追肥减氮对新建大棚草莓产量、品质与土壤养分的影响

2024-01-13梁春玲曹逸凡钱艳琳盛海君钱晓晴王桂良

农业科学研究 2023年4期

梁春玲，刘永，曹逸凡，钱艳琳，盛海君，钱晓晴，王桂良

（1.滨海县综合检验检测中心，江苏盐城 224513； 2.滨海县耕地质量与肥料管理站，江苏盐城 224500；3.扬州瑞华环境与生物工程研究所有限公司，江苏扬州 225009；4.农业农村部耕地质量监测与评价重点实验室（扬州大学），江苏扬州 225127）

加快发展大棚农业，因地制宜发展塑料大棚、日光温室、连栋温室等大棚，推动水肥一体化、环境控制智能化等先进大棚装备技术研发应用，已被列入农业发展的重要方向[1]。为了追求高产，大棚栽培过程中盲目施肥尤其是氮肥超量施用引起的土壤硝态氮积累、次生盐渍化、酸化、养分失衡、结构破坏、生物多样性退化，作物产量与品质下降，资源浪费与环境污染等问题十分突出[2-4]。因此，探讨大棚栽培中合理施氮量的问题受到广泛关注。

根据江苏省13 个地级市典型大棚蔬菜生产主体调查，连续种植3 年以上大棚土壤出现次生盐渍化、酸化、养分失衡、闭气等问题的比例高达70%左右，种植5 年以上大棚土壤出现明显障碍的比例达到90%以上，种植年限越长的大棚土壤障碍现象越严重[5-7]。关于多年蔬菜大棚土壤的研究表明，不同施氮量[8-9]、有机肥和无机肥配施[10-11]、水氮调控[12-13]等措施可降低土壤硝态氮的积累量、降低土壤酸化程度、提高作物产量与品质，并且有利于土壤生态环境的恢复。然而，针对新建大棚作物合理施氮量的研究并不多。通过调研发现，实际生产中绝大多数新建大棚农户参考周边多年大棚的施肥经验，基肥多施有机肥快速培肥土壤，追肥大量施用氮肥。由于基肥用量充足且肥效较长，追肥前期正处于温度最低时期，草莓在越冬期生长较慢，所以在这个时期减氮的潜力较大。本试验以新建大棚草莓为试验材料，在常规施氮量的基础上研究越冬期减氮对草莓产量、品质与土壤养分状况的影响，旨在为保护大棚土壤生态环境和筛选草莓种植提质增效的最佳施氮量提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验地点位于江苏省盐城市滨海县八巨镇327省道边杨加柏家庭农场2 号塑料棚（34°4′N，119°55′E）。该棚是新建大棚，前茬为稻麦轮作系统的小麦。供试品种：江苏省农业科学院提供的宁玉草莓。供试肥料：羊粪有机肥（wN、wP2O5、wK2O、w有机质分别为0.76%、0.53%、0.48%、25.20%）、豆饼（wN、wP2O5、wK2O、w有机质分别为7.00%、1.12%、2.13%、75.00%）、尿素（wN=46%）、过磷酸钙（wP2O5=16%）、硫基复合肥（mN∶mP2O∶5mK2O=12∶11∶18）、腐殖酸氮钾肥（p(N+K2O)≥200 g/L，p（腐殖酸）≥30 g/L）。供试土壤为滨海盐土上发育的潮土，基础土样w（有机质）=15.11 g/kg，pH=8.12，EC=0.31 mS/cm，w（碱解氮）=57.38 mg/kg，w（硝态氮）=13.2 mg/kg，w（铵态氮）=2.64 mg/kg，w（有效磷）=72.92 mg/kg，w（速效钾）=238.12 mg/kg。

1.2 试验设计

试验设置7 个追施氮肥处理，处理1：施氮210 kg/hm2（试验地周边多年大棚种植草莓追施氮肥的常规用量）；处理2：施氮189 kg/hm2（减氮10%）；处理3：施氮168 kg/hm2（减氮20%）；处理4：施氮147 kg/hm2（减氮30%）；处理5：施氮126 kg/hm2（减氮40%）；处理6：施氮105 kg/hm2（减氮50%）；处理7：施氮84 kg/hm2（减氮60%）。各处理重复3 次。施基肥后翻耕起垄，共42 垄，每垄面宽0.4 m、底宽0.6 m、高0.3 m，垄间沟宽0.3 m。每小区2 垄，随机排列。试验小区总长为38 m、宽7 m，两边分别设有4垄保护行。

