設(shè)施韭菜減氮增產(chǎn)增效潛力研究

王娟娟 馬云 高亞娟 紀(jì)燕 盛海君 錢曉晴 王桂良

摘要 在全面診斷土壤養(yǎng)分平衡狀況的基礎(chǔ)上，通過(guò)適量推薦所缺養(yǎng)分元素肥料的施用，探索減氮對(duì)設(shè)施韭菜生長(zhǎng)、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響。在適量底施無(wú)氮配方肥的基礎(chǔ)上，設(shè)置常規(guī)施氮（T1）、減氮25%（T2）、減氮50%（T3）、減氮75%（T4）和減氮100%（T5）5個(gè)施氮處理，另外設(shè)置完全不施肥對(duì)照（T0），觀測(cè)韭菜生長(zhǎng)形態(tài)、生理、產(chǎn)量與品質(zhì)指標(biāo)。結(jié)果表明，適當(dāng)控制氮肥施用有利于韭菜作物生長(zhǎng)形態(tài)、生理指標(biāo)的優(yōu)化。在減氮75%以內(nèi)，韭菜株高、莖寬、葉寬、葉綠素含量等形態(tài)、生理指標(biāo)均未受到明顯不良影響，減氮50%時(shí)韭菜產(chǎn)量最高，減氮100%處理韭菜產(chǎn)量有所下降，但仍顯著高于完全不施肥對(duì)照。減氮處理顯著降低韭菜體內(nèi)硝酸鹽含量，以減氮50%和75% 2個(gè)處理效果最為明顯。韭菜VC含量隨減氮比例提高呈先增后降趨勢(shì)，以減氮50%處理最高。減氮處理可提高植株可溶性糖含量，當(dāng)減氮比例達(dá)75%時(shí)，韭菜體內(nèi)可溶性糖含量最高。減氮使韭菜體內(nèi)可溶性蛋白含量略有降低，粗纖維含量略有提高。在測(cè)土配方施肥的基礎(chǔ)上適當(dāng)減少氮肥施用有利于提高韭菜產(chǎn)值和凈效益，減氮50%、75% 2個(gè)處理的增產(chǎn)率分別為8.26%、1.60%，對(duì)應(yīng)的增收率分別為8.35%、1.61%。綜合上述各項(xiàng)指標(biāo)及生態(tài)環(huán)境因素，相似生產(chǎn)條件下推薦測(cè)土配方平衡施肥和減氮50%～75%。

關(guān)鍵詞 設(shè)施栽培;韭菜;減氮;增產(chǎn)增效

中圖分類號(hào) S 633.3? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A? 文章編號(hào) 0517-6611（2021）23-0171-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.23.048

Study on Potential of Reducing Nitrogen and Increasing Yield and Efficiency of Protected Leek

WANG? Juan-juan1，2， MA Yun2，3， GAO Ya-juan1 et al

（1.Yangzhou Hongshuo Environmental and Bioengineering Research Co.， Ltd.，Yangzhou， Jiangsu 225000;2. School of Environmental Science and Engineering， Yangzhou University， Yangzhou， Jiangsu 225127;3. Institute of Soil Health， Yangzhou University， Yangzhou， Jiangsu? 225127）

