磷肥供应对设施结球莴苣产量和磷肥利用率的影响

陈 娟 廖 洪 赵永志 曲明山* 韩 宝 赵 跃 吴万君 赵 懿张怀文

（1北京市土肥工作站，北京 100029；2房山区农业科学研究所，北京 102488；3大兴区土肥工作站，北京102600；4通州区农业技术推广站，北京 101101；5延庆县农业技术推广站，北京 102100；6顺义区农业科学研究所，北京 101300）

磷肥供应对设施结球莴苣产量和磷肥利用率的影响

陈 娟1 廖 洪1 赵永志1 曲明山1* 韩 宝2 赵 跃3 吴万君4 赵 懿5张怀文6

（1北京市土肥工作站，北京 100029；2房山区农业科学研究所，北京 102488；3大兴区土肥工作站，北京102600；4通州区农业技术推广站，北京 101101；5延庆县农业技术推广站，北京 102100；6顺义区农业科学研究所，北京 101300）

确定土壤有效磷供应临界值及合理的施肥措施，是菜田磷肥合理施用、获得作物高产的基础。通过在北京郊区5个区、县开展结球莴苣磷肥施用试验（处理1：不施有机肥，不追施磷肥；处理2：施用有机肥，基肥不施磷肥，不追施磷肥；处理3：施用有机肥，磷肥一次性底施，不追施磷肥；处理4：施用有机肥，磷肥在基肥和3次追肥时施用；处理5：施用有机肥，磷肥一次性底施，施用量为处理3的2倍，不追施磷肥），利用线性加平台模型分析京郊菜田土壤有效磷含量与结球莴苣相对产量之间的关系，以及不同施肥措施对结球莴苣产量和磷肥农学利用率的影响。结果表明：京郊地区设施结球莴苣土壤有效磷临界值为81.2 mg·kg-1。当土壤Olsen-P含量＜81.2 mg·kg-1时，处理2、处理3、处理4和处理5分别比处理1（空白对照）增产7.73%、12.80%、18.60%和12.56%，其中处理4的平均产量最高；各试验点各处理的磷肥农学利用率均为正值。当土壤Olsen-P含量＞81.2 mg·kg-1时，增施磷肥不仅不能使结球莴苣明显增产，还会增加环境风险。因此，对于京郊地区设施结球莴苣生产，土壤有效磷含量＜81.2 mg·kg-1时，推荐采用施用有机肥、磷肥在基肥和3次追肥时施用的施肥方法；当土壤有效磷含量＞81.2 mg·kg-1时，当季生产可以不施磷肥。

结球莴苣；土壤有效磷临界值；施肥措施；产量；磷肥农学利用率

结球莴苣（Lactuca sativa L. var. capitata L.）俗称生菜，是菊科莴苣属一年生或二年生草本植物，因其富含维生素、胡萝卜素和微量元素等营养成分深受人们喜爱，是北京地区设施栽培的主要叶菜类蔬菜之一。近年来北京市结球莴苣生产发展很快，种植面积逐年增加，2013年播种面积达到0.57万hm2（8.5万亩），其中设施栽培面积占54%左右（北京市统计局，2014）。

磷作为植物生长必需的大量营养元素之一，对提高作物产量具有重要作用（徐岩和于海业，2011）。但是菜农在生产中往往为了追求高产而过量施用磷肥（张国发 等，2015），目前京郊地区传统灌溉条件下农户磷肥总投入量为462～686 kg·hm-2，远远超过莴苣本身的养分吸收量24～97 kg·hm-2，造成大量磷肥盈余（叶芳芳，2016）。过量施用磷肥不仅抑制植株根系的发育，造成作物产量降低、肥料利用率下降、资源浪费，同时还会导致环境污染。土壤中过量的磷素向下移动进入地下水，或随地表径流和土壤侵蚀进入河流湖泊，导致水体富营养化（Sharpley et al.，2000；McDowell & Sharpley，2004）。

适宜的根层磷素供应对于作物生长至关重要，确定土壤有效磷临界值对于菜田磷素推荐合理用量具有重要的参考价值（Tang et al.，2009；李宇虹 等，2012）。Mallarino和Blackmer（1992）研究表明，当土壤有效磷含量低于临界值时增施磷肥会产生明显的增产效果，高于临界值时增施磷肥则无明显增产效果。目前针对作物土壤有效磷临界值的研究主要集中在小麦、玉米等粮食作物上，在蔬菜作物上的研究相对缺乏，尤其是在结球莴苣上。在确定土壤有效磷临界值的同时，合理优化施肥量及施肥措施也是菜田磷肥推荐、作物获得高产的关键。

