内蒙古中部冷凉地区结球甘蓝氮肥总量控制试验

张 莉，周 军，乔 旭，冯旭旺，刘红波，张 帆，庞 琢

（1.呼和浩特市农牧技术推广中心，内蒙古 呼和浩特 010010；2.内蒙古自治区科学技术战略研究中心，内蒙古 呼和浩特 010010；3.内蒙古农业大学 草原与资源环境学院，内蒙古 呼和浩特 010011）

随着我国城镇化进程的加快及国民生活水平的提高，人们对高质量蔬菜的需求也在不断增加[1-3]。居民日常食用的蔬菜多属浅根性作物，该类作物对土壤矿质养分及水分的吸收能力较弱，因此，施肥和灌溉是保障浅根性蔬菜高产稳产的必要措施[4]。然而，农民在蔬菜生产过程中过量施用化肥的现象比较普遍，研究结果显示，现实生产中化肥的超量投入不仅没有增加农民的经济效益，还会导致土壤中硝酸盐累积量增大，并随灌溉及降水淋溶至深层土壤，对地下水质量造成一定威胁[5-6]；其中氮肥的过量施用是化肥面源污染的主要因素。因化肥大量施用引发的耕地质量下降、生物多样性降低和生态环境污染等一系列问题还需亟待解决[7]；而超量施入氮肥不仅增加了成本，还会带来氮肥利用率降低[8]、土壤板结、肥力下降等问题[9]，并会导致硝酸盐在农产品中大量积累[10]。郑明强[11]研究表明，氮肥施用量过大会增加白菜生产的成本投入、降低投产比；施用量过低又会导致白菜产量降低，影响农民增收。王仲华等[12]研究表明，中熟品种甘蓝施入N 225 kg/hm2、P2O590 kg/hm2、K2O 270 kg/hm2可获得较高产量和较好的经济效益；牟克钧[13]在晚熟甘蓝品种上的试验显示，P2O5施入150 kg/hm2、K2O施入120 kg/hm2的情况下，N施用300 kg/hm2时产量最高。

内蒙古中部冷凉地区具有高海拔、大温差、低气温的独特冷凉资源，近年来在叶菜、根茎类蔬菜种植上以其高产优质而享有盛誉，打造出了“内蒙古冷凉蔬菜”的地方品牌[14-16]。随着国家和地方政府对农业生产投入品出台的“一控两减三基本”政策和化肥施用“零增长”以及“负增长”目标的有序推进，各地均在积极开展蔬菜上以化肥减量、科学施用方面的研究[17-19]，带动蔬菜产业向着优质、绿色高质量发展。肥料效应田间试验是获得结球甘蓝最佳施肥用量、施肥品种、施肥比例、施肥方法的根本途径，也是建立科学施肥指标体系的基本环节[20]。因此，研究以精准施氮为前提的高产高效绿色生产模式、对指导科学施肥和提高资源利用效率及保护环境具有积极作用[21]。笔者针对内蒙古中部冷凉蔬菜种植区结球甘蓝生产中的氮肥施用量，实施了结球甘蓝“2+X”氮肥总量控制试验，以期探明该地区结球甘蓝种植的氮肥适宜施用量。

1 材料和方法

1.1 试验地点

试验地点位于内蒙古自治区武川县耗赖山乡耗赖山村的“呼和浩特市武川县冷凉蔬菜院士专家试验站”基地（41°18′17″N，111°32′20″E，海拔1 620 m），该区域属于干旱、半干旱大陆性季风气候，全年平均日照时数约2 927.5 h，平均降水量350 mm，平均气温4.2℃，平均地表温度6.5℃，≥10℃历年平均积温1 895.6℃。

