氮磷钾平衡施用对大葱产量、养分吸收及利用的影响

马 征，崔荣宗*，贾 德，魏建林*，张柏松，郑福丽，李国生

（1.山东省农业科学院农业资源与环境研究所/山东省植物营养与肥料重点实验室/农业农村部黄淮海平原农业环境重点实验室，山东 济南 250100；2.济南市长清区农业局，山东 济南 250100）

葱在我国已有2 000余年的栽培历史，在蔬菜生产中占有极其重要的地位，我国大葱种植面积常年稳定在540千hm2以上，占蔬菜总播种面积的3%，2002～2016年，大葱总产量提高了52.2%［1］，其中，化肥在产量提升中起了不可替代的作用。但大葱传统栽培中存在着施肥量过高、施肥结构不合理现象，这不仅导致大葱产量和品质下降，还易造成肥料浪费，甚至引发环境污染问题［2-7］。为了顺应国家化肥“零增长”趋势，改进施肥方式，提高肥料利用率，减少不合理投入，对大葱高产优质高效与可持续生产具有重要意义。平衡施肥不仅可显著提高作物的产量和品质、促进干物质转运，还能提高养分利用效率。江丽华等［8］进行了氮肥用量对大葱产量影响试验，结果发现，在磷钾充足前提下，氮肥用量为360 kg·hm-2时，产量接近最高，不同氮水平大葱带走的氮量在101.94～120.58 kg·hm-2，氮肥的损失率约占施氮量的51.97%～59.42%。孔灵君等［9］通过氮、硫互作试验研究大葱养分吸收分配特性，结果发现，大葱干物质在假茎、根系的分配率随氮水平升高逐渐降低，而在叶中的分配率则逐渐升高，表明氮素显著调控了大葱各器官的生长，尤其显著促进了叶片的生长。林昌华等［10］应用拟饱和最优回归设计，建立大葱施用氮、磷、钾肥对大葱株高、葱白、产量及施肥利润的效应函数，得出最高产量的氮、磷、钾优化施肥组合分别为N 394.08、P2O5193.62和K2O 225.00 kg·hm-2。在 平衡施肥方面国内外已开展了大量的工作，形成多达60余种施肥模型，可分为基于土壤养分的推荐施肥方法和基于作物的推荐施肥方法［11-14］。基于土壤养分的推荐施肥方法是以土壤测试为基础，包括目标产量法、土壤有效养分校正系数法和土壤肥力指标法等［15-16］。基于作物的推荐施肥方法主要根据作物生长表现和产量判断作物营养状况，进而得出推荐施肥量，包括叶绿素仪法、叶色卡法、硝酸盐反射仪法、冠层反射仪和植株症状诊断等［17-19］。目前我国广泛开展的测土配方施肥工作便是以土壤测试和肥料田间试验为基础，根据作物对土壤养分的需求规律、土壤养分的供应能力和肥料效应，在合理施用有机肥料的基础上，提出氮、磷、钾及中微量元素肥料的施用数量、施用时期和施用方法的一套施肥技术体系［20-23］。目前的测土分析技术多采用美国国际农化服务中心（ASI）的土壤养分系统研究法，实现了高效快速的土壤养分检测，对合理指导施肥具有较好效果［20，24-25］。目前各种推荐施肥技术已在小麦、玉米、水稻等多种作物上广泛应用，可显著提高化肥氮利用率，达到作物增产、节本增效的目的，但在大葱平衡施肥方面的系统研究报道较少。本文研究了基于土壤养分和目标产量进行的大葱平衡施肥对多年大葱栽培地块大葱产量、养分吸收积累、肥料利用效率的影响，探讨氮磷钾平衡施用在山东大葱主产区的应用效果，以期为大葱科学施肥提供理论依据和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地点

试验于2017年6月至11月在山东省章丘枣园镇庆元村多年大葱栽培地进行（北纬36°46′，东经117°26′），试验点土壤基本理化性状如表1所示。

表1 各试验点土壤基本理化性状

1.2 试验设计

共设置6个处理，OPT为氮、磷、钾肥配合施用，肥料用量及施用方案根据土壤养分状况和目标产量进行合理推荐，OPT-N为在OPT基础上不施氮肥，OPT-P为在OPT基础上不施磷肥，OPT-K为在OPT基础上不施钾肥，OPT+OM为在OPT基础上用有机肥替代30%化肥氮，FP为当地农民习惯施肥。试验用氮肥为尿素（N 46.0%），磷肥为重过磷酸钙（P2O545%），钾肥为硫酸钾（K2O 60%），有机肥料为蚯蚓粪有机肥（N 1.54%，P2O51.47%，K2O 2.35%）。施肥量见表2。其中尿素基施20%，重过磷酸钙基施60%，硫酸钾基施20%，剩余肥料均按1 ∶2 ∶4比例分别于8月14日、8月27日、9月9日分3次追施。