基肥施用方法按照试验地周边多年大棚种植草莓的方法，于2020年6月底施用羊粪11 250 kg/hm2、豆饼2 250 kg/hm2，闷棚1 个月，进行土壤消毒与培肥地力。8 月10 日，基施过磷酸钙600 kg/hm2、硫基复合肥247.5 kg/hm2。随后翻耕起垄，以黑膜覆盖，垄上方水肥一体化滴灌。8 月24 日移栽定植，每垄移栽2行，株、行距分别为15、20 cm。活棵后滴灌腐殖酸氮钾肥60 L/hm2，以促进草莓生长。于草莓越冬前的9月20日、11月15日、12月30日结合灌溉进行追肥处理，追肥为尿素，兑水100倍后滴灌。每次追施氮肥量相同。其他田间管理措施与一般生产大棚一致。

1.3 样品采集与测定

于试验前、后分别在每个小区按照“S”形进行5点取样，采集0～20 cm 土层土壤样品，测定土壤基本化学性状[14]。于2020 年11 月—2021 年4 月陆续采收草莓，每次收获称量各小区产量，计算每个处理的累计产量，换算成单位面积产量。于盛果期采集草莓鲜果，测定相关品质指标。硝酸盐质量比的测定采用紫外分光光度法，可溶性糖质量分数的测定采用蒽酮比色法，可滴定酸质量分数的测定采用氢氧化钠滴定法，可溶性蛋白质量比的测定采用考马斯亮蓝法，VC质量比的测定采用紫外分光光度法，花青素质量比的测定采用含0.1%盐酸的甲醇提取法[15]。

在草莓灰霉病发病高峰期进行病害调查。调查开始前10 d 停止清理病果，采用5 点取样法分别调查各小区果实灰霉病发病率，每小区调查100 个果实。记录发病果实数量和果实总数，计算灰霉病发病率。

1.4 数据处理与分析

采用随机区组统计多因素方差法分析数据，以Duncan 法进行多重比较，分析处理间差异的显著性。使用Microsoft Excel 2010、SPSS 19.0 软件进行统计分析和绘图。使用SAS V8 软件模拟越冬期减氮对草莓产量和经济效益的效应函数，选择R2较大且P＜0.05的曲线函数。

经济效益（万元/hm2）=总产值-总成本，其中总产值为每次采收的产量与当时市价的乘积，市价为早市、中市、晚市分别对应的价格30、15、10 元/kg；总成本包括追肥前期成本和其他成本。追肥前期成本为各处理不同施氮量的成本，尿素3 元/kg，其他成本包括用工15 万元/hm2，基肥2.5 万元/hm2，追肥中后期5.0 万元/hm2，农药1.58 万元/hm2，地膜和其他0.3万元/hm2。

2 结果与分析

2.1 越冬期减氮对草莓产量与品质的影响

草莓产量对越冬期追施氮量的响应函数用线性加平台模式模拟最佳（图1a）。与越冬期常规追施氮肥用量（210.0 kg/hm2）相比，施氮量为151.70 kg/hm2（减氮27.76%）时草莓产量无显著差异，约为42 883.62 kg/hm2；随着施氮量继续减少，产量有逐渐下降的趋势，当追肥减氮60%时（84.0 kg/hm2），较常规施氮量处理减产27.52%。此外，越冬期不同氮肥水平也影响了草莓在不同时段上市的产量占比（图1b）。随着减氮比例的增加，早市的草莓产量占比有先增长后降低的趋势，减氮30%处理的早市产量占比最高，为43.17%。

越冬期减施氮肥可改善草莓果实品质（表1）。各品质参数对不同减氮水平的反应不同，随着减氮比例的增加，草莓果实硝酸盐质量比、可溶性蛋白质量比、可滴定酸质量分数均呈下降趋势，而VC质量比、糖酸比、花青素质量比均有上升趋势。