1.2 试验材料

结球甘蓝品种：中甘628；肥料：尿素（N≥46%）、重过磷酸钙（P2O5≥42%）、硫酸钾（K2O≥50%）。

1.3 供试土壤

土壤类型为栗钙土，质地为砂壤土，肥力中等，pH值为7.1；耕层（0～20 cm）养分含量为：有机质18.8 g/kg、全氮978.0 mg/kg、碱解氮102.9 mg/kg、有效磷17.7 mg/kg、速效钾102.4 mg/kg。

1.4 试验设计

试验共设5个处理，3次重复，小区面积33 m2，随机排列。其中，0水平为不施氮肥，作为空白对照；1水平为优化施氮量的70%；2水平为适合于当地生产条件的推荐施氮量，即优化施氮量；3水平为优化施氮量的130%；4水平为优化施氮量的160%。各处理设置及施肥量见表1。

表1 氮肥总量控制试验设置及化肥用量

1.5 田间管理与测产

2022年6月25日平整土地并将基肥按照常规施肥方式条施入土，6月26日定植。管理上按常规方法进行，2022年9月5日测产清园。试验设计株行距为34 cm×55 cm，种植密度为53 476株/hm2。

1.6 测试指标与方法

所有处理除氮肥施入量不同外，基施农家肥、田间打药和其他田间管理均相同；供试肥料中重过磷酸钙和硫酸钾在定植前一次性做基肥条施，尿素在苗期、莲座期、结球初期和结球中期分4次平均滴灌施入。每个处理在测产时对小区全部植株实收实测，对结球甘蓝的各项指标进行调查和测试分析。产量构成需测量毛菜产量和商品净菜产量，并分析商品净菜率和商品净菜增产率指标，毛菜产量为结球甘蓝采收后清除泥土、保留外叶时的质量；商品净菜产量是毛菜去除外叶后，仅保留紧实叶球时的质量；商品净菜率为单位面积商品净菜产量占毛菜产量的百分比值；商品净菜增产率为单位面积商品净菜产量较无氮区商品净菜产量增加值占无氮区商品净菜产量的百分比值。商品性状构成包括叶球高、植株开展度、叶球中心柱长和商品株单球质量，叶球高是测量叶球纵径长度；植株开展度是测量外叶横径长度；叶球中心柱长是纵向中心剖开后测量球内短缩茎长度；商品株单球质量是小区商品净菜重量除以小区商品净菜株数得出的平均值。经济效益指标包括氮肥农学效率、纯收入增（减）值、投产比，氮肥农学效率是指施氮条件下结球甘蓝商品净菜产量较无氮区结球甘蓝商品净菜产量的增加值与氮施入量的比；纯收入增（减）值指施氮处理比无氮处理新增（减）纯收入；投产比指氮肥新增1元投入相比无氮区的纯收入增加值。

2 结果与分析

2.1 不同处理对结球甘蓝产量构成的影响

由表2可知，T4处理结球甘蓝平均毛菜产量最高，为135 212.1 kg/hm2，比T1（无氮区）增产36.33%；T5处理次之，为130 767.7 kg/hm2，比T1增产31.85%；各处理平均毛菜产量的关系为T4＞T5＞T3＞T2＞T1，4个施氮处理与T1处理相比均差异显著（P＜0.05）。T4处理商品净菜产量最高，为96 878.8 kg/hm2，T3处理次之，为96 313.1 kg/hm2，T5处理排名第3，为92 606.1 kg/hm2，分别比T1处理增产27.78%、27.03%、22.14%；T2处理排名第4，为83 787.9 kg/hm2，比T1处理增产10.51%；T3、T4、T5处理间差异不显著（P＞0.05），但与T1、T2处理均存在显著差异（P＜0.05）；各处理商品净菜产量的关系为T4＞T3＞T5＞T2＞T1。T3处 理 平 均 商 品 净 菜 率 最 高，为78.24%；T2处理次之，为77.32%；T1处理排名第3，为76.44%；T4处理排名第4，为71.65%；施氮量最高的T5处理商品净菜率最低，为70.82%，T5与T1、T2、T3处理间均存在显著差异（P＜0.05）；各处理平均商品净菜率的关系为T3＞T2＞T1＞T4＞T5。

