氮磷钾施用量对高山甘蓝产量及品质的影响

赵书军李车书邱正明袁家富王永健佀国涵徐大兵*

（1湖北省农业科学院植保土肥研究所，湖北武汉 430064；2恩施市农业局农技推广中心，湖北恩施 445000；3湖北省农业科学院经济作物研究所，湖北武汉 430064）

氮磷钾施用量对高山甘蓝产量及品质的影响

赵书军1李车书2邱正明3袁家富1王永健2佀国涵1徐大兵1*

（1湖北省农业科学院植保土肥研究所，湖北武汉 430064；2恩施市农业局农技推广中心，湖北恩施 445000；3湖北省农业科学院经济作物研究所，湖北武汉 430064）

以京丰1号为试材，采用田间试验方法分别研究了不同用量氮、磷、钾肥对高山甘蓝产量、品质和经济效益的影响。结果表明：施氮量375 kg·hm-2处理的甘蓝产量最高，分别比150、225 kg·hm-2处理显著增产9.44%和2.68%；施磷量180 kg·hm-2处理的甘蓝产量最高，分别比0、135 kg·hm-2处理显著增产17.56%和7.27%；施钾量525 kg·hm-2处理的甘蓝产量最高，分别比0、225 kg·hm-2处理显著增产35.08%和15.55%。增加氮、磷、钾的施用量，均有增加甘蓝游离氨基酸含量、减少总酸含量的趋势，但同时也有增加硝酸盐累积的趋势；增施钾肥还增加了甘蓝VC含量。综上，鄂西高山地区高肥力地块种植结球甘蓝，氮、磷、钾肥推荐量分别为225～300 kg·hm-2、180～225 kg·hm-2和225～300 kg·hm-2。

结球甘蓝；施肥量；产量；经济效益；品质

高山蔬菜是指利用夏季高海拔山区自然冷凉气候条件和优质生态环境生产的反季节商品蔬菜，是优质农产品生产和节能低耗型生态农业的重要组成部分（徐珊珊，2013）。结球甘蓝（Brassica oleraceaL. var.capitataL.）具有耐寒、抗病、适应性强、品质好等特点（章明清 等，2011），已成为夏季鄂西高山蔬菜的主要种类之一。鄂西高山甘蓝种植已有20 a的历史，连作时间长，而且施肥结构严重不合理（孟祥生，2006；徐能海和夏晓法，2006；朱进和柳文录，2009）。通常情况下，甘蓝对氮磷钾的需求比例为1∶0.13∶1.08（金珂旭 等）；然而从调查结果来看，恩施州高山甘蓝的施氮量为90.0～457.5 kg·hm-2，平均值为172.5 kg·hm-2，氮磷钾施用比例为1∶1.18∶0.57（赵书军 等，2012）。由此可以看出，恩施高山区域甘蓝施肥量较高且偏施氮磷肥，严重制约了高山蔬菜产业的可持续发展。那么，在实施“化肥减施”的过程中，“减多少”和“如何减”就成为当前亟待解决的关键问题。

长期施用化肥不仅造成土壤肥力下降、养分流失等环境风险，而且更严重的是导致甘蓝品质下降（金珂旭 等，2014）。研究表明，随着施氮量的增加，甘蓝硝酸盐含量逐渐增加（熊亚梅 等，2007；倪小会 等，2010；褚清河 等，2013；朱静华 等，2013），可溶性糖含量和VC含量降低（孟祥生，2006；熊亚梅 等，2007）；而施用钾肥可以在一定程度上降低甘蓝硝酸盐含量，增加氨基酸含量和可溶性糖含量（金珂旭 等，2014）。因此，合适的施肥量和施肥方式有助于改善甘蓝的品质。

综上所述，在确保甘蓝产量的前提下，如何科学地减少化肥的施用量，实现“化肥减施”和改善甘蓝品质，是未来高山甘蓝可持续发展的重要保障。本试验以恩施市为代表探讨了氮、磷、钾肥不同施用量对高山甘蓝产量及品质的影响，以期为鄂西地区高山甘蓝的科学施肥提供理论依据。

1 材料与方法

1.1试验地概况

试验地位于湖北省恩施州恩施市板桥镇大山顶村（东经109.28°，北纬30.57°），平均海拔高度为1 666.5 m，年均气温10 ℃，常年降雨量1 402～1 894 mm，属典型的高山气候。该区域长期种植高山冷凉蔬菜，迄今已有20 a的 历史。

