不同管理模式對生姜產(chǎn)量和養(yǎng)分效率的影響

鄭福麗+張柏松+高燕+等

摘要：為了建立適合山東省魯中地區(qū)生姜高產(chǎn)高效栽培的技術(shù)體系，通過大田試驗(yàn)，研究了不同管理模式、生姜產(chǎn)量、養(yǎng)分效率及土壤硝酸鹽含量的影響。4個管理模式分別為農(nóng)民習(xí)慣模式、高產(chǎn)高效模式、再高產(chǎn)模式、再高產(chǎn)高效模式，其中農(nóng)民習(xí)慣模式按當(dāng)?shù)剞r(nóng)民常規(guī)種植進(jìn)行，高產(chǎn)高效、再高產(chǎn)、再高產(chǎn)高效模式分別為設(shè)置一定增產(chǎn)增效目標(biāo)下各種管理措施的優(yōu)化組合，結(jié)果為：與農(nóng)民習(xí)慣模式相比，高產(chǎn)高效、再高產(chǎn)、再高產(chǎn)高效3種模式均顯著提高了生姜的產(chǎn)量和氮肥的養(yǎng)分效率，其中產(chǎn)量分別提高11.85%、25.75%、23.33%，氮肥養(yǎng)分效率分別提高47.94%、1033%、32.87%；再高產(chǎn)模式下產(chǎn)量最高，高產(chǎn)高效模式下氮肥養(yǎng)分效率最高。

關(guān)鍵詞：管理模式；生姜；產(chǎn)量；養(yǎng)分效率

中圖分類號：S632.504文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：1002-1302（2014）06-0192-03

收稿日期：2013-09-17

基金項目：公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項（編號：200903018）。

作者簡介：鄭福麗（1979—），女，山東安丘人，碩士，助理研究員，主要從事施肥與土壤環(huán)境等研究。E-mail：miss_xin@126.com。

通信作者：江麗華，研究員，主要從事植物營養(yǎng)與施肥等研究。Tel：（0531）83179096；E-mail：jiangli8227@sina.com。生姜為姜科宿根植物，地下根莖含有辛香濃郁的揮發(fā)油和姜辣素，具有健胃、祛寒、解毒等功能，是人們?nèi)粘Ｉ钪兴璧闹匾{(diào)味品之一[1-2]，廣泛種植于熱帶和亞熱帶地區(qū)[3]。我國是世界生姜的主產(chǎn)區(qū)，常年栽培面積達(dá)63萬hm2，是世界上栽培面積最大、產(chǎn)量最多的國家之一[4]。生姜也是我國名特蔬菜品種之一[5]。到2010年，山東省生姜面積達(dá)到667萬hm2，主要布局在萊蕪市的萊城區(qū)，泰安市的岱岳區(qū)、肥城區(qū)、寧陽區(qū)，棗莊市的滕州市，淄博市的淄川區(qū)、博山區(qū)、沂源區(qū)，濰坊市的安丘市、諸城市等地[6]。然而，生姜施肥方面還存在不少問題。據(jù)調(diào)查，盲目、過量施肥等不合理施肥現(xiàn)象較為普遍，生姜病蟲害嚴(yán)重，產(chǎn)量低而不穩(wěn)，根莖品質(zhì)差，種姜經(jīng)濟(jì)效益低下，嚴(yán)重制約了我國生姜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[1，7]。生姜是需氮量較大的作物[1]，僅靠土壤提供的氮素遠(yuǎn)不能滿足生姜生長發(fā)育對氮的需要。合理施用氮肥直接影響到生姜的產(chǎn)量、品質(zhì)、經(jīng)濟(jì)效益以及環(huán)境等。氮肥對生姜產(chǎn)量和品質(zhì)影響的研究已有報道[8-12]，有的涉及生姜營養(yǎng)特性和養(yǎng)分吸收規(guī)律等方面[13]。研究表明，施用適量氮肥能有效提高生姜產(chǎn)量，改善根莖品質(zhì)，這些研究結(jié)果對推動生姜科學(xué)施肥發(fā)揮了重要作用。前人的研究多集中于單因素管理對生姜產(chǎn)量和氮肥肥效的影響，而有關(guān)不同管理模式對生姜產(chǎn)量、養(yǎng)分效率及土壤硝酸鹽的研究卻很少。因此，筆者在當(dāng)?shù)剞r(nóng)民習(xí)慣種植模式的基礎(chǔ)上，通過大田試驗(yàn)設(shè)置了4種管理模式來研究不同管理模式對生姜產(chǎn)量、養(yǎng)分效率及土壤硝酸鹽含量的影響，以期為當(dāng)?shù)厣弋a(chǎn)及資源高效利用提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2010年4—10月在山東省安丘市夏坡村進(jìn)行。供試品種為當(dāng)?shù)仄贩N安丘大姜。土壤為棕壤性潮土，播前 0～30 cm 土層內(nèi)土壤含全氮0.937 g/kg、速效磷52.83 mg/kg、速效鉀130.81 mg/kg、有機(jī)質(zhì)14.1 g/kg。