本试验通过在京郊5个区县11个试验点开展结球莴苣磷肥施用试验，利用线性加平台模型分析京郊菜田土壤有效磷含量与结球莴苣相对产量之间的关系，为京郊地区合理磷素管理提供参考；并且研究了磷肥有机无机配施、一次性施用、基肥追肥配施等措施对结球莴苣产量和磷肥农学利用率的影响，为确定京郊地区适宜的磷肥施用措施提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2013年在北京市通州区、延庆县、大兴区、顺义区、房山区等结球莴苣主要生产区进行。供试结球莴苣品种为射手101，由大兴区示范站统一育苗；各试验点的栽培方式均为传统的畦栽，种植密度60 000株·hm-2，秋冬茬栽培9月定植，12月收获。

1.2 试验方法

试验设5个处理：处理1（空白对照），不施有机肥，不追施磷肥；处理2，施用有机肥，基肥不施磷肥，不追施磷肥；处理3，施用有机肥，磷肥一次性底施，不追施磷肥；处理4，施用有机肥，磷肥在基肥和3次追肥时施用；处理5，施用有机肥，磷肥一次性底施（用量为处理3的2倍），不追施磷肥。各处理磷肥（纯P）施用总量分别为0、9.26、12.26、12.26、15.26 kg·（667 m2）-1；氮、钾施用量分别为18 kg·（667 m2）-1和10 kg·（667 m2）-1，具体施肥情况如表1所示。每处理3次重复，随机区组排列，小区面积26 m2。各试验点各处理生产过程中的栽培管理措施、病虫害防治等均一致。

表1 各处理基本施肥情况

1.3 项目测定

施底肥前测定0～20 cm土层土壤pH值及有机质、全氮、有效磷、速效钾含量。土壤pH值，水土比2.5∶1浸提，采用pH计测定；有机质含量采用重铬酸钾外加热法测定；土壤全氮含量采用浓硫酸混合加速剂消煮-半微量蒸馏定氮法测定；土壤有效磷含量采用0.5 mol·L-1NaHCO3浸提-钼锑抗比色法测定；土壤速效钾含量采用1 mol·L-1中性NH4OAc-火焰光度法测定（鲍士旦，2000）。

收获时每小区分别采收测产。

相对产量=空白对照产量/处理产量×100%

磷肥农学利用率=〔（处理产量-空白对照产量）/磷肥施用量〕×100%

1.4 数据处理

采用Excel软件及SAS软件对试验数据进行统计分析；运用线性加平台模型拟合土壤有效磷含量与结球莴苣相对产量之间的关系，从而得到土壤有效磷供应临界指标。

y=ax+b（x＜c）

y=p（x≥c）

式中，y为相对产量（%）；a为斜率参数；b为截距参数；x为土壤Olsen-P含量（mg·kg-1）；c为土壤Olsen-P临界值（mg·kg-1）；p为平台相对产量（%）。

2 结果与分析

2.1 土壤基本理化性状

各试验点的土壤基本理化性状如表2所示，有机质含量在11.7～61.6 g·kg-1之间，全氮含量在0.62～3.71 g·kg-1之间，有效磷含量在6.7～532.1 mg·kg-1之间，速效钾含量在62.0～997.0 g·kg-1之间，pH值在7.15～8.18之间。说明本试验所选的试验点土壤理化性状差异较大，可以代表北京地区的土壤状况。

2.2 磷肥临界指标确定

通过线性加平台模型拟合土壤有效磷含量与结球莴苣相对产量之间的关系，得出京郊地区结球莴苣土壤有效磷临界指标为81.2 mg·kg-1。当土壤Olsen-P含量＜81.2 mg·kg-1时，随着土壤Olsen-P含量的增加，结球莴苣相对产量显著增加；当土壤Olsen-P含量≥81.2 mg·kg-1时，结球莴苣相对产量达到最大值（94.7%），此后土壤Olsen-P含量再增加，结球莴苣相对产量也维持不变 （图1）。

表2 各试验点土壤基本理化性状

图1 土壤Olsen-P含量与结球莴苣相对产量之间的关系

2.3 不同磷肥处理对结球莴苣产量的影响

依 据 土 壤Olsen-P含 量 临 界 指 标81.2 mg·kg-1，将11个试验点划分为两个区组：Olsen-P含量＜81.2 mg·kg-1和Olsen-P含量＞81.2 mg·kg-1。