表2 不同处理的施肥量 （kg·hm-2）

大葱品种为章丘大葱品种大梧桐，2017年6月14日定植，于11月5日收获，小区面积30 m2，各处理设3次重复，田间管理按当地农民种植习惯进行。

1.3 样品采集与分析

在大葱定植前采集0～20 cm土壤样品，用重铬酸钾容量法-外加热法测定土壤有机质，用碱解扩散法测定土壤碱解氮，用NaHCO3浸提-钼蓝比色法测定土壤有效磷，用NH4OAc浸提-火焰光度法测定土壤速效钾。

收获时，采集各小区代表性的大葱整株样品3株，去掉泥土，分别称葱白和茎叶鲜重（每个小区每株地上部和地下部要对应，收集地上完整叶及葱白）。在105℃杀青30 min，65℃烘干至恒重，记录干重，用于计算收获指数和含水量。取部分样品粉碎，采用浓H2SO4-H2O2消煮-蒸馏定氮法测定植株全氮，钼黄比色法测定植株全磷，火焰光度法测定植株全钾［26］。

1.4 调查和计产

收获时各小区单独测产，随机收获每小区内3个样段的10棵大葱，洗净后分别测定株高、葱白长、茎粗等生物学性状指标。

1.5 有关指标计算

养分积累量（kg·hm-2）=收获物干重（kg·hm-2）×收获物养分含量（g·kg-1）

施肥产量效应（kg·hm-2）=OPT产量-减素处理区产量

施肥效益（元·hm-2）=施肥产量效应×大葱价格

肥料投入（元·hm-2）=（OPT肥料用量-减素处理区肥料用量）×肥料价格

施肥产投比=施肥效益/肥料投入

肥料利用率（%）=（施肥区养分积累量-减素处理区养分积累量）／施肥量×100

肥料农学效率（kg·kg-1）=（施肥区大葱产量-减素处理区大葱产量）／施肥量

化肥偏生产力（kg·kg-1）=施肥产量／施肥量

试验数据采用Excel 2007及DPS 7.05进行统计分析及绘制图表。

2 结果与分析

2.1 氮磷钾平衡施用对大葱产量及其构成因素的影响

由表3可以看出，减氮对大葱株高影响显著，各处理假茎长无明显差异，减素处理对茎粗影响较大，各处理较OPT分别显著减小18.7%、10.5%和17.7%。大葱施氮可增产22.2%，施磷可增产10.7%，施钾可增产17.5%，30%氮有机肥替代处理比OPT处理增产2.4%，农民习惯比OPT增产5.2%，但OPT与OPT+OM、FP产量无显著差异。

表3 各处理对大葱生长量及产量的影响

2.2 氮磷钾平衡施用对大葱施肥产量效应及经济效益的影响

从多点田间试验的施肥产量效应可得（表4），大葱施用氮、磷、钾肥所带来的产量效应分别为13 989.0、7 425.0和11 475.0 kg·hm-2，在大葱施肥中氮肥对产量增加最为明显，其次为钾肥，磷肥最小。通过计算各减素处理的产投比可得，每投入1元的氮、磷、钾肥可分别带来32.9元、29.5元和18.3元的经济效益，低施用量和相对较低的价格使得磷肥与氮肥的产投比相近，而钾肥由于施用量与氮肥相当且价格偏高的原因导致其产投比偏低。FP处理虽产量效应比OPT高5.2%，但由于肥料投入量大，施肥产投比仅为4.7。

表4 各处理对大葱施肥产量效应及经济效益的影响

2.3 氮磷钾平衡施用对大葱养分吸收及积累的影响

由表5可得，OPT-N较OPT处理大葱氮、钾养分含量分别显著降低7.0%和5.3%，OPT-P较OPT处理大葱氮、钾养分含量分别显著降低5.5%和7.6%，OPT-K较OPT处理大葱氮、钾养分含量分别降低2.6%和9.4%。减素处理可显著影响大葱对氮钾的吸收，对磷素的影响不显著。OPT处理显著增加了大葱氮磷钾养分积累量，各施氮处理氮素积累量较OPT-N处理显著增加22.5%～69.0%，其中OPT处理氮素积累量最大；OPT处理磷素积累量比各减素处理分别显著增加25.6%、33.5%和19.8%；OPT处理钾素积累量比各减素处理分别显著增加46.3%、40.6%和54.6%。各减素处理不但影响了所减元素的吸收，还可明显降低另两种养分的积累。OPT+OM与OPT处理氮磷钾积累量无显著差异，可见，OPT+OM处理有机肥替代氮30%并不影响大葱对氮磷钾养分的积累。OPT与FP植株氮、磷养分积累量无明显差异，OPT植株钾积累量较FP显著增加了17.7%。说明氮磷钾优化配比可有效促进大葱对养分的平衡吸收利用。

