不同磷水平设施菜田上结球生菜的适宜施磷量推荐研究

刘瑜，闫实，赵凯丽，于跃跃，韩宝，张静，郭宁

（1北京市耕地建设保护中心，北京 100101；2房山区种植业技术推广站，北京 102401；3北京市顺义区农业科学研究所，北京 101399）

0 引言

磷是作物生长发育、产量和品质形成必不可少的大量元素之一[1-2]，菜田土壤有效磷含量必须保持在适当水平才能满足作物生长需求。在中国设施农业生产中，不合理施用磷肥的现象普遍存在，长期过量施用磷肥会导致资源浪费、降低收益和存在环境污染的风险[3-5]。京郊设施菜田存在有机肥和化肥施用量高，磷肥在土壤中累积量大的问题。2021 年长期定位监测53个设施菜田监测点数据表明，京郊设施菜田土壤速效磷含量加权平均值为237.7 mg/kg，处于高肥力等级，磷素存在较高的淋溶损失风险。刘建玲等[6]对北方一般耕地和蔬菜保护地土壤磷素状况进行研究，结果表明蔬菜保护地土壤全磷、无机磷、有机磷、Olsen-P的平均含量是一般耕地土壤的2.7～14.0倍。过量施用磷肥会使聚集于土壤表层的磷素，随着淋洗、入渗等迁移到下层土壤，造成利用率降低[7-8]。通过对茼蒿、花椰菜等研究发现，合理磷肥用量可以提高作物产量、降低硝酸盐含量，提高作物品质[9-10]。

高效、合理利用磷肥，减少磷肥投入，提高经济效益，降低对环境的污染，是科学研究的重点。目前，京郊设施菜田上的磷肥施用大多以经验为主，缺少对不同磷水平土壤施磷量的差异的研究。因此，该研究选取京郊高、中、低3 种磷水平土壤，以结球生菜为试验材料，研究不同施磷量对蔬菜产量、品质、土壤养分状况和磷素农学效率的影响，以期为京郊科学精准施肥提供数据支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2022年分别在顺义蔬之家、通州永盛园和房山弘科农场基地开展，结球生菜品种为‘射手101’。各试验点的栽培方式均为小高垄栽培，垄高15 cm、垄宽35 cm，株行距30 cm×30 cm。秋茬栽培9 月初定植，10月底收获。各试验点基础理化性状见表1。

表1 各试验点供试土壤基础理化性状

1.2 试验设计

结球生菜施肥采用测土配方施肥技术，根据秋茬目标产量确定氮磷钾需求量，氮素依据供应目标值法、磷素和钾素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[11]。试验中设施结球生菜按照目标产量6.0 t/hm2计算，各处理N 和K2O 投入量分别为150.15 kg/hm2和141.66 kg/hm2；根据养分需求规律确定磷素(P2O5)需求量为91.35 kg/hm2，根据试验地土壤肥力高低情况，依据作物磷素需求量0.4～1.2倍设计磷肥推荐量。

本试验选取高中低3 种不同磷素水平的设施土壤，设置5 个施磷水平（以P2O5计），每个处理3 次重复。P0：对照，不施磷肥，P1：36.54 kg/hm2（磷需求量0.4倍），P2：54.91 kg/hm2（磷需求量0.6倍），P3：91.35 kg/hm2（磷需求量1.0 倍），P4：109.62 kg/hm2（磷需求量1.2倍）。各处理氮钾肥用量一致。氮肥为尿素(N≥46%)，基追比3:7，磷肥底肥为过磷酸钙(P2O5≥14%)、追肥为磷酸二铵(P2O5≥51.5%、K2O≥34%)，基追比4:6，钾肥为硫酸钾(K2O≥52%)，基追比3:7。各处理均布施用有机肥，田间其他管理措施均一致。

1.3 测定指标与测定方法

土壤测定：采用重铬酸钾外加热法测定土壤有机质，采用碱解扩散法测定碱解氮，采用0.5 mol/L NaHCO3钼锑抗比色法测定有效磷，采用火焰光度计法测定速效钾，采用电极电位法测定pH，水土比为5:1，交换性钙采用乙酸铵溶液交换法测定。植株测定：采用高效液相色谱法测定植株维生素C，采用离子色谱法测定硝酸盐。磷肥农学利用率采用公式(1)计算。

1.4 数据处理

采用Microsoft Excel 2013和SASS8.1软件分析数据，对不同处理之间生菜产量、品质和土壤数据进行单因素方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理对结球生菜经济产量的影响

由表2 可以看出，高磷和中磷设施菜田结球生菜的经济产量高于低磷土壤，具体表现为高磷菜田＞中磷菜田＞低磷菜田。中磷和低磷菜田上施用磷素处理均显著高于未施磷(P0)处理，高磷菜田施用磷素后与未施磷(P0)处理差异不显著。不同磷水平的设施菜田施用不同量磷肥，高磷菜田P1处理产量最高，但与其他处理间差异不显著，表明高磷土壤不施磷肥或者低量磷肥即可保持稳产；中磷菜田随着施磷量的增加呈现先升高后降低的趋势，P2处理结球生菜产量最高，为34145.55 kg/hm2，表明中磷土壤下施磷量要适当增加；低磷菜田随着施磷量的增加，生菜产量呈现上升的趋势，P3处理产量最高，较P1处理显著增产15.00%，但即使低磷设施菜田，磷素的本底值也较高，施磷量增加到P4后，产量反而会降低。