从表3可以看出，当土壤Olsen-P含量＜81.2 mg·kg-1时，除通州区靛庄2号棚外，其他4个试验点各处理之间结球莴苣产量差异不显著，但各试验点均表现为随磷肥施用量的增加结球莴苣产量呈上升趋势，处理2、处理3、处理4和处理5比空白对照（处理1）分别增产7.73%、12.80%、18.60%和12.56%，其中处理4除大兴区示范站外的其他试验点产量均为最高。当土壤Olsen-P含量＞81.2 mg·kg-1时，增施磷肥不仅不能使结球莴苣产量明显增加，反而有下降的趋势。

2.4 不同磷肥处理对磷肥农学利用率的影响

从表4可以看出，当土壤Olsen-P含量＜81.2 mg·kg-1时，各试验点各处理磷肥农学利用率均为正值；除大兴区示范站外，其他4个试验点均是处理4的磷肥农学利用率最高；施用有机肥条件下，处理3和处理4的平均磷肥农学利用率分别比处理2增加24.45%和82.10%，处理5的平均磷肥农学利用率反而低于处理2。当土壤Olsen-P含量＞81.2 mg·kg-1时，处理2、处理3和处理5的平均磷肥农学利用率较低，甚至为负值；处理4的平均磷肥农学利用率为7.0 mg·kg-1。

表3 不同磷肥处理对结球莴苣产量的影响

3 结论与讨论

3.1 土壤有效磷临界值

基于养分丰缺指标法的磷钾恒量监控技术是进行养分推荐的基础。养分丰缺指标法认为土壤有效磷水平是作物是否施磷以及磷肥施用量的关键因素（贾小红 等，2007；李宇虹 等，2012）。土壤养分的丰缺指标通常为：相对产量在50%以下的土壤养分含量为“极低”，在50%～70%的为“低”，在70%～95%的为“中等”，高于95%的为“高”（张福锁 等，2011）。本试验中，由线性加平台模型拟合方程可知，各试验点土壤有效磷含量为0时，结球莴苣相对产量达到76%，土壤肥力属于中等水平，基础地力水平较高；当土壤有效磷临界值为81.2 mg·kg-1时，结球莴苣相对产量达到94.7%，土壤肥力属于高水平。本试验得出的结球莴苣土壤有效磷临界值为81.2 mg·kg-1，高于叶菜类蔬菜的土壤有效磷临界值39.1 mg·kg-1（李宇虹 等，2012），也明显高于小麦和玉米的土壤有效磷临界值（小麦为14.6 mg·kg-1，玉米为13.2 mg·kg-1）（Tang et al.，2009）。主要原因可能是由于土壤环境条件和作物生长特性不同造成的。蔬菜作物根系发育比粮食作物弱，养分吸收利用率低，虽然单位产量养分需求量低于粮食作物，但目标产量水平远高于粮食作物，对养分的总需求量大，导致其土壤有效磷临界值比粮食作物高。设施蔬菜产量水平一般高于露地蔬菜，对土壤磷素供应需求高，这可能是导致设施菜田土壤有效磷供应临界值高的主要原因。另外，设施生产中易出现土壤次生盐渍化和酸化等问题，降低土壤中磷素的有效性，抑制根系磷素及其他养分吸收（Grattan & Grieve，1999），使土壤有效磷临界值偏高。

3.2 不同磷肥处理对结球莴苣产量的影响

本试验结果表明，当土壤Olsen-P含量＜81.2 mg·kg-1时，与空白对照（处理1）相比，施用磷肥各处理的结球莴苣产量都有一定程度的增加，但施磷各处理间产量差异不显著。表明当土壤有效磷含量低于临界值时，土壤对结球莴苣的磷素供应不足以满足其生长需求，增施磷肥可以明显提高结球莴苣产量，这与前人的研究结果一致（Mallarino & Blackmer，1992；李宇虹 等，2012）。处理2各试验点的产量均高于处理1，表明增施有机肥可以增加结球莴苣产量。有机肥的投入可以增加土壤有机质含量，改善土壤物理性质（张锐 等，1997），活化磷素形态，促进植株根系生长，进而促进作物生长（朱林 等，2001）。处理3、处理4和处理5的产量大多数高于处理2，表明磷肥有机无机配施对结球莴苣的增产效果优于单施有机肥，这与王艳博等（2006）和唐明灯等（2012）的研究结果一致。主要原因是有机无机肥配施能更好地调节土壤养分的释放，利于作物对养分的吸收（王艳博 等，2006）。由于基肥、追肥配施能更好地满足结球莴苣整个生育期对磷素的需求，故处理4的结球莴苣平均产量最高。而当土壤Olsen-P含量＞81.2 mg·kg-1时，各处理结球莴苣产量差距甚小，说明当土壤有效磷含量高于临界值时，土壤磷素供应足以满足结球莴苣生长需求，增施磷肥不仅不能明显增加结球莴苣产量，甚至过量施用磷肥还会造成结球莴苣减产。