表1 越冬期减氮对草莓果实品质的影响

越冬期减施氮肥显著降低了草莓灰霉病的发病率（图2）。随着减氮比例的增加，草莓灰霉病发病率呈显著下降的趋势，常规处理的发病率为10%，减氮10%～30%处理的发病率平均为7.06%，减氮40%～50%处理的为4.67%，减氮60%处理的为3%。

图2 越冬期减氮对草莓灰霉病发病率的影响

2.2 越冬期减氮对草莓收获后土壤养分质量比的影响

越冬期减施氮肥对草莓收获后土壤养分质量比的影响见表2。与常规施氮处理相比，减氮处理对土壤碱解氮和铵态氮质量比的影响不显著，平均质量比分别为66.50、2.84 mg/kg。随着减氮比例的增加，土壤硝态氮质量比逐渐下降，减氮10%～20%处理与常规施氮处理无显著差异，减氮30%及以上时硝态氮质量比显著下降。与常规施氮处理相比，减氮处理下土壤有效磷、速效钾质量比无显著差异，平均质量比分别为72.34、280.32 mg/kg。

表2 越冬期减氮对土壤氮磷钾质量比的影响

2.3 越冬期减氮对草莓经济效益的影响

由表3 可知，减氮10%～30%处理的总产值与常规施氮处理无显著差异，减氮40%及以上时总产值显著下降。追肥成本随减氮比例的增加逐渐降低，主要是尿素施用量减少所致。与常规施氮处理相比，减氮10%、20%处理的经济效益无显著差异，减氮30%处理的经济效益显著提高，减氮40%及以上时经济效益显著下降。经济效益对越冬期追施氮肥用量的响应函数用二次函数曲线模拟最佳（图3）。与常规施氮量相比，追施氮量为173.74 kg/hm2（减氮17.27%）时大棚草莓的经济效益最高，约为57.29 万元/hm2。

表3 越冬期减氮对草莓经济效益的影响万元/hm2

图3 草莓经济效益对越冬期减氮的响应曲线

3 讨论

适宜的施氮量是协同实现作物高产优质、维持土壤肥力和降低环境污染的关键。目前，国内外确定适宜施氮量的主要方法有[16-18]：①基于田间试验作物产量（经济效益）对施氮量的响应函数，求得最高产量（经济效益）施氮量；②根据土壤-作物体系氮输入与输出的平衡关系，计算外源氮施用量；③基于土壤或植株测试，以最高产量相关指标临界值为参考依据，确定施氮量。这些方法在大田作物[19-21]和露地蔬菜[22-24]中得以广泛验证和应用。大棚土壤中的有效氮主要以硝态氮的形式积累于不同土层，然而由于大棚的栽培环境特点，导致这些硝态氮的生物有效性极低，无法定量其被利用程度[25]。本试验采用肥料响应函数的方法研究大棚草莓的适宜施氮量，通过建立大棚草莓产量对追施氮肥用量的响应函数，得出追施氮肥151.70 kg/hm2（减氮27.76%）时草莓产量维持不变；通过建立大棚草莓经济效益对追施氮肥用量的响应函数，得出追施氮肥173.74 kg/hm2（减氮17.27%）时经济效益最佳。随着越冬期减氮比例的增加，早市草莓产量占比有先上升后下降的趋势，可见在越冬期适量减施氮肥可使早市产量提高，而早市的市价较高；当减氮量持续增加时草莓果实形成延后，晚市产量占比增加，而晚市价格较低。减氮20%～40%时草莓果实的硝酸盐、VC、可溶性蛋白、花青素、糖酸比等品质指标发生显著变化；减氮30%时土壤硝态氮质量比显著下降。可见，对于不同需求的指标，最佳施氮量有所差异。有关研究表明，在减施氮肥的基础上结合施用配方肥、采用水肥一体化技术可进一步优化施氮量，同时维持草莓产量和品质[26-27]，可见在新建大棚草莓越冬期间采取综合管理措施可能有更大的减氮潜力，这还有待进一步研究。