京郊设施秋茬结球莴苣滴灌优化施肥研究

赵青春 陈 娟* 廖 洪 陈素贤 赵凯丽 付玉翠 韩 宝谷星宇

（1 北京市土肥工作站，北京 100029；2 北京永盛园农业种植中心，北京 101149；3 北京市房山区种植业技术推广站，北京 102400；4 北京市昌平区农业技术推广站，北京 102200）

结球莴苣（Lactuca sativaL.var.capitataL.）俗称生菜，为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（陈健 等，2014），是北京地区设施栽培的主要蔬菜之一。近年来北京市结球莴苣种植面积逐年增加，据统计，2018 年播种面积达到3 733.3hm2，占北京市蔬菜总播种面积的10.5%（北京市统计局，2018）。

目前京郊结球莴苣生产上养分投入普遍过量，全生育期的氮磷钾总养分投入量分别为972～1 276 kg·hm-2、801～1 144 kg·hm-2和635～864 kg·hm-2，氮磷钾养分比例为1∶0.86∶0.67。其中化肥氮磷钾养分投入量分别为220.0～407.0 kg·hm-2、91.4～170.0 kg·hm-2和54.3～252.0 kg·hm-2，氮磷钾养分比例分别为1∶0.41∶0.49（叶芳芳，2016）。然而结球莴苣对氮磷钾的养分吸收量分别为59.2～74.8kg·hm-2、16.3～20.6 kg·hm-2和115.0～1 462.0 kg·hm-2，京郊结球莴苣养分投入量远超出养分需求量，造成大量养分盈余（叶芳芳，2016）。过量施肥不仅浪费资源，而且导致土壤退化、蔬菜产量和品质降低（余海英 等，2006）。

针对上述施肥不合理问题，根据结球莴苣生长发育规律和养分需求规律，进行全生育期的养分调控是解决问题的关键（Chen et al.，2011）。孙治强等（2007）研究发现，过多施氮肥使莴苣产量下降；高宝云等（2018）研究表明大量元素水溶肥具有较好的增产提质效果，且能适当降低硝酸盐含量；董燕等（2004）对西南地区露地莴苣进行平衡施肥，能够提高莴苣产量，改善品质。

综上所述，国内对结球莴苣的水肥调控技术进行了相关研究并取得了一定效果，但对设施水肥一体化条件下结球莴苣全生育期养分供应研究报道较少。本试验研究了采用优化施肥技术对结球莴苣产量、品质、节肥效果、肥料利用效率及经济效益的影响，以期为基于全生育期施肥套餐的优化施肥技术在结球莴苣上的合理应用提供依据和技术指导，实现京郊莴苣的优质、绿色、高效。

1 材料与方法

1.1 优化施肥方案

基于结球莴苣各生育期养分吸收规律和吸收量进行苗期、莲座期和结球期肥料配方和肥料用量的优化。考虑到京郊春茬果菜上已施用大量有机肥，与果菜轮作条件下秋茬结球莴苣不推荐施用有机肥。根据秋茬目标产量确定氮素需求总量，以氮素供应目标值表示不同来源的氮素供应量。总的氮肥推荐量按照如下公式计算：氮素推荐施肥量=氮素供应目标值-土壤氮素矿化量-有机肥提供的氮素-灌溉水中的有效氮素（Fink &Scharpf，1993；张晓晟，2002；高杰云 等，2014）。磷钾的推荐施肥量依据土壤肥力分级和作物养分带走量“衡量监控”方法（张福锁 等，2009）。本试验设施结球莴苣施肥量按照目标产量6 t·hm-2计算，N、P2O5、K2O 养分需求量分别为84 kg·hm-2、12 t·hm-2、96 t·hm-2。

1.2 试验材料

试验于2019 年分别在房山弘科农场、昌平金六环基地、通州永盛园基地开展，所用结球莴苣品种为射手101，由房山弘科农场统一育苗；各试验点的栽培方式均为畦栽，种植密度为60 000株·hm-2，秋茬栽培9 月初定植，10 月底收获。各试验点0～20 cm 土层土壤基本理化性状如表1所示。

表1 各试验点供试土壤基本理化性状

1.3 试验设计

试验设置3 个处理，分别为CK（空白对照），FP（农民习惯施肥），OPT（优化施肥），每处理3次重复。各试验点不同处理施肥情况见表2、3，昌平和通州试验点施肥量一致。各处理灌水制度一致，定植前灌水300～375 m3·hm-2；苗期灌水2次，每次120～150 m3·hm-2；莲座期灌水2 次，每次150～180 m3·hm-2；结球期灌水2 次，每次150～180 m3·hm-2。

