减施氮肥对设施蔬菜肥料利用率影响研究

徐洪胜徐俊成孙加亮周婕潘思瑜田丽云

(1.江苏省盐城市盐都区耕地质量保护站，江苏 盐城 224055；2.扬州大学环境科学与工程学院，江苏 扬州 225127)

设施大棚蔬菜是我国当前应用较为广泛的一种种植模式，随着人们生活水平的提升，对设施大棚蔬菜的市场需求也越来越大[1]。近年来，我国设施栽培技术发展迅速。设施栽培运用更先进的农业技术，在减少劳动力投入的同时改善了植物的生长环境，是一种高效的农业栽培方式[2]。然而我国设施栽培的施肥理念还处于“量多从优”的误区，给农业、经济、环境都带来不小的影响[3]。过量施肥会导致土壤出现各种障碍，如土壤盐分积聚、土壤养分极不平衡、土壤酸化严重等，这一系列问题会造成蔬菜产量和质量及肥料利用率的进一步降低[4-8]，而减施氮肥是解决这些问题的有效举措之一[9-14]。因此，在设施蔬菜优质高产栽培中要严格控制氮肥剂量[12]，如何在保证蔬菜产量不下降的基础上降低肥料尤其是氮肥用量成为当前的主要研究方向[1]。

本试验拟研究减施氮肥对设施蔬菜肥料利用率的影响，并在蔬菜产量不发生明显下降的前提下提出氮肥合理减量范围，为延缓设施土壤次生盐渍化的发生、减少肥料资源浪费、提高蔬菜产量和品质提供理论依据，同时为减少污染、保护农业生态环境提供新的思路。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2021年12月8日—2022年2月28日在江苏省盐城市盐都区楼王镇得珍家庭农场蔬菜大棚内进行。

1.1.1 土壤

基本性质(0～20cm)为pH 5.10，有机质29.4g·kg-1，氨态氮71.4mg·kg-1，硝态氮149mg·kg-1，碱解氮326mg·kg-1，有效磷99.9mg·kg-1，速效钾88.0mg·kg-1，可溶性盐含量2.47g·kg-1。

1.1.2 水肥一体化基础设施

配备首部枢纽、蓄水池、输配水管道、滴灌带、滴灌带旁通阀、肥料罐(池)、压力泵等。

1.1.3 供试肥料

沃夫特生产的滴滴壮大量元素水溶肥(N-P2O5-K2O=16-6-28)、磷酸二氢钾、硫酸钾等。

1.1.4 供试蔬菜

品种为芥兰(主要用作采收菜苔)。

1.2 试验设计

试验设5个处理，分别为常规、减氮10%、减氮20%、减氮30%和不施氮处理。试验重复3次，共15个小区，随机区组排列。小区面积20m2(长8.8m，宽2.3m)，小区之间用沟隔开。

肥料用量(常规施肥处理)为沃夫特生产的滴滴壮大量元素水溶肥12.5kg/棚(每棚300m2)，折合成每667m2纯氮、磷、钾用量如表1所示。减氮处理水溶肥用量相应减少，不足的磷、钾用磷酸二氢钾和硫酸钾补足，以保证所有小区磷、钾用量一致。

表1 各处理肥料用量

播种前整地，耕深在20cm以上，做到田面平整、土块细碎、上虚下实。2021年12月16日种子直播(均匀撒播)，用种量1kg·667m-2。不施基肥，所有肥料在芥兰间苗后(2022年1月24日)作追肥用滴灌方式一次性施用。除肥料用量不同外，其它各处理播种、间苗、施肥时间及植保、水浆管理等措施均保持一致。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 蔬菜(菜苔)产量

于菜苔采收时(2022年2月28日)测产，每个小区确定2个有代表性的点，每点0.25m2，计算菜苔数。同时采集植株样(每处理30株)，洗净晾干水分后用称重法测量鲜重，用烘干称重法测量烘干重，计算每667m2产量。

