效率及土壤硝酸盐含量的影响，以期为当地生姜高产及资源高效利用提供理论依据。

1材料与方法

1.1试验地概况

试验于2010年4—10月在山东省安丘市夏坡村进行。供试品种为当地品种安丘大姜。土壤为棕壤性潮土，播前 0～30 cm 土层内土壤含全氮0.937 g/kg、速效磷52.83 mg/kg、速效钾130.81 mg/kg、有机质14.1 g/kg。

1.2试验设计

试验共设4个模式，分别为农民习惯模式、高产高效模式、再高产模式、再高产高效模式，其中农民习惯模式按当地农民常规种植进行，高产高效、再高产、再高产高效模式分别为设置一定增产增效目标下各种管理措施的优化组合，要求高产高效模式比农民习惯模式增产10%～15%，再高产模式和再高产高效模式比农民习惯模式增产30%～40%，高产高效模式比农民习惯模式氮肥增效10%～15%，再高产高效模式比再高产模式氮肥增效15%～20%。每个模式重复3次，小区面积28 m2。4个模式的具体方案见表1。

有机肥为发酵鸡粪（含有机质33.19%、N 1.84%、P2O5 5.87%、K2O 1.98%），再高产高效模式底施4 500 kg/hm2，结合第1次培土追施1 500 kg/hm2，其他3个模式全部底施。磷肥为过磷酸钙全部底施，硫酸镁 150 kg/hm2、硼砂 15 kg/hm2、硫酸锌30 kg/hm2全部底施，钾肥为硫酸钾，基追比 4 ∶2 ∶3 ∶1，同高产高效模式氮肥一起追施。

1.3测定项目及方法

1.3.1土壤样品分析全氮含量采用凯氏定氮法测定；速效磷含量采用0.5 mol/L NaHCO3浸提钼锑抗比色法；速效钾含量采用NH4Ac浸提火焰光度计法测定，有机质采用重铬酸钾硫酸氧化法测定[14]。FIA5000流动注射分析仪测定。

1.3.2植株样品分析收获后按小区测产，每小区取10株植株样品考察其分枝数，植株样品用浓硫酸-H2O2消煮后测定[14]。

2结果与分析

2.1不同管理模式对生姜产量及构成因素的影响

从表2可以看出，再高产模式产量最高，为 69 977 kg/hm2；其次是再高产高效模式，产量为 68 634 kg/hm2，与农民习惯相比，高产高效、再高产、再高产表1试验设计方案

模式增产目标

（%）增效目标

（%）肥料投入量N-P2O5-K2O

（kg/hm2）有机肥

（kg/hm2）氮肥基追比农民习惯750-750-7504 5004 ∶2 ∶4高产高效10～1510～15600-90-7504 5002 ∶2 ∶4 ∶2再高产20～40900-135-1 1254 5002 ∶2 ∶4 ∶2再高产高效20～4015～20750-112.5-937.56 0002 ∶2 ∶3 ∶2 ∶1模式施肥时期中微量元素灌溉endprint

[h/（次·hm2）]培土次数和时期种植密度

（万株/hm2）农民习惯4月中旬，6月初，8月初不施用45.001次，8月初7.5高产高效

4月中旬，6月初，8月初，9月初不施用

36.75

2次，8月初、9月初

7.5

再高产

4月中旬，6月初，8月初，9月初增施硫酸镁、硼砂、硫酸锌45.00

2次，8月初、9月初

7.5

再高产高效

4月中旬，6月初，8月初，9月初，9月底增施硫酸镁、硼砂、硫酸锌36.75

3次，8月初、9月初、

9月底6.75

高效3种高产模式分别增产11.85%、25.75%、23.33%，3个处理与农民习惯之间差异均达极显著水平；高产高效模式实现了产量提高 10%～15% 的目标，再高产模式和再高产高效模式也实现了产量提高20%～40%的目标。从产量构成因素看，单株姜分枝数最多的为高产高效处理，单墩姜最重的为再高产模式，为933.13 g，再高产高效模式单墩姜重量仅次于再高产模式，为915.13 g，两处理间差异并不显著。可见，优化管理措施可以显著提高单株分枝数和单墩姜重量，实现增产的目的。

表2不同管理模式对生姜产量及构成因素的影响

模式单株分枝数

（个）单墩姜质量

（g）产量

（kg/hm2）增产率

（%）农民习惯10.13c741.88c55 649cC高产高效15.75a829.88b62 241bB11.85再高产15.13a933.13a69 977aA25.75再高产高效13.63b915.13a68 634aA23.33注：同列数据后不同小写字母表示差异显著（P<0.05），不同大写字母表示差异极显著（P<0.01）。