表2 不同处理对结球甘蓝产量构成的影响

2.2 不同处理对结球甘蓝商品性状的影响

由表3可知，叶球高、植株开展度、叶球中心柱长3项指标各处理间差异均不显著（P＞0.05），其中，T4处理叶球高度最高，为22.53 cm，比T1处理高10.44%；T5处理植株开展度最高，为42.78 cm，比T1处理高18.24%。T4处理商品株单球质量最高，为2.10 kg，比T1处理高33.76%，且与T1、T2和T5处理差异显著（P＜0.05）；其次为T3处理，为1.99 kg，比T1处理高26.75%；T1处理商品株单球质量最低，为1.57 kg，且显著低于其他处理（P＜0.05）。

表3 不同处理对结球甘蓝商品性状的影响

2.3 不同处理对结球甘蓝经济效益的影响

由表4可知，T3处理纯收入增加值最高，为21 644.6元/hm2，投产比为1.0∶7.4；T4处理次之，为21 455.0元/hm2，投产比为1.0∶5.6；T2处理纯收入增加值最低，为7 508.4元/hm2，投产比为1.0∶3.7。T3处理氮肥农学效率最高，为45.54 kg/kg，且与T2、T5处理相比差异显著（P＜0.05），分别提高80.00%和95.28%。

表4 不同处理对结球甘蓝经济效益的影响

3 结论与讨论

试验结果表明，在磷、钾肥施用量相同的条件下，商品净菜产量方面，4个不同施氮水平处理中，当地推荐施氮量T3处理（优化氮区）即450 kg/hm2施氮水平和T4处理（130%优化氮区）即585 kg/hm2施氮水平两个处理结球甘蓝的商品净菜增产率分别为27.03%和27.78%，T3处理和T4处理差异不明显；各处理结球甘蓝商品净菜产量关系为T4＞T3＞T5＞T2＞T1。商 品 净 菜 率 方 面，T3处 理 最 高，为78.24%；施氮量最高的T5处理商品净菜率最低，为70.82%，各处理平均商品净菜率的关系为T3＞T2＞T1＞T4＞T5。商品性状方面，T5（160%优化氮区）处理植株开展度最高，比T1（无氮区）处理提高18.24%，各处理结球甘蓝植株开展度关系为T5＞T4＞T3＞T2＞T1。经济效益方面，T3（优化氮区）处理结球甘蓝纯收入增加值在4个施氮处理中最高，为21 644.6元/hm2；T4（130 %优化氮区）处理次之，为21 455.0元/hm2；各处理结球甘蓝纯收入增加值的关系为T3＞T4＞T5＞T2。在4个施氮处理中，T3处理氮肥农学效率和投产比均达到最高值，分别为45.54 kg/kg和1.0∶7.4；T4处理次之，分别为36.00 kg/kg和1.0∶5.6；结球甘蓝氮肥农学效率和投产比2项指标的关系均为T3＞T4＞T2＞T5。

试验结果还显示，在适当范围内，氮肥施用量的增加可以促进结球甘蓝生长并提高其产量，但超过一定范围产量并不会继续增加反而降低。另外，各处理结球甘蓝的商品净菜率、叶球高、植株开展度随施氮量的不同有所变化，其中，商品净菜率随着施氮水平的增加有所降低，植株开展度则随着施氮水平的增加而提高，说明过量施入氮肥会使大量氮素养分消耗在结球甘蓝叶球外叶旺盛生长上，降低了投产比。该研究结果与他人研究结果基本一致[22-24]。

本试验结果表明，过量施用氮肥未必会提高结球甘蓝产量和氮肥农学效率，反而会造成肥料的浪费，增加成本投入。综合试验结果分析，以推进化肥减量增效和绿色高质量发展为目标，内蒙古中部冷凉地区的结球甘蓝氮肥适宜施用量应为450 kg/hm2。