表2 试验各处理结球生菜产量 kg/hm2

2.2 不同处理对结球生菜品质的影响

由图1 可以看出，不同施磷量在不同磷水平菜田上表现存在差异。高磷菜田上不同磷施用量对生菜硝酸盐含量影响不显著；中磷和低磷菜田上随着施磷量增加生菜硝酸盐表现出先升高后降低的趋势。中磷菜田P1处理硝酸盐含量较P0处理增加22.48%，进一步提高施磷量，硝酸盐含量下降。低磷菜田上P2处理硝酸盐含量较P0处理增加4.72%，差异不显著，进一步提高施磷量，硝酸盐含量降低后又上升。

图1 不同处理生菜硝酸盐含量

图2 可知，高磷和中磷菜田上表现为随着施磷量增加，生菜维生素C含量下降，低磷菜田上表现为逐渐增加的趋势。高磷菜田上P0处理维生素C 含量最高，显著高于其他处理，其余施磷处理间差异不显著。中磷菜田上P0、P1和P2处理维生素C 含量显著高于其他两个高施磷量处理，低磷菜田上P4处理维生素C 含量最高。

图2 不同处理生菜维生素C含量

2.3 不同处理对土壤有效磷含量的影响

土壤有效磷是衡量土壤磷生物有效性的重要指标之一。由表3 可知，不同施磷量在不同磷水平土壤上表现不同。高磷菜田上不同磷施用量对土壤有效磷含量影响不显著，相对于原始土壤，各处理有效磷含量略有下降，说明大量施磷在高磷土壤上有效磷的转化率不高，易造成磷肥资源浪费。中磷菜田上不施磷和低施磷量的P0、P1和P2处理土壤有效磷含量较高，相对于原始土样分别增加了15.68%、14.99%和17.59%，且显著高于高磷处理，说明中磷土壤上少量施磷可以提高土壤中有效磷含量。低磷菜田上除P0处理较原始土样有效磷含量降低，其余施磷处理，有效磷含量均显著提高，说明低磷土壤上需要适当增施磷肥，以提高土壤中磷的生物有效性。

表3 不同处理土壤有效磷含量 mg/kg

2.4 不同处理的磷肥农学效率的影响

由表4可知，随着土壤磷水平的提高，磷肥农学效率整体呈现逐渐降低的趋势。不同施磷量处理的磷肥农学效率差异较大，但均随施磷量的增加逐渐降低，且降低幅度在不同磷水平菜田上表现不同。高磷菜田上P1处理的最高，其余处理均显著下降；中磷菜田上P2处理磷肥农学效率最高，分别较其他处理提高44.59、75.61、66.34 kg/kg；低磷菜田上施磷量越高，农学效率越低，P1和P2处理显著高于P4处理。

表4 不同处理磷肥农学效率 kg/kg

3 结论与讨论

适量施磷可以提高作物产量[12-14]。本研究表明，施磷较不施磷处理提高了结球生菜产量，3 个磷水平菜田P0处理产量均较低；P4处理未较其他处理产量显著提高，说明适宜施磷量才能提高结球生菜产量，这与前人研究结果相同[15-17]。由于土壤肥力和施磷水平的差异，不同磷水平设施菜田上的适宜施磷量不同。高磷菜田上施磷量36.54 kg/hm2时结球生菜产量最高，中磷菜田上施磷量54.91 kg/hm2时结球生菜产量最高，低磷菜田上施磷量91.35 kg/hm2时结球生菜产量最高。

磷在能量、糖分代谢、酶促反应和光合作用等过程中起着重要的作用，对生菜品质有重要影响[18-19]。冯磊等[20]对大蒜的研究发现：随着施磷量的增加，大蒜维生素C 含量呈先升高后下降的趋势，适宜磷水平能够提高鳞茎和蒜苔中Vc 含量，磷浓度低于或高于此值都不利于Vc 的合成与积累。李冬梅等[21]对黄瓜的试验研究表明，果实维生素C 含量随施磷量的增加呈现下降的趋势，硝酸盐含量则与之相反，随施磷量的增加而增加。本研究表明生菜硝酸盐和维生素C含量，受施磷量和土壤中磷含量双重影响。高磷菜田土壤的磷含量较高，不同施磷量对生菜硝酸盐和维生素C 影响不显著；中磷和低磷菜田生菜品质受施磷量影响较大，表现为低磷菜田＞中磷菜田。因此，高磷菜田上不施磷肥或少施磷肥，中磷菜田配施中水平磷肥，低磷菜田配施高水平磷肥对提高生菜品质有显著效果。

土壤有效磷是土壤磷素供应水平的重要指标。高磷菜田上土壤磷素处于盈余状态，施用不同用量磷肥后，对其有效磷含量影响不大，中磷菜田上过量施用磷肥土壤有效磷含量下降，表明高磷土壤上施磷或者中磷土壤上过量施磷可能导致磷的吸附量增加，从而降低了有效磷累积量[22]；低磷菜田随着施磷量增加，土壤有效磷含量呈现升高的趋势，且相对于原始土壤，各处理有效磷含量均显著增加，说明增施磷肥能扩大低磷土壤的有效磷库。施磷量较高时，磷素农学效率随施磷量的增加而下降，说明磷肥的过量施用是导致磷素农学效率下降的重要原因之一，不仅会造成资源浪费，而且对地下水体存在污染风险。

本研究中，就3种磷水平设施菜田而言，高磷菜田上土壤速效磷含量较高，过多施用磷素不但不会提高产量，而且还会降低土壤中有效态磷，因此需要减少施磷量，以避免过多施用造成磷素浪费；中磷菜田上适当增加施磷量，本试验中54.91 kg/hm2为最佳用量，可以提高磷的吸收转化率；低磷菜田上地力较低，土壤中磷素处于亏缺状态，需要高施磷水平，以维持土壤中磷素动态平衡。因此不同磷水平菜田上因地制宜，合理施用磷肥，既能提高结球生菜产量和品质，又可以提高磷肥利用效率，实现经济和生态效益双赢。