供试甘蓝品种为京丰1号（中国农业科学院蔬菜研究所和北京市农业科学院育成的一代杂种）。供试土壤类型为山地棕壤，已连续种植甘蓝3 a，试验1开始前0～20 cm土壤理化性状为：pH值5.6，有机质含量28.5 g·kg-1，碱解氮180.5 mg·kg-1，有效磷32.1 mg·kg-1，速效钾153.5 mg·kg-1；试验2、3、4开始前0～20 cm土壤理化性状为：pH值6.4，有机质含量29.8 g·kg-1，碱解氮198.2 mg·kg-1，有效磷52.6 mg·kg-1，速效钾189.8 mg·kg-1。

1.2试验设计

4个试验分别于2014、2015年和2016年5～9月进行。

试验1：不同施氮量对高山甘蓝产量和品质的影响。共设置5个处理，氮肥施用量分别为150 kg·hm-2（N1）、225 kg·hm-2（N2）、300 kg·hm-2（N3）、375 kg·hm-2（N4）、450 kg·hm-2（N5）。各处理的磷肥（P2O5）和钾肥（K2O）施用量分别为225 kg·hm-2和375 kg·hm-2。

试验2：不同施磷量对高山甘蓝产量和品质的影响。共设置6个处理，磷肥施用量分别为0 kg·hm-2（P0）、135 kg·hm-2（P1）、180 kg·hm-2（P2）、225 kg·hm-2（P3）、270 kg·hm-2（P4）、315 kg·hm-2（P5）。各处理氮肥（N）和钾肥（K2O）施用量分别为300 kg·hm-2和375 kg·hm-2。

试验3：不同施钾量对高山甘蓝产量和品质的影响。共设置5个处理，钾肥施用量分别为0 kg·hm-2（K0）、225 kg·hm-2（K1）、300 kg·hm-2（K2）、450 kg·hm-2（K3）、525 kg·hm-2（K4）。各处理氮肥（N）和磷肥（P2O5）施用量分别为300 kg·hm-2和225 kg·hm-2。

试验4：过量施氮对高山甘蓝产量和品质的影响。共设置4个处理，氮肥施用量分别为240 kg·hm-2（HN1）、480 kg·hm-2（HN2）、720 kg·hm-2（HN3）、960 kg·hm-2（HN4）。各处理磷肥（P2O5）和钾肥（K2O）施用量分别为225 kg·hm-2和375 kg·hm-2。

各试验的具体施肥量见表1。70%的氮、100%的磷、钾作基肥施用，30%的氮作追肥施用。小区面积均为20 m2（长5 m，宽4 m），小区之间沟宽50 cm；株距20 cm，每小区种植550株；每处理3次重复，随机排列；不灌溉，其他田间管理按照当地栽培习惯进行。

表1各试验的具体施肥量 kg·hm-2

1.3项目测定

甘蓝收获时按小区记产，并按照3 a平均价格0.70元·kg-1计算产值。然后每小区随机取10个甘蓝叶球，每个取1/4，带回实验室用于品质 测定。VC含量采用2，6-二氯靛酚滴定法测定；可溶性糖含量采用蒽酮比色法测定；硝酸盐含量采用水杨酸比色法测定；游离氨基酸含量采用茚三酮比色法测定；总酸含量采用酸碱滴定法测定（赵世杰 等，2002）。

1.4数据处理

试验数据采用Microsoft Excel 2010软件和SPSS 16.0软件进行统计分析。采用SPSS软件对施肥量与产量数据进行曲线拟合，通过显著性检验和R2值的大小，确定拟合方程。

产投比=产值/肥料成本

利润=产值-肥料投入

式 中：X1、X2表示不同氮磷钾肥用量（kg·hm-2），E1、E2表示不同用量氮磷钾生产甘蓝所产生的经济利润（元·hm-2）。

2 结果与分析

2.1不同氮 磷钾施用量对高山甘蓝产量的影响

从表2可以看出，随着氮、磷施用量的增 加，甘蓝产量呈现先增加后降低的变化趋势；而随施钾量的增加，甘蓝产量呈上升趋势。对于施氮处理而言，N4处理甘蓝产量最高，分别比N1、N2处理显著增产9.44%和2.68%；对于施磷处理而言，P2处理甘蓝产量最高，分别比P0、P1 处理显著增产17.56%和7.27%；对于施钾处理而言，K4处理甘蓝产量最高，分别比K0、K 1处理显著增产35.08%和15.55%。