3.3 不同磷肥处理对磷肥农学利用率的影响

本试验结果表明，当土壤Olsen-P含量＜81.2 mg·kg-1时，各试验点各处理的磷肥农学利用率都为正值，各处理间磷肥农学利用率的差异主要是由结球莴苣产量差异引起的。当土壤Olsen-P含量＞81.2 mg·kg-1时，处理2、处理3和处理5的平均磷肥农学利用率较低，甚至为负值，表明当土壤有效磷含量高于临界值时，增施磷肥会造成磷肥的浪费，甚至引发环境污染问题。

综上，京郊地区设施结球莴苣土壤有效磷临界值为81.2 mg·kg-1。当土壤有效磷含量低于81.2 mg·kg-1时，增施磷肥可以提高结球莴苣产量，其中施用有机肥、磷肥在基肥和3次追肥时施用的处理的结球莴苣产量和磷肥农学利用率最高；当土壤有效磷含量高于81.2 mg·kg-1时，增施磷肥不仅不能增加结球莴苣产量，还会增加环境风险，所以当季可以不施磷肥。

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Effects of Phosphate Fertilizer Supply on Protected Lettuce Yield and Phosphorus Use Effciency

CHEN Juan1，LIAO Hong1，ZHAO Yong-zhi1，QU Ming-shan1*，HAN Bao2，ZHAO Yue3，WU Wanjun4，ZHAO Yi5，ZHANG Huai-wen6
（1Beijing Soil Fertilizer Extension Service Station，Beijing 100029，China；2Institute of Agricultural Science of Fangshan，Beijing 102488，China；3Beijing Daxing Agrotechnical Ptechnique Popularization Station，Beijing 102600，China；4Agricultural Technology Extension Station in Tongzhou，Beijing 101101，China；5Agricultural Technology Extension Station in Yanqing，Beijing 102100，China；6Institute of Agricultural Science of Shunyi，Beijing 101300，China）

The determination of the critical soil available phosphorus（P）value and reasonable fertilizer measures play significant roles in P recommendation and high yield in the vegetable fields．This study designed the experiments for lettuce（Lactuca sativa L. var. capitata L.） in 5 sites in Beijing suburbs．This test consisted of 5 treatments：treatment 1，no organic fertilizer and P fertilizer；treatment 2，only with organic fertilizer；treatment 3，organic fertilizer and P based-fertilizer（one time）；treatment 4，organic fertilizer，P based-fertilizer and 3 times top-dressed fertilizers；treatment 5，organic fertilizer and P based-fertilizer（the dosage is 2 times of treatment 3）．In this study，we analyzed the critical soil available P value by linear platform model and effects of different phosphate fertilizer measures on the protected lettuce yield and phosphorus agronomic efficiency（PAE）by some relevant data（e.g.phosphate fertilizer supply，yield）in Beijing suburbs．The results indicated that critical soil available P value of protected lettuce was 81.2 mg·kg-1in Beijing suburbs．When the critical soil available P value was less than 81.2 mg·kg-1，compared with the yield in treatment 1，the yield in treatment 2，treatment 3，treatment 4 and treatment 5 was increased by 7.73%，12.80%，18.60%，and 12.56%，respectively，above all，the average yield in treatment 4 was the highest．The PAE of each treatment was positive in each site.When the critical soil available P value was higher than 81.2 mg·kg-1，it could not increase the yield by increasing the P fertilizer rate with higher environmental impacts．Therefore，when the critical soil available P value was less than 81.2 mg·kg-1，the measures in treatment 4（organic fertilizer，P based-fertilizer and 3 times top-dressed fertilizers）is the best way to improve the lettuce yield and PAE；when the critical soil available P value is higher than 81.2 mg·kg-1，the P fertilizer can be not need to apply in season in Beijing suburbs．

Lettuce；Critical soil available phosphorus；Fertilizer measures；Yield；Phosphorus agronomic efficiency（PAE）

陈娟，女，副科长，农艺师，主要从事土壤肥料方面的研究，E-mail：qficj@163.com

*通讯作者（Corresponding author）：曲明山，男，科长，高级农艺师，主要从事土壤肥料方面的研究，E-mail：qumingshan@163.com

2016-08-22；接受日期：2016-11-29

北京市农业局科技项目（PXM2014-036205-000012）