1.3.2 蔬菜氮、磷、钾养分含量及积累量

采用硫酸-双氧水消煮，靛酚蓝比色法测定全氮含量、钼锑抗比色法测定全磷含量、火焰分光光度法测定全钾含量。

氮、磷、钾积累量=氮、磷、钾含量×生物量

1.3.3 氮、磷、钾肥料利用率

氮肥利用率(%)=(施氮处理氮积累量-不施氮处理氮积累量)/施氮量

磷肥利用率(%)=(施氮处理磷积累量-不施氮处理磷积累量)/施磷量

钾肥利用率(%)=(施氮处理钾积累量-不施氮处理钾积累量)/施钾量

1.4 数据分析方法

试验数据用Excel 2010处理，差异显著性检验采用SPSS统计软件LSD法。

2 试验结果

2.1 减施氮肥对蔬菜氮、磷、钾养分含量及积累量的影响

2.1.1 对氮、磷、钾养分含量的影响

减施氮肥影响蔬菜体内氮、磷、钾的含量，见表2。研究结果显示，氮肥施用量逐渐减少的同时，蔬菜体内氮含量呈下降趋势。常规施氮处理氮含量最高，为38.3g·kg-1，其它减氮处理氮含量均有所下降但降幅不大，减氮30%处理(35.6g·kg-1)氮含量下降最多，但也只比常规施肥处理下降6.94%；减氮10%和减氮20%处理分别下降了1.17%和5.17%。不施氮处理氮含量下降较少是由于生物量较小浓缩所致。

表2 蔬菜体内氮、磷、钾含量

减施氮肥并不会明显影响蔬菜体内磷、钾含量，即施氮量与蔬菜体内磷、钾含量无明显相关性。与常规施肥处理相比，减氮和不施肥处理蔬菜体内磷含量增减幅度很小，在-0.75～2.69，钾含量增减幅度也不大，在-0.74～2.66。

2.1.2 对氮、磷、钾积累量的影响

减施氮肥对蔬菜氮磷钾积累量都有较大影响。氮积累量在减氮20%处理达到最多，为6.94kg·667m-2，这与常规施氮处理相比增加7.5%；其余2种减氮处理的氮积累量相较于常规施肥处理不发生较大变化；不施氮处理氮积累量相对有所减少，比常规施肥处理减少了18.3%，见表3。

表3 蔬菜体内氮、磷、钾积累量

减施氮肥对磷积累量的影响与对钾积累量的影响趋于一致，即在施氮量逐渐减少的情况下，蔬菜体内磷、钾积累量均呈先增加后减少的趋势。磷、钾积累量均在减氮20%处理达到最高，为3.06kg·667m-2和13.0kg·667m-2，较常规施氮处理分别增加了13.8%和14.0%；减氮30%处理的磷、钾积累量稍小于减氮20%处理，较常规施氮处理分别增加了6.32%和9.65%；积累量增加最小的是减氮10%处理，较常规施氮处理分别增加了0.74%和2.63%；不施氮较常规施氮处理下降了15.2%和18.2%，是所有处理中磷、钾积累量最少的1个处理。

2.2 减施氮肥对蔬菜产量的影响

施氮量对蔬菜产量的影响具体见表4。菜苔采收时考察了菜苔生物量，结果发现，菜苔单株重和每667m2产量(鲜重)均随施氮量的减少呈先增加后减少的趋势，其中减氮20%处理菜苔单株重和每667m2产量均最大，分别为34.5g/株和3160kg·667m-2，较常规施肥处理增加了23.5%和13.4%；其次是减氮30%处理，单株重和每667m2产量为33.5g/株和2986kg·667m-2，较常规施肥处理增加了20.2%和7.11%；减氮10%处理菜苔单株重和每667m2产量与常规施肥处理基本持平；不施氮处理菜苔产量有所减少，单株重和每667m2产量较常规施肥处理分别下降了6.53%和17.5%。

表4 减施氮肥对蔬菜产量的影响

不同处理菜苔含水率相差不大，因此，用干重计算产量与鲜重计算产量结果完全一致。

2.3 减施氮肥对蔬菜氮、磷、钾肥料利用率的影响

与常规施氮处理相比，所有减氮处理氮、磷、钾肥料利用率均有所提高且均在减氮20%处理达到最高，利用率分别为46.9%、46.3%、47.3%，较常规施氮分别增加了76.3%、88.8%、77.8%，见表5；肥料利用率在减氮30%处理也有明显增加，氮、磷、钾肥料利用率分别为37.4%、34.7%、41.1%；氮、磷、钾肥料利用率在减氮10%处理分别较常规施氮增加了6.11%、3.64%、14.5%，也有明显提高。