Abstract On the basis of comprehensive diagnosis of soil nutrient balance， this experiment explored the effect of nitrogen reduction on the growth， yield and quality of leek in protected facilities by properly recommending the application of fertilizers lacking nutrient elements. In this experiment， on the basis of proper basal application of nitrogen-free formula fertilizer， five treatments of conventional nitrogen application （T1）， 25% nitrogen reduction （T2）， 50% nitrogen reduction （T3）， 75% nitrogen reduction （T4） and 100% nitrogen reduction （T5） were set， and a control （T0） without fertilizer was set to observe the growth morphology， physiology， yield and quality of leek. The results showed that? appropriate control of nitrogen fertilizer application was beneficial to the optimization of growth morphology and physiological indexes of leek crops. Within 75% nitrogen reduction， the morphological and physiological indexes of leek such as plant height， stem width， leaf width and chlorophyll content were not significantly affected. When nitrogen reduction was 50%， the yield of leek was the highest. When nitrogen reduction was 100%， the yield of leek declined， but it was still significantly higher than the control without fertilization. Nitrogen reduction treatment significantly reduced nitrate content in leek， with nitrogen reduction of 50% and 75% being the most obvious. The VC content of leek increased first and then decreased with the increase of nitrogen reduction ratio， and the highest value was found in 50% nitrogen reduction treatment. Nitrogen reduction treatment could increase the soluble sugar content of plants， and when the nitrogen reduction ratio reached 75%， the soluble sugar content in leek was the highest. Nitrogen reduction slightly reduced soluble protein content and increased crude fiber content in leek. Appropriate reduction of nitrogen fertilizer application on the basis of soil testing and formula fertilization could improve the yield and net benefit of leek. The yield increase rates of 50% and 75% nitrogen reduction treatments were 8.26% and 1.60%， and the corresponding income increase rates were 8.35% and 1.61%， respectively. Based on the above indicators and ecological environment factors， balance fertilization and nitrogen reduction by 50%-75% is recommended in practice.

Key words Protected cultivation;Leek;Nitrogen reduction;Increasing production and efficiency

基金項(xiàng)目 揚(yáng)州市重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（YZ2019070）;揚(yáng)州大學(xué)研究生教育教學(xué)改革與實(shí)踐課題（JGLX2021_009）;江蘇現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)項(xiàng)目（JATS〔2019〕459）。

作者簡(jiǎn)介 王娟娟（1979—），女，江蘇泗洪人，副教授，博士，從事農(nóng)業(yè)資源利用與環(huán)境保護(hù)研究。

通信作者，教授，博士，從事土壤健康管理與農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展研究。

收稿日期 2021-07-29

設(shè)施蔬菜以其高產(chǎn)、高效為顯著特征，在我國(guó)不少地區(qū)發(fā)展非常迅速[1-2]。江蘇省設(shè)施蔬菜栽培播種面積已達(dá)20%左右，在不少地方成為農(nóng)民的主要收入來(lái)源[3]。設(shè)施蔬菜生長(zhǎng)速度快、復(fù)種指數(shù)高、肥料用量大、施肥結(jié)構(gòu)不合理，往往導(dǎo)致土壤多種障礙因子的出現(xiàn)，如土壤養(yǎng)分平衡性差、次生鹽漬化、酸化，尤其是硝酸鹽積聚等[4-6]。土壤障礙因子不僅影響蔬菜產(chǎn)量與品質(zhì)[7]，還引起肥料利用率降低與環(huán)境污染負(fù)荷增大等問(wèn)題，嚴(yán)重影響設(shè)施蔬菜發(fā)展與菜農(nóng)種菜的積極性[8]。

在設(shè)施土壤各種障礙因子中，土壤養(yǎng)分失衡是設(shè)施蔬菜栽培中最常見(jiàn)的障礙因素。作為蔬菜作物和土壤微生物生長(zhǎng)所必需的主要營(yíng)養(yǎng)元素，氮素施用往往成為設(shè)施蔬菜增產(chǎn)的決定性措施。為了滿足設(shè)施蔬菜的快速生長(zhǎng)，一般投入較多的氮素肥料，部分場(chǎng)合下不但沒(méi)有起到增產(chǎn)作用，反而造成作物產(chǎn)量和品質(zhì)的降低，并引起周邊水體硝酸鹽污染[8-10]。