1.2試驗(yàn)設(shè)計

試驗(yàn)共設(shè)4個模式，分別為農(nóng)民習(xí)慣模式、高產(chǎn)高效模式、再高產(chǎn)模式、再高產(chǎn)高效模式，其中農(nóng)民習(xí)慣模式按當(dāng)?shù)剞r(nóng)民常規(guī)種植進(jìn)行，高產(chǎn)高效、再高產(chǎn)、再高產(chǎn)高效模式分別為設(shè)置一定增產(chǎn)增效目標(biāo)下各種管理措施的優(yōu)化組合，要求高產(chǎn)高效模式比農(nóng)民習(xí)慣模式增產(chǎn)10%～15%，再高產(chǎn)模式和再高產(chǎn)高效模式比農(nóng)民習(xí)慣模式增產(chǎn)30%～40%，高產(chǎn)高效模式比農(nóng)民習(xí)慣模式氮肥增效10%～15%，再高產(chǎn)高效模式比再高產(chǎn)模式氮肥增效15%～20%。每個模式重復(fù)3次，小區(qū)面積28 m2。4個模式的具體方案見表1。

有機(jī)肥為發(fā)酵雞糞（含有機(jī)質(zhì)33.19%、N 1.84%、P2O5 5.87%、K2O 1.98%），再高產(chǎn)高效模式底施4 500 kg/hm2，結(jié)合第1次培土追施1 500 kg/hm2，其他3個模式全部底施。磷肥為過磷酸鈣全部底施，硫酸鎂 150 kg/hm2、硼砂 15 kg/hm2、硫酸鋅30 kg/hm2全部底施，鉀肥為硫酸鉀，基追比 4 ∶2 ∶3 ∶1，同高產(chǎn)高效模式氮肥一起追施。

1.3測定項目及方法

1.3.1土壤樣品分析全氮含量采用凱氏定氮法測定；速效磷含量采用0.5 mol/L NaHCO3浸提鉬銻抗比色法；速效鉀含量采用NH4Ac浸提火焰光度計法測定，有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀硫酸氧化法測定[14]。FIA5000流動注射分析儀測定。

1.3.2植株樣品分析收獲后按小區(qū)測產(chǎn)，每小區(qū)取10株植株樣品考察其分枝數(shù)，植株樣品用濃硫酸-H2O2消煮后測定[14]。

2結(jié)果與分析

2.1不同管理模式對生姜產(chǎn)量及構(gòu)成因素的影響

從表2可以看出，再高產(chǎn)模式產(chǎn)量最高，為 69 977 kg/hm2；其次是再高產(chǎn)高效模式，產(chǎn)量為 68 634 kg/hm2，與農(nóng)民習(xí)慣相比，高產(chǎn)高效、再高產(chǎn)、再高產(chǎn)表1試驗(yàn)設(shè)計方案

模式增產(chǎn)目標(biāo)

（%）增效目標(biāo)

（%）肥料投入量N-P2O5-K2O

（kg/hm2）有機(jī)肥

（kg/hm2）氮肥基追比農(nóng)民習(xí)慣750-750-7504 5004 ∶2 ∶4高產(chǎn)高效10～1510～15600-90-7504 5002 ∶2 ∶4 ∶2再高產(chǎn)20～40900-135-1 1254 5002 ∶2 ∶4 ∶2再高產(chǎn)高效20～4015～20750-112.5-937.56 0002 ∶2 ∶3 ∶2 ∶1模式施肥時期中微量元素灌溉endprint

[h/（次·hm2）]培土次數(shù)和時期種植密度

（萬株/hm2）農(nóng)民習(xí)慣4月中旬，6月初，8月初不施用45.001次，8月初7.5高產(chǎn)高效

4月中旬，6月初，8月初，9月初不施用

36.75

2次，8月初、9月初

7.5

再高產(chǎn)