表5 减施氮肥对氮肥利用率的影响

3 讨论与结论

3.1 讨论

设施栽培中过量施肥往往造成肥料利用率降低等一系列问题，间接导致资源浪费。减施氮肥成为提高蔬菜产量、提高肥料利用率的必要手段之一。但过度减施往往也会导致蔬菜减产。因此，探索氮肥减施的范围对蔬菜养分积累、蔬菜产量、肥料利用率的影响成为许多学者关注的重点[15]。

闵炬等[16]在研究减施氮肥对黄瓜、番茄氮、磷、钾养分吸收的影响时发现，供氮水平提升可增加蔬菜对氮的吸收量，但无法提升其产量，而施氮量对蔬菜磷、钾的吸收没有较大影响。本试验结论与闵炬等[16]的结论一致。与常规施肥相比，减氮10%、减氮20%、减氮30%处理蔬菜体内氮含量分别减少1.17%、5.17%、6.94%，且磷、钾含量都无明显的趋势变化和数量变化。

减施氮肥对产量的影响，邓小强等[17]在研究中发现，随着氮肥施用量增加，白菜的产量在一定范围内得到提升，但施用过量氮肥后，产量减少。李若楠等[18]研究发现，低施氮量就可以保证蔬菜产量，提高施氮量对蔬菜增产效果不明显。陆扣萍等[19]在研究减施氮肥对莴苣产量的影响时发现，减氮到40%时产量最高，高N处理下产量下降。本试验结果与以上结论基本一致。

肖时运等[9]在研究施氮量对蕹菜这种作物氮肥利用率的影响时发现，化肥施用越多，氮肥利用率越小。邓小强等[10]研究发现，氮肥利用在超出合理范围后，氮肥利用率下降明显，浪费严重。本试验结论与以上观点一致。与常规施氮处理相比，减氮10%、减氮20%、减氮30%处理的氮肥利用率分别提高了6.11%、76.3%和40.4%。

3.2 结论

设施栽培的迅速发展有效提升了农作物的品质和产量，但同时，过量施肥导致土壤次生盐渍化，间接影响农作物品质的问题也亟待解决。本研究在蔬菜大棚设置5个不同施氮量小区试验，探索减施氮肥对蔬菜体内养分含量、蔬菜产量、肥料利用率等方面的影响，得到如下基本结论。

3.2.1 施氮量与蔬菜体内磷、钾含量无明显相关性

对氮的影响表现在，随施氮量减少，蔬菜体内氮含量逐渐下降，但降幅不大，最多(30%处理)下降了6.94%。施氮量对氮、磷、钾在植物体内积累量的影响表现为积累量随氮肥施用量的减少呈先增加后减少的趋势。氮、磷、钾积累量在减氮20%处理达到最高值，分别较常规施肥处理增加了7.5%、13.8%和14.0%；氮积累量在减氮30%处理与在常规施氮处理基本一致，磷、钾积累量较常规施氮处理分别增加了6.32%和9.65%。

3.2.2 施氮量影响蔬菜产量

菜苔单株重和每667m2产量(鲜重或干重)均随施氮量的减少呈先增加后减少的趋势，其中，减氮20%处理菜苔单株重和每667m2产量均最大，达到34.5g/株和3160kg·667m-2，较常规施肥处理增加了23.5%和13.4%；其次是减氮30%处理，单株重和每667m2产量为33.5g/株和2986kg·667m-2，较常规施肥处理增加了20.2%和7.11%；减氮10%处理菜苔单株重和每667m2产量与常规施肥处理基本持平，不施氮处理菜苔产量则有所减少。

3.2.3 减施氮肥可在一定范围内有效提高肥料利用率

其中，氮、磷、钾利用率在减氮20%处理达到最高，利用率分别为46.9%、46.3%和47.3%，相较于常规施肥增加了76.3%、88.8%和77.8%；其次是减氮30%处理，氮、磷、钾肥料利用率为37.4%、34.7%和41.1%；减氮10%处理氮、磷、钾肥料利用率为28.2%、25.4%和30.5%，也较常规施肥处理肥料利用率有明显提高。

综合考虑蔬菜产量和肥料利用率，本试验推荐减氮20%～30%较为合理。