1.4 测定指标与测定方法

产量测定：收获时全小区测产，用电子天平称量莴苣的质量，记为生物产量；去除每个莴苣非食用部分后，用电子天平称量莴苣的质量，记为经济产量。

表2 试验各处理不同时期施肥量

品质测定：采收时每个小区随机采集2 株结球莴苣，采用紫外分光光度法（NY/T 1279—2007）测定硝酸盐含量。

节肥效果按照化肥N、P2O5、K2O 节肥效果进行分析。

经济效益分析：肥料及结球莴苣的价格均按实际价格计算，商品有机肥价格为500 元·t-1，水溶肥单价为12 元·kg-1。

1.5 数据处理

采用Excel 软件进行试验数据处理、作图，用SAS 统计软件进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对结球莴苣产量的影响

从表4 可以看出，3 个试验点CK 生物产量及经济产量均最低，OPT 与FP 处理的生物产量及经济产量均无显著差异。房山、昌平、通州3 个试验点FP 处理的生物产量分别为73、59、76 t·hm-2，经济产量分别为44、33、41t·hm-2；OPT 处理的生物产量分别为72、62、76 t·hm-2，经济产量分别为44、34、42t·hm-2。试验结果表明优化施肥OPT 处理在大幅减少肥料用量的条件下，与FP 相比产量不减，且表现稳产。

表4 不同施肥处理对结球莴苣产量的影响

2.2 不同施肥处理对结球莴苣硝酸盐含量的影响

硝酸盐含量是衡量莴苣品质的一项重要指标（李会合和王正银，2001）。如表5 所示，3 个试验点不同施肥处理的硝酸盐含量差异显著，其中FP 处理最高，CK 最低。与FP 处理相比，OPT 处理由于减少了氮肥施用量（化肥纯养分）34%～49%，显著降低了结球莴苣硝酸盐含量，房山、昌平、通州3 个试验点分别降低了20%、14%和18%。

表5 不同施肥处理对结球莴苣硝酸盐含量的影响

2.3 不同施肥处理对结球莴苣化肥节肥效果的影响

OPT 处理施肥根据作物养分需求规律设计，节肥效果显著。图1 表明，与FP 处理相比，房山试验点OPT 处理的化肥纯养分N、P2O5、K2O 分别节约70、0、41 kg·hm-2，节肥率分别为34%、0、22%；昌平、通州试验点OPT处理的化肥纯养分N、P2O5、K2O 分别节约100、5、72 kg·hm-2，节肥率分别为49%、22%、39%。

2.4 不同施肥处理对结球莴苣经济效益的影响

表6 不同施肥处理对结球莴苣经济效益的影响

从表6 可以看出，优化施肥处理通过优化施肥、降低肥料投入，实现了较高的经济效益。相比于FP 处理，房山、昌平、通州3 个试验点OPT 处理均节省了有机肥用量30 t·hm-2，水溶肥用量分别减少315、436 kg·hm-2和436 kg·hm-2，施肥成本分别减少了18 780、20 232 元·hm-2和20 232元·hm-2；经济效益提高18 512、23 128 元·hm-2和24 011 元·hm-2，分别提高了14%、24% 和20%。与CK 相比，房山、昌平、通州3 个试验点OPT 处理的经济效益分别增加21 840、14 219 元·hm-2和22 372 元·hm-2，增加17%、14%和18%；FP 处理与CK 相比，房山弘科农场经济效益增加3 328 元·hm-2，昌平金六环和通州永盛园分别减少8 909 元·hm-2和1 639 元·hm-2，减少9%和1%，这可能是由于昌平、通州试验点土壤肥力高，CK产量较高。

2.5 不同施肥处理对肥料偏生产力的影响

优化施肥的OPT 处理降低了肥料用量，提高了肥料偏生产力，特别是氮肥和钾肥偏生产力。与农民习惯施肥的FP 处理相比，房山、昌平、通州3 个试验点的氮肥偏生产力分别提高了52.3%、100.0%、100.5%；磷肥偏生产力提高了-2.0%、29.0%、29.3%；钾肥偏生产力提高了29.0%、69.9%、70.6%（表7）。