4月中旬，6月初，8月初，9月初增施硫酸鎂、硼砂、硫酸鋅45.00

2次，8月初、9月初

7.5

再高產(chǎn)高效

4月中旬，6月初，8月初，9月初，9月底增施硫酸鎂、硼砂、硫酸鋅36.75

3次，8月初、9月初、

9月底6.75

高效3種高產(chǎn)模式分別增產(chǎn)11.85%、25.75%、23.33%，3個處理與農(nóng)民習(xí)慣之間差異均達(dá)極顯著水平；高產(chǎn)高效模式實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)量提高 10%～15% 的目標(biāo)，再高產(chǎn)模式和再高產(chǎn)高效模式也實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)量提高20%～40%的目標(biāo)。從產(chǎn)量構(gòu)成因素看，單株姜分枝數(shù)最多的為高產(chǎn)高效處理，單墩姜最重的為再高產(chǎn)模式，為933.13 g，再高產(chǎn)高效模式單墩姜重量僅次于再高產(chǎn)模式，為915.13 g，兩處理間差異并不顯著。可見，優(yōu)化管理措施可以顯著提高單株分枝數(shù)和單墩姜重量，實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)的目的。

表2不同管理模式對生姜產(chǎn)量及構(gòu)成因素的影響

模式單株分枝數(shù)

（個）單墩姜質(zhì)量

（g）產(chǎn)量

（kg/hm2）增產(chǎn)率

（%）農(nóng)民習(xí)慣10.13c741.88c55 649cC高產(chǎn)高效15.75a829.88b62 241bB11.85再高產(chǎn)15.13a933.13a69 977aA25.75再高產(chǎn)高效13.63b915.13a68 634aA23.33注：同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示差異顯著（P<0.05），不同大寫字母表示差異極顯著（P<0.01）。

2.2不同管理模式氮肥效率和經(jīng)濟(jì)效益評價

從表3可以看出，不同管理模式下氮肥偏生產(chǎn)力和養(yǎng)分表觀回收率差別很大，高產(chǎn)高效模式下氮肥偏生產(chǎn)力、養(yǎng)分回收率最高，分別為103.74 kg/kg、54.28%，其次是再高產(chǎn)高效模式，然后是高產(chǎn)高效模式，農(nóng)民習(xí)慣模式的氮肥偏生產(chǎn)力、養(yǎng)分回收率均最低，僅為74.20 kg/kg、36.69%。與農(nóng)民習(xí)慣模式相比，高產(chǎn)高效模式養(yǎng)分效率提高了47.94%，實(shí)現(xiàn)了氮肥增效10%～15%的目標(biāo)；與再高產(chǎn)模式相比，再高產(chǎn)高效模式養(yǎng)分效率提高了20.43%，也實(shí)現(xiàn)了氮肥增效15%～20%的目標(biāo)，3個高產(chǎn)模式都實(shí)現(xiàn)了增產(chǎn)增收的目的。以當(dāng)年的市場價計算，高產(chǎn)高效、再高產(chǎn)、再高產(chǎn)高效3個模式分別比農(nóng)民習(xí)慣模式增收52 736、114 624、103 883元/hm2。由此可見，通過優(yōu)化管理措施可以實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)增收增效的目標(biāo)。

2.3不同管理模式下的氮素表觀平衡

由表4可以看出，氮素?fù)p失量、損失率均是再高產(chǎn)模式最多，分別為629.59 kg/hm2、50.91%；其次是農(nóng)民習(xí)慣模式，然后是再高產(chǎn)高效模式，氮素?fù)p失量、損失率最低的為高產(chǎn)高效模式，分別為 389.94 kg/hm2、43.10%，這與其化學(xué)氮肥投入量基本成正比；再高產(chǎn)模式的氮肥投入量最高，高產(chǎn)高效模式的氮肥投入量最低，這說明增加氮肥投入量也增加了氮素?fù)p失的風(fēng)險，通過優(yōu)化管理措施可以在一定程度上降低氮素?fù)p失，提高氮素效率。表3不同管理模式氮肥效率和經(jīng)濟(jì)效益評價

模式產(chǎn)量

（kg/hm2）增產(chǎn)