通过对氮、磷、钾施用量与甘蓝产量进行曲线拟合，得出最佳的氮（X1）、磷（X2）、钾（X3）施用量与高山甘蓝产量（Y）的二次方程：Y=-0.045X12+28.46X1+59 534（R2=0.939）、Y=-0.156X2

2+79.23X2+60 692（R2=0.796）、Y= -0.052 1X3

2+67.00X3+57 255（R2=0.924）；且拟合方程均达到极显著水平。计算出高山甘蓝产量最大时氮、磷、钾的施用量分别为316、254 kg·hm-2和643 kg·hm-2。

表2不同氮磷钾施用量对高山甘蓝产量的影响

2.2不同氮磷钾施用量对高山甘蓝经济效益的影响

从表3可以看出，对于施氮处理 而言，N4处理利润最高，显著高于N1处理，但其产投比显著低于N1处理，且单位肥料利润增加值也较低 ；对于施磷处理而言，P2处理的利润和单位肥料利润增 加值最高，产投比居中；对于施钾处理而言，K4处理利润最高，但产投比和单位肥料利润增加值较低。

2.3不同氮磷钾施用量对高山甘蓝品质的影响

从表4可以看出，不同施氮量处理中，N4处理甘蓝VC含量、游离氨基酸含量、糖酸比均最高，而硝酸盐含量和总酸含量最低；N2处理可溶性糖含量最高（3.61%），显著高于其他处理；不同处理间总酸含量差异较小，以N2处理最高；随着施氮量的增加，糖酸比呈逐渐增加的趋势。

不同施磷量处理中，P1处理甘蓝VC含量和总酸含量最高，而糖酸比最低；P4处理游离氨基酸含量最高，可溶性糖含量和糖酸比亦最高，且均显著高于其他处理；P2处理硝酸盐含量最低，分别比P0、P1、P3、P4、P5处理降低了35.02%、26.32%、45.90%、40.54%、34.19%，且差异均达到显著水平。

不同施钾量处理中，K4处理甘蓝VC含量最高，分别比K0、K1、K2、K3处理显著提高290.02%、253.18%、62.26%、37.60%，游离氨基酸含量亦最高，但硝酸盐含量也显著高于其他处理；K1处理可溶性糖含量和糖酸比显著高于其他处理。

采用SPSS软件对氮磷钾施用量与甘蓝品质进行Pearson相关性分析。从表5可以看出，施氮量对甘蓝游离氨基酸含量、总酸含量和糖酸比的影响较大，且与总酸含量呈显著负相关；施磷量对甘蓝总酸含量和糖酸比影响较大，亦与总酸含量呈显著负相关；而施钾量对甘蓝VC含量、游离氨基酸含量和硝酸盐含量影响较大。

2.4过量施氮对高山甘蓝产量及品质的影响

从表6可以看出，HN3处理甘蓝产量和游离氨基酸含量最高，HN1处理可溶性糖含量最高、硝酸盐含量最低，但各指标各处理间差异均不显著。

表4不同氮磷钾施用量对高山甘蓝品质的影响

表5氮磷钾施用量与高山甘蓝品质的相关性

表6过量施氮对高山甘蓝产量及品质的影响

3 结论与讨论

3.1氮、磷、钾施用量对高山甘蓝产量和经济效益的影响

朱静华等（2013）研究表明，甘蓝的产量随着施肥量的增加而增加（施氮量54.0～378.0 kg·hm-2）。而本试验结果表明，在施氮量较低的情况下，随着施氮量的增加甘蓝产量显著提高；但进一步增加施氮量，增产效益不显著，这与高小华（2008）的研究结果相似（施氮量0～375 kg·hm-2）。此外，熊亚梅等（2007）研究表明，甘蓝产量随着施氮量的增加呈先增加后降低的趋势（施氮量0～308.6 kg·hm-2）。不同研究者的结论有一定的差异，也与一般农作物的“抛物线”肥料效益曲线不同，这可能与不同区域的土壤肥力状况有关（王欣，2008），也可能与甘蓝等叶菜类的遗传特性有关。本试验条件下，即使施氮量高达960 kg·hm-2，甘蓝产量也没有明显的降低。因此，在生产实践中探索甘蓝合理的施氮量非常重要，否则会造成极大的资源浪费和潜在的环境污染风险。本试验中，施氮量在225～300 kg·hm-2，甘蓝的经济效益较高。