表7 不同施肥处理对肥料偏生产力的影响 kg·kg-1

3 讨论

本试验优化施肥采用系统整体性研究方法，优化结球莴苣全生育期肥料用量，从而保证结球莴苣的产量和品质。

优化施肥处理在减少化肥用量的条件下，保证产量不降低。主要原因有以下几点：①施肥过量已成为限制我国蔬菜产量和肥料利用率提高的主要因素（黄绍文 等，2017）。基于土壤养分状况及作物养分需求规律为基础的根层养分调控是保障作物产量、提高氮肥利用率的重要措施（高杰云 等，2014）。优化施肥基于土壤养分状况和作物养分需求特征，减少氮磷钾总用量，保障了设施秋茬结球莴苣整个生育期的养分需求，与农民习惯施肥处理相比，房山试验点优化施肥处理的化肥纯养分N、P2O5、K2O 分别节约70、0、41 kg·hm-2，昌平、通州试验点分别节约100、5、72 kg·hm-2。② 优化不同时期肥料用量与氮磷钾养分配比，满足不同时期作物对氮磷钾的需求。基肥肥料过量，尤其是设施蔬菜有机肥施用过量，已成为限制苗期蔬菜生长、进而影响蔬菜产量的主要因素。本试验基于目前设施莴苣有机肥施用现状和土壤养分状况，不施有机肥，减少基肥用量，避免了基肥用量高导致烧苗的现象，促进了苗期蔬菜的生长。基于不同时期作物养分需求特征，优化施肥处理调控了不同时期设施莴苣氮磷钾配比，养分的供应更加符合设施莴苣生长发育对养分的需求规律，可促进全生育期对氮和磷的吸收。同时，由于优化施肥处理施肥用量少、产量不降低，进而导致优化施肥处理肥料偏生产力高、经济效益高。

过量施肥不仅造成产量降低，肥料利用效率下降，肥料和资源的浪费，还会引起蔬菜中硝酸盐的积累，还能导致土壤次生盐渍化、酸化以及环境污染，严重影响经济和生态效益（Zhu et al.，2005；Song et al.，2009；Guo et al.，2010；徐岩等，2011）。合理的养分调控管理能够显著降低蔬菜的硝酸盐含量（张扬，2019）。雷伟伟等（2019）在草莓上的研究结果表明优化施肥能促进草莓的缓苗和生长，显著提高产量，提升草莓品质和经济效益。本试验结果表明，与农民习惯施肥处理相比，优化施肥处理能够显著降低设施秋茬结球莴苣硝酸盐含量，降低了14%～20%。氮肥是影响硝酸盐含量的重要因素，优化施肥处理氮肥用量低是设施莴苣硝酸盐含量下降的主要原因。研究表明，过量施氮不仅能使蔬菜产量降低，还能导致土壤硝态氮积累，引发土壤次生盐渍化（郭文忠 等，2004）；随着施氮量的不断提高，蔬菜硝酸盐含量不断提高，施氮量每增加1kg·hm-2，大白菜硝酸盐含量增加1.6mg·kg-1（李俊良 等，2003）。本试验中，与农民习惯施肥处理相比，优化施肥处理氮肥用量显著降低，降幅为34%～49%，进而导致结球莴苣硝酸盐含量显著下降。

以往关于结球莴苣施肥的研究多以优化某一元素或配方为主，而对全生育期的作物综合管理技术研究较少，因此根据作物生长养分需求特征对结球莴苣全生育期进行合理水肥调控，设计优化施肥对保证结球莴苣产量、提升品质和经济效益有重要作用。优化施肥处理极大减少了肥料用量，调整了生育期氮磷钾比例，满足了结球莴苣生长需求，最大化地发挥了肥料的生产潜力，符合绿色优质高效生产的要求。

4 结论

①基于不同时期结球莴苣的养分需求量设计的优化施肥套餐，在保证产量不降低的条件下，与京郊农民习惯施肥相比，显著节省了肥料施用量。化肥纯养分N、P2O5、K2O 分别节约70～100 kg·hm-2、0～5kg·hm-2、41～72 kg·hm-2；N、P2O5、K2O 节肥率分别为34%～49%、0～22%、22%～39%。

② 本试验条件下，与京郊农民习惯施肥相比，优化施肥显著降低了结球莴苣硝酸盐含量，降低了14%～20%，提升了设施结球莴苣品质。

③本试验条件下，与京郊农民习惯施肥相比，优化施肥由于节省了肥料用量，显著提高了肥料偏生产力及经济效益。氮肥偏生产力提高了52.3%～100.5%，磷肥偏生产力提高了-2.0%～29.3%，钾肥偏生产力提高了29.0%～70.6%，经济效益增加14%～24%。