（kg/hm2）增收

（元/hm2）氮肥偏生產(chǎn)力

（kg/kg）總養(yǎng)分表觀回收率

（%）養(yǎng)分提高效率

（%）農(nóng)民習(xí)慣55 64974.2036.69高產(chǎn)高效62 2416 59252 736103.7454.2847.94再高產(chǎn)69 97714 328114 62477.7540.4810.33再高產(chǎn)高效68 63412 985103 88091.5148.7532.87注：生姜價格按2010年價格8元/kg計算；總養(yǎng)分表觀回收率=作物吸收總養(yǎng)分量/肥料投入養(yǎng)分量×100%，根據(jù)總養(yǎng)分表觀回收率計算養(yǎng)分效率的提高。

2.4不同管理模式對土壤硝態(tài)氮含量的影響

圖1為不同生長期和收獲后0～90 cm土層土壤硝態(tài)氮含量的分布。不同管理模式下土壤硝態(tài)氮含量呈現(xiàn)同樣的趨勢，收獲時土壤硝態(tài)氮累積最多，隨土層深度增加硝態(tài)氮含量降低；隨生長期的推進(jìn)，土壤硝態(tài)氮含量逐步增多，但是在旺長前期由于當(dāng)季雨水較多，可能導(dǎo)致土壤硝態(tài)氮含量降低。從圖1可以看出，土壤硝態(tài)氮含量的趨勢雖然一致，但是不同的管理模式硝態(tài)氮含量差別很大。農(nóng)民習(xí)慣模式的土壤硝態(tài)表4不同管理模式下的氮素表觀平衡

模式化肥氮量

（kg/hm2）種植前

土壤氮量

（kg/hm2）灌水帶

入氮量

（kg/hm2）有機(jī)肥

礦化量

（kg/hm2）姜帶走氮量

（kg/hm2）莖葉帶

走氮量

（kg/hm2）0～90 cm

土壤殘留

（kg/hm2）氮損失量

（kg/hm2）氮損失率

（%）農(nóng)民習(xí)慣750146.98168.1121.6477.58197.57288.93522.6548.09高產(chǎn)高效600146.98136.1721.6488.98236.69189.18389.9443.10再高產(chǎn)900146.98168.1121.6499.96264.36242.82629.5950.91再高產(chǎn)高效750146.98136.1728.85101.00264.61209.17487.2245.88endprint

氮含量最高；由于再高產(chǎn)模式施氮量最大，所以其硝態(tài)氮含量也比較高；高產(chǎn)高效模式和再高產(chǎn)高效模式土壤硝態(tài)氮含量都比較低。說明通過優(yōu)化管理措施可以降低土壤中硝態(tài)氮的含量，減少地下水硝酸鹽污染的風(fēng)險。

3結(jié)論與討論

本試驗(yàn)結(jié)果表明，在不同管理模式下生姜產(chǎn)量差異顯著，其中優(yōu)化管理措施的高產(chǎn)高效、再高產(chǎn)、再高產(chǎn)高效3種高產(chǎn)模式分別增產(chǎn)11.85%、25.75%、23.33%，而且高產(chǎn)高效模式在降低氮肥用量的基礎(chǔ)上還提高了生姜產(chǎn)量，達(dá)到了預(yù)期的增產(chǎn)目標(biāo)；再高產(chǎn)高效模式在不降低氮肥用量的條件下，通過優(yōu)化管理措施也達(dá)到了增產(chǎn)20%～40%的目標(biāo)，而且高產(chǎn)高效模式和再高產(chǎn)高效模式土壤的硝態(tài)氮含量明顯低于農(nóng)民習(xí)慣模式，這說明通過調(diào)整基追肥比例、優(yōu)化水肥技術(shù)、增施中微量元素和適當(dāng)降低種植密度提高單產(chǎn)等措施，不僅可以提高生姜的產(chǎn)量，還可以降低土壤硝態(tài)氮的積累，降低土壤硝酸鹽淋失的風(fēng)險。

在氮肥養(yǎng)分效率方面，高產(chǎn)高效模式和再高產(chǎn)高效模式也都達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。與農(nóng)民習(xí)慣模式相比較，高產(chǎn)高效模式的氮素?fù)p失率降低了，養(yǎng)分效率提高了47.94%；與再高產(chǎn)模式相比，再高產(chǎn)高效模式的氮素?fù)p失率也降低了，養(yǎng)分效率提高了20.43%，都達(dá)到了預(yù)期的增效目標(biāo)，說明通過優(yōu)化管理措施，如調(diào)整基追比例、調(diào)整灌水方式、精化耕作方式等，可以實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)與高效的統(tǒng)一。

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