蔬菜生产中盲目大量施用磷肥问题较普遍，已有资料表明保护地种植中磷肥用量是蔬菜实际需要量的2.3～33.5倍，导致菜田土壤磷素大量累积（吴一群，2008；廖文华 等，2010；韩玲君，2012）。本试验结果表明，施磷量在180 kg·hm-2以下，随着施磷量的增加甘蓝产量增加；但进一步增加施磷量（225～315 kg·hm-2），产量反而有降低的趋势。这表明磷肥施用量过高同样对甘蓝的生长不利，与顾闽峰等（2016）的研究结果相似（试验设计磷肥用量为0～240 kg·hm-2，甘蓝产量以施磷170 kg·hm-2最高）。本试验中，甘蓝的施磷量与经济效益曲线表现出“抛物线”的趋势，甘蓝最高利润施磷量为180 kg·hm-2，而且当施磷量超过180 kg·hm-2时单位肥料利润增加值为负值。

王桂良等（2009）研究表明，甘蓝产量随着施钾量的增加而增加，但钾肥施用量超过375 kg·hm-2以后增产效果不显著（试验设计最高施钾量为450 kg·hm-2）。本试验亦得出相似的结果，当施钾量超过300 kg·hm-2时，甘蓝产量增速就开始减缓。对于经济效益而言，以施钾量为525 kg·hm-2时甘蓝利润最大，但是当施钾量超过300 kg·hm-2时单位肥料利润增加值大幅度减少。

3.2氮、磷、钾施用量对高山甘蓝品质的影响

大量研究表明，叶用莴苣、菠菜、番茄等作物产品器官的硝酸盐含量与施氮量呈正相关关系（丁文雅，2015）。近年来国内学者开展了许多有关氮肥用量对甘蓝硝酸盐含量影响的研究，结论多是氮肥施用量与甘蓝硝酸盐含量呈正相关（熊亚梅 等，2007；高小华，2008；朱静华 等，2013）。关于施氮量与作物产品器官氨基酸、VC、总糖、总酸含量及糖酸比等品质关系的研究也有一些报道，但结论不尽一致（熊亚梅 等，2007；丁文雅，2015）。本试验中，施氮量在150～300 kg·hm-2范围内，随着施氮量的增加甘蓝硝酸盐含量逐渐增加；但再增施氮肥，硝酸盐含量则略有降低；过量施氮（240～960 kg·hm-2），硝酸盐含量又呈增加的趋势。增加施氮量对甘蓝VC含量没有显著影响，但可提高氨基酸含量和糖酸比。综合而言，施氮量为225～375 kg·hm-2时甘蓝品质较好。

目前关于磷肥对甘蓝生长、品质影响方面的报道较少。褚清河等（2013）研究表明，提高磷肥的施用量（90.0～202.5 kg·hm-2）可以降低甘蓝的硝酸盐含量。在本试验中，施用一定量的磷肥（135～180 kg·hm-2），甘蓝硝酸盐含量显著降低；但是当施磷量从180 kg·hm-2增加到315 kg·hm-2，硝酸盐含量则表现出先增加后减少的变化趋势。甘蓝VC、氨基酸和可溶性糖含量随着磷肥施用量的增加呈现先升高后降低的趋势。总体来看，合理施磷（135～180 kg·hm-2）可以改善甘蓝的品质。

郭煕盛等（2004）研究表明，施用钾肥（200 kg·hm-2）可以提高结球甘蓝VC和糖的含量，但会降低氨基酸含量，这与本试验中施钾量为225～300 kg·hm-2时的结果基本相似。金珂旭等（2014）研究表明，施钾可以提高甘蓝VC和氨基酸的含量，但会降低还原糖含量。但是在本试验中，虽然随着施钾量的增加甘蓝可溶性糖含量逐渐降低，但是仍然高于不施钾肥处理。这可能是由于还原糖和可溶性糖所包含的糖的种类不同所致。王桂良等（2009）研究表明，施钾（150～450 kg·hm-2）可以降低甘蓝硝酸盐的含量。然而，在本试验中，不论施钾量多少（225～525 kg·hm-2），甘蓝硝酸盐含量均有所提高，这与李晓玲（2009）的研究结果（施钾量75～300 kg·hm-2）一致。之所以产生这样的差异，不仅可能与钾肥种类和甘蓝生长情况有关（郭熙盛 等，2004；王桂良 等，2009），还可能受取样和存放时间的影响。赵欢等（2010）研究发现，即使是同样的施钾肥处理，不同年份甘蓝硝酸盐含量的变化趋势也不同。由此可以看出，甘蓝硝酸盐含量受多种因素的影响，是多种因素综合作用的结果。

