河西地区不同施氮量对菘蓝产量的影响

张昌陇

（甘肃省民乐县洪水河管理处，甘肃 民乐 734503）

氮是作物生长发育和产量形成的关键营养元素，氮素供应不足将阻碍作物生长发育，从而影响作物产量，但过量施用氮素对作物生长发育和产量形成同样不利[1-2]。此外，大量的氮肥投入还会导致肥料利用率低和环境生态等问题[3-4]；目前我国氮肥利用率仅为30%，远低于发达国家的50%～60%[5]。研究发现，适量施用氮肥#有效提高作物产量和氮肥利用效率，达到保护农田生态环境的目的[6-7]。蒋进等[8]在不同施氮量对小麦产量的影响研究中发现，在不同施氮量条件下，作物产量随施氮量的增加而增加，且增幅达显著水平，但不同品种小麦的适宜用氮量并不相同，需根据地力条件进行确定；张宏等[9]研究发现，当氮素用量在0～220 kg/hm2时，棉花产量、生物量随着施氮量的增加显著增加，当施氮量大于220 kg/hm2时影响不显著。周德平等[10]研究了不同施氮水平对水稻产量的影响，研究结果表明，在氮肥用量在0～200 kg/hm2时，增施氮肥#显著提高水稻产量，此时施氮量与产量呈正相关关系，相关系数达0.923，当氮肥用量超过200 kg/hm2后，增产效应不再显著；柳强娟等[11]通过产量回归曲线得出，宁夏旱区马铃薯产量最高时的适宜施氮量在150～200 kg/hm2之间，该施氮模式将有效提高当地农民的经济收益。袁月星等[12]在探索辣椒最佳施氮量的研究中发现，辣椒产量随施氮量的提高呈先增后降的趋势，当施氮量为330 kg/hm2时，辣椒产量和产值达到最高。

菘蓝（Isatis Indigotica）又名茶蓝，其叶（大青叶）和干燥根（板蓝根）均#入药[13]。菘蓝根系较发达，环境适应性强，#以在一定干旱、低温等逆境条件下正常生长。目前，我国菘蓝的主要产区分布在甘肃、内蒙古、河北等地[14]，其中甘肃省河西冷凉灌区菘蓝种植面积较大，近年来已成为提高当地农户收入的主要经济作物之一[15]。然而，在菘蓝种植过程中，该区往往采用传统的平地露地种植方式，而河西地区降雨稀少、蒸发强度大，致使土壤中水分并不能及时满足菘蓝生长需水要求，进而导致菘蓝产量、品质降低，同时菘蓝施肥方面也存在盲目性仍按照传统经验施肥，水肥资源浪费严重，水分、养分利用效率较低。因此，针对河西地区菘蓝水肥管理模式粗放，水肥利用效率低下以及水资源紧缺等问题，如何科学合理确定水肥用量，以达到以水促肥、以肥调水，水肥高效利用和作物丰产提质增效是当前该区农业发展亟待解决的主要问题。

近年来，国内外学者先后从节水灌溉制度等不同方面进行了水分胁迫对菘蓝产量和品质的研究[16]，而考虑氮肥对其生长状况和产量的影响研究还较少。本研究以河西地区菘蓝为研究对象，采用膜下滴灌技术，研究不同施氮量对菘蓝产量的影响，以期为河西绿洲菘蓝减氮节肥提供理论依据，从而提高农田氮肥利用效率。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验于2019年在张掖市民乐县益民灌溉试验站（100°43′E，38°39′N）进行。供试品种选用当地种子站提供的菘蓝种子，种子纯度97%，千粒重为9.880 g，发芽率为89.0%，发芽势为48.0%。于4月20日播种，播种量为30.0 kg/hm，播前对试验小区进行30 cm的翻耕处理，人工除去杂草，同时过磷酸钙（P2O5含量12%、S含量10%、Ca含量16%）350 kg/hm，源钾（K2O含量25%）200 kg/hm，作为基肥在播种时一次性施入。灌溉方式采用膜下滴灌。