表5 氮磷钾平衡施用对大葱养分吸收及积累的影响

2.4 氮磷钾平衡施用对大葱肥料利用效率的影响

由表6可知，基于土壤养分和目标产量的氮磷钾平衡施肥处理钾肥利用率最高，平均为29.6%，其次为氮肥，磷肥的利用率最低。磷肥农学效率最高，平均为57.1 kg·kg-1，其次为氮肥，钾肥最低，可见该地区大葱生产中适当增施氮肥和磷肥对增产效果较好。磷肥偏生产力最高，平均为527.2 kg·kg-1，其次为氮肥，钾肥最低，OPT处理化肥的偏生产力平均为118.5 kg·kg-1，比FP处理化肥的偏生产力提高15%。

表6 OPT处理肥料利用效率指标

3 讨论

3.1 氮磷钾平衡施用对大葱产量及其构成因素的影响

研究表明，大葱生长发育期间所需的氮、磷、钾元素中，氮肥对大葱产量效应最大，徐钰等［3］也指出施氮肥能显著提高大葱的假茎长度、茎粗及干物质积累等生长指标，且增产效果明显。蔡金月等［27］认为，大葱对氮肥较敏感，但仍须与磷钾肥合理配施才能获得高产。本试验条件下，大葱产量最高为OPT、FP和有机肥替代处理，处理之间差异不显著，缺氮处理对大葱产量影响最大，OPT-N较OPT处理产量显著降低18.2%，缺磷、缺钾处理较OPT处理产量也分别降低了9.6%和14.9%，这与前人的研究结果一致。试验发现，氮肥对大葱株高的影响显著，缺氮使大葱株高较其他处理降低了9.7%～12.8%，缺磷缺钾处理并未引起大葱株高的显著差异。缺素处理对大葱茎粗影响较显著，特别是氮肥和钾肥，这主要是由于大葱进入假茎充实期后，磷的吸收比例呈下降趋势，对钾素营养的吸收量显著增加，N与K2O的吸收比例达1 ∶1.3～1.59［28-29］，说明在一定范围内增加氮肥和钾肥供应能有效提高大葱假茎茎粗的生长。缺素处理并未引起大葱假茎长度的显著差异。

3.2 氮磷钾平衡施用对大葱养分吸收及积累的影响

高志红等［30］指出，适当比例的氮磷钾配施可显著增加植株氮磷钾含量及积累量。武际等［31］的研究也发现，小麦对氮钾养分的吸收表现出一定的正交互作用，氮钾肥配合施用可促进植株对氮、钾养分吸收及植株氮、钾含量的提高。本试验研究表明，缺素处理不但导致该元素吸收比例显著降低，同时也影响了其他元素的吸收。但由于氮磷钾不同的生理作用，磷素可促进根系的发育和调节氮、钾代谢，所以对大葱养分吸收的影响程度没有氮及钾显著。

养分积累是作物产量形成的基础。侯云鹏等［32］总结了56个试验点的玉米田间试验，在减施氮肥25.8%～33.4%、磷肥46.9%～52.7%、钾肥24.9%～30.2%的情况下，各处理OPT的养分吸收量均高于FP处理，氮吸收量提高3.2～12.8 kg·hm-2，磷吸收量提高0.7～2.1 kg·hm-2，钾吸收量提高5.3～7.2 kg·hm-2。依巴提等［33］通过田间膜下滴灌栽培研究平衡施肥对棉花养分吸收分配规律的影响，试验得出，与农民习惯施肥相比，推荐施肥处理的养分吸收、生殖器官中分配总量和肥料利用效率有不同程度的提高，其中氮肥和磷肥肥料利用效率分别提高29.5%和10.8%，氮肥和磷肥农学利用效率分别提高0.4和0.7 kg·kg-1。在本研究条件下，OPT处理较FP氮磷养分积累量分别提高3.7%和6.6%，钾素积累量显著提高17.7%。

合理的氮磷钾配比有利于促进作物对养分的吸收和利用，平衡施肥能够显著提高肥料利用率［34-35］。王荣萍等［36］总结了华南蔬菜生产区叶菜氮肥偏生产力为173.1 kg·kg-1，农学效率为38.3 kg·kg-1。在本试验条件下，OPT推荐施肥的氮肥偏生产力为272.0 kg·kg-1，农学效率为53.8 kg·kg-1，均高于叶菜类蔬菜平均值。

4 结论

综上所述，基于土壤养分和目标产量的大葱平衡施肥在山东省章丘大葱主产区具有良好应用效果，大葱产量较农民习惯无显著差异，氮、磷、钾施用量分别减少了13.3%、24.4%和17.5%，氮、磷、钾肥料利用率分别为23.5%、13.4%和29.6%，氮、磷、钾农学效率分别为53.8、57.1和44.1 kg·kg-1，氮、磷、钾肥偏生产力分别为272.0、527.2和268.8 kg·kg-1。