本试验中，由于交通原因，试验1的样品是采取托运的方法，在路上耽搁的时间较长，从取样至送到试验室历时4 d；试验2、3、4均是第1天取样，第2天送到，这可能是试验1硝酸盐含量较试验2、3、4 高的主要原因（詹秀环 等，2012）。另外，试验1和试验2、3、4的试验田块、地势也不一样，这可能是试验1硝酸盐含量较试验2、3、4 高的另一个原因（王翠红 等，2008）。

综上所述，结合甘蓝的产量、经济效益、营养品质和硝酸盐含量分析，恩施高山区域适宜氮、磷、钾肥施用量分别为225～300 kg·hm-2、180～225 kg·hm-2和225～300 kg·hm-2。由于本试验区域土壤养分含量比较高，因此本试验获得的推荐用量主要适用于高肥力土壤。

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权头还就是不放心，跟着他：“我哪儿能不放心，可您是何东的二叔，你们是一家人，我要让您帮助瞒着也挺难为您的，可我们孩子这么做还不是因为喜欢何东？对他痴心，想不出别的法儿了，出这么一下策，您说是不是？这要万一没算计好，还不把小命儿赔进去？等筝筝好了，我们请您吃个饭，您选地儿。”

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Effect of Chemical Fertilizer Applying Quantity on Yield and Quality of High Mountain Cabbage

ZHAO Shu-jun1，LI Che-shu2，QIU Zheng-ming3，YUAN Jia-fu1，WANG Yong-jian2，SI Guo-han1，XU Da-bing1*

（1InstituteofPlantProtectionandSoilFertilizer，HubeiAcademyofAgriculturalSciences，Wuhan430064，Hubei，China；2CenterofAgriculturalTechnologyExtension，EnshiAgricultureBureau，Enshi445000，Hubei，China；3InstituteofEconomicCrops，HubeiAcademyofAgriculturalSciences，Wuhan430064，Hubei，China）

Taking‘Jingfeng No.1’as experiment material，this paper studied the effect of applying different amount of nitrogen（N），phosphorus（P）and potassium（K）chemical fertilizer，on the yield，quality and economic benefit of cabbage（Brassica oleraceaL. var.capitataL.）planted in high mountain at western Hubei Province by field experiment method．The results showed that the highest yield was obtained by applying 375 kg·hm-2N fertilizer，which was 9.44% and 2.68% higher than that of 150 and 225 kg·hm-2N treatment，respectively．The cabbage yield of applying 180 kg·hm-2P fertilizer was 17.56% and 7.27% higher than 0 and 135 kg·hm-2P treatment，respectively．The yield of applying 525 kg·hm-2K fertilizer was 35.08% and 15.55% higher than 0 and 225 kg·hm-2K treatment，respectively．Therefore，increasing N，P and K fertilizer input could increase the ratio of free amino acid content，and the total acid content was decreased．At the same time，there existed a tendency of increasing the accumulation of nitrate．Increasing the application of K fertilizer could also increase the VC content of cabbage．In conclusion，the recommended N，P and K fertilizer application were 225-300 kg·hm-2，180-225 kg·hm-2and 225-300 kg·hm-2in mountainous areas at western Hubei Province．

Cabbage；Fertilizing amount；Yield；Economic benefit；Quality

赵书军，男，副研究员，专业方向：土壤肥力与植物营养调控，E-mail：zhaosj11@163.com

*通讯作者（Corresponding author）：徐大兵，男，副研究员，专业方向：植物营养与病害，E-mail：dabing_xu@163.com

2016-10-24；接受日期：2017-01-06

国家大宗蔬菜产业技术体系项目（CARS-25-c-02），湖北省农业科技创新中心项目（2011-620-003-03-06）