1.2 试验设计

选择当地种植的菘蓝为典型研究作物，考虑氮肥一个因素。按照菘蓝生长特点，将生育期分为四个阶段，分别为苗期、营养生长期、肉质根生长期和肉质根成熟期。田间试验共设3个施氮处理，分别为N1：150 kg/hm2、N2：200 kg/hm2、N3：250 kg/hm2。试验设置3个处理1个对照，对照处理不施氮，共4个处理，每个处理3次重复，共12个小区。小区长8 m，宽5 m，面积为40 m2，试验有效种植面积为480 m2。采用膜下滴灌进行灌溉，土壤湿度控制的土层深度为100 cm，水分控制上、下限范围与区域实际较为吻合，具体试验设计见表1所示。

表1 菘蓝不同施氮量的试验处理方案

1.3 产量

产量测定：待菘蓝成熟后按小区单独收获，晒干并计产，各处理的实际产量为3个重复小区的平均值获得。同时各小区随机取15株进行室内考种，测定茎叶生物量和根干重、产量等指标。

1.4 数据统计分析

利用Excel 2010软件对数据进行整理与分析，利用SPSS 20.0软件进行不同处理间的差异性分析，各表中出现的数据均为平均值。

2 不同施氮量对菘蓝产量的影响

板蓝根是药材菘蓝的地下部分，其药用价值和经济价值高。由表2#以看出，不同施氮处理对板蓝根的产量具有显著影响。相同的灌溉水平下，菘蓝产量随施氮量的增加呈先增加后减小的变化趋势。所有施氮处理中N2产量最高，为7 317 kg/hm2，其次为N3处理，N1处理的产量最低，为6 392 kg/hm2。这说明中氮较低氮和高氮能显著提高板蓝根的产量（P＜0.05），且低氮对产量的影响大于高氮。N2处理产量较N3处理增幅为6.5%～6.9%，N2处理产量较N1处理增幅为8.2%～11.7%，N3处理产量较N1处理增幅为1.5%～4.5%。

表2 不同处理对菘蓝产量的影响

为进一步定量探索出河西地区菘蓝的最佳氮肥用量，对施氮量与产量进行了曲线拟合，如图1所示，同一灌溉水平下，板蓝根产量随施氮量的增加呈先增加后减小的趋势，施氮量对产量的一元二次曲线拟合效果良好（R2=0.905，P＜0.01）。根据曲线方程计算#得，不同施氮条件下菘蓝最大产量的施氮量为206.0 kg/hm2，此时最大产量为7 137.0kg/hm2。由此#见，不同施氮之间存在明显的差异，施氮过量或过少均不能达到高产的目标。

图1 不同处理的产量拟合曲线

3 讨论

施氮对作物生长和代谢过程有重要的作用，施氮不足时作物生长缓慢且植株矮小，施氮充足时生长较为旺盛，施氮过量后不利于作物的生长发育。本研究结果发现，菘蓝产量随着施氮量的增加先增加后减小，呈现出单峰变化趋势，在N2水平产量达到最大。而过量施氮和过少量施氮均会引起菘蓝的产量不同程度的降低。因此，在适当的范围内，施氮对作物增产作用显著，但过量和不合理的灌水和施氮均会对产量和环境产生严重的负面影响，过量施氮会造成土壤硝态氮在土壤中的淋失，对农田土壤环境造成破坏和影响农田生态系统的稳定性，同时会造成作物的减产。

水分和氮素的不同施入量会影响作物的光合作用和产量品质等，国内的许多学者针对水肥投入量的问题也展开了研究。仲爽等18]通过水肥耦合的玉米盆栽试验发现不断增加水、氮的用量对产量有提高作用，且水氮配合表现出相互促进的正交互效应。郑睿等[19]研究认为，水分胁迫条件下葡萄的蒸腾速率、气孔导度、光合速率等降低，但是同时施氮量的增加会在一定程度上减小这种下降趋势。本研究发现在施氮200 kg/hm2条件，处理N2对应的菘蓝的产量最高，这是该地区适宜的施氮量。试验结果表明，合理的施氮量#以节约氮肥，同时又#以保证作物产量不降低，并且减少氮肥的施加有利于农田生态环境的保护。

4 结论

通过膜下滴灌条件下的不同施氮量对菘蓝的产量影响研究发现，中氮处理（N2）的菘蓝的经济产量最高，有显著的增产和减氮的效果，这种施氮量水平是该地区合理的菘蓝施氮栽培方式。由此#见，在膜下滴灌下合理施氮#以促进菘蓝根系对氮肥的利用，并提高菘蓝的产量，实现减少施氮并且高产的目标，对河西绿洲菘蓝的减氮增产具有重要的意义，也为该地区的农田生态保护提供理论依据。