2.2不同管理模式氮肥效率和经济效益评价

从表3可以看出，不同管理模式下氮肥偏生产力和养分表观回收率差别很大，高产高效模式下氮肥偏生产力、养分回收率最高，分别为103.74 kg/kg、54.28%，其次是再高产高效模式，然后是高产高效模式，农民习惯模式的氮肥偏生产力、养分回收率均最低，仅为74.20 kg/kg、36.69%。与农民习惯模式相比，高产高效模式养分效率提高了47.94%，实现了氮肥增效10%～15%的目标；与再高产模式相比，再高产高效模式养分效率提高了20.43%，也实现了氮肥增效15%～20%的目标，3个高产模式都实现了增产增收的目的。以当年的市场价计算，高产高效、再高产、再高产高效3个模式分别比农民习惯模式增收52 736、114 624、103 883元/hm2。由此可见，通过优化管理措施可以实现增产增收增效的目标。

2.3不同管理模式下的氮素表观平衡

由表4可以看出，氮素损失量、损失率均是再高产模式最多，分别为629.59 kg/hm2、50.91%；其次是农民习惯模式，然后是再高产高效模式，氮素损失量、损失率最低的为高产高效模式，分别为 389.94 kg/hm2、43.10%，这与其化学氮肥投入量基本成正比；再高产模式的氮肥投入量最高，高产高效模式的氮肥投入量最低，这说明增加氮肥投入量也增加了氮素损失的风险，通过优化管理措施可以在一定程度上降低氮素损失，提高氮素效率。表3不同管理模式氮肥效率和经济效益评价

模式产量

（kg/hm2）增产

（kg/hm2）增收

（元/hm2）氮肥偏生产力

（kg/kg）总养分表观回收率

（%）养分提高效率

（%）农民习惯55 64974.2036.69高产高效62 2416 59252 736103.7454.2847.94再高产69 97714 328114 62477.7540.4810.33再高产高效68 63412 985103 88091.5148.7532.87注：生姜价格按2010年价格8元/kg计算；总养分表观回收率=作物吸收总养分量/肥料投入养分量×100%，根据总养分表观回收率计算养分效率的提高。

2.4不同管理模式对土壤硝态氮含量的影响

图1为不同生长期和收获后0～90 cm土层土壤硝态氮含量的分布。不同管理模式下土壤硝态氮含量呈现同样的趋势，收获时土壤硝态氮累积最多，随土层深度增加硝态氮含量降低；随生长期的推进，土壤硝态氮含量逐步增多，但是在旺长前期由于当季雨水较多，可能导致土壤硝态氮含量降低。从图1可以看出，土壤硝态氮含量的趋势虽然一致，但是不同的管理模式硝态氮含量差别很大。农民习惯模式的土壤硝态表4不同管理模式下的氮素表观平衡

模式化肥氮量

（kg/hm2）种植前

土壤氮量

（kg/hm2）灌水带

入氮量

（kg/hm2）有机肥

矿化量

（kg/hm2）姜带走氮量

（kg/hm2）茎叶带

走氮量

（kg/hm2）0～90 cm

土壤残留

（kg/hm2）氮损失量

（kg/hm2）氮损失率

（%）农民习惯750146.98168.1121.6477.58197.57288.93522.6548.09高产高效600146.98136.1721.6488.98236.69189.18389.9443.10再高产900146.98168.1121.6499.96264.36242.82629.5950.91再高产高效750146.98136.1728.85101.00264.61209.17487.2245.88endprint

氮含量最高；由于再高产模式施氮量最大，所以其硝态氮含量也比较高；高产高效模式和再高产高效模式土壤硝态氮含量都比较低。说明通过优化管理措施可以降低土壤中硝态氮的含量，减少地下水硝酸盐污染的风险。

3结论与讨论

本试验结果表明，在不同管理模式下生姜产量差异显著，其中优化管理措施的高产高效、再高产、再高产高效3种高产模式分别增产11.85%、25.75%、23.33%，而且高产高效模式在降低氮肥用量的基础上还提高了生姜产量，达到了预期的增产目标；再高产高效模式在不降低氮肥用量的条件下，通过优化管理措施也达到了增产20%～40%的目标，而且高产高效模式和再高产高效模式土壤的硝态氮含量明显低于农民习惯模式，这说明通过调整基追肥比例、优化水肥技术、增施中微量元素和适当降低种植密度提高单产等措施，不仅可以提高生姜的产量，还可以降低土壤硝态氮的积累，降低土壤硝酸盐淋失的风险。

在氮肥养分效率方面，高产高效模式和再高产高效模式也都达到了预期的目标。与农民习惯模式相比较，高产高效模式的氮素损失率降低了，养分效率提高了47.94%；与再高产模式相比，再高产高效模式的氮素损失率也降低了，养分效率提高了20.43%，都达到了预期的增效目标，说明通过优化管理措施，如调整基追比例、调整灌水方式、精化耕作方式等，可以实现高产与高效的统一。

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