過(guò)量施用氮肥而忽視中微量元素施肥是造成土壤養(yǎng)分嚴(yán)重失衡和土壤氮素污染的重要原因，施肥對(duì)土壤養(yǎng)分平衡性及氮素污染的影響，主要取決于肥料施用的結(jié)構(gòu)與水平，合理的土壤養(yǎng)分管理對(duì)維持作物產(chǎn)量和環(huán)境質(zhì)量至關(guān)重要[11-13]。設(shè)施蔬菜生產(chǎn)中普遍重視氮肥施用，而忽略其他營(yíng)養(yǎng)元素尤其是中微量元素肥料的施用，加上不同作物品種對(duì)養(yǎng)分元素的選擇性吸收差異，很容易導(dǎo)致土壤中某些營(yíng)養(yǎng)元素大量累積，而另外一些元素嚴(yán)重缺乏[8，14-15]。研究表明，合理施肥不僅可以提高蔬菜作物產(chǎn)量，而且可以有效改善土壤肥力性狀[16-17]。設(shè)施栽培蔬菜土壤養(yǎng)分管理應(yīng)因菜、因土而異。研究設(shè)施土壤養(yǎng)分結(jié)構(gòu)平衡性、合理推薦施肥，對(duì)于促進(jìn)設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展、增加菜農(nóng)收益具有積極意義。

韭菜（Allium tuberosum Rottlerspreng）是一種多年生宿根蔬菜，營(yíng)養(yǎng)極其豐富，為長(zhǎng)江中下游地區(qū)最常見(jiàn)的蔬菜作物種類之一。設(shè)施韭菜種植簡(jiǎn)單，上市靈活，效益較好，近年來(lái)發(fā)展迅速。為了追求連續(xù)高產(chǎn)，多數(shù)菜農(nóng)在種植過(guò)程中大量施用無(wú)機(jī)氮肥和復(fù)合肥，韭菜產(chǎn)量與品質(zhì)不僅沒(méi)有提高，還加快了土壤中養(yǎng)分結(jié)構(gòu)平衡性破壞，進(jìn)而引發(fā)土壤次生鹽漬化、酸化、污染等問(wèn)題[18-20]。筆者以揚(yáng)州市典型設(shè)施韭菜為研究對(duì)象，在平衡施肥改善土壤養(yǎng)分結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，以常規(guī)施氮為對(duì)照，設(shè)置不同減氮處理，觀測(cè)其對(duì)韭菜產(chǎn)量、品質(zhì)指標(biāo)的影響，探尋本地設(shè)施韭菜的減氮潛力。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)區(qū)位于江蘇省揚(yáng)州市廣陵區(qū)沙頭鎮(zhèn)揚(yáng)州淮揚(yáng)蔬菜基地。試驗(yàn)點(diǎn)地處長(zhǎng)江與京杭大運(yùn)河交匯處的沿江平原。

1.2 試驗(yàn)材料與處理設(shè)計(jì)

供試作物為本地主栽品種“平豐10號(hào)”韭菜。試驗(yàn)點(diǎn)土壤為砂壤土，中度次生鹽漬化。部分化學(xué)性質(zhì)見(jiàn)表1。

根據(jù)土壤有效養(yǎng)分測(cè)定結(jié)果，試驗(yàn)點(diǎn)土壤pH偏低、電導(dǎo)率偏高，土壤氮、磷、鎂、硫、鐵、錳、銅有效含量均達(dá)到1級(jí)水平，有效鈣含量達(dá)到2級(jí)水平，有效鉀、鉬含量為3級(jí)，有效鋅、硼含量為4級(jí)。對(duì)有效養(yǎng)分含量處于2、3、4級(jí)水平的元素進(jìn)行施肥補(bǔ)充，以氯化鉀、氯化鈣、七水硫酸鋅、硼砂和鉬酸銨用量分別為200、700、20、30和0.3 kg/hm2作為底肥施用。在此基礎(chǔ)上，共設(shè)5個(gè)施氮處理，另加1個(gè)完全不施肥的空白試驗(yàn)。各處理重復(fù)3次，小區(qū)面積20 m2。所施氮肥為尿素，含氮量為46%。其他肥水管理措施均保持與一般生產(chǎn)習(xí)慣相同。

處理①：施用300 kg/hm2尿素（常規(guī)施氮，T1）;處理②：225 kg/hm2尿素（減氮25%，T2）;處理③：150 kg/hm2尿素（減氮50%，T3）;處理④：75 kg/hm2尿素（減氮75%，T4）;處理⑤：0 kg/hm2尿素（減氮100%，T5）?？瞻祝翰皇┯萌魏畏柿希═0）。

1.3 樣品采集與測(cè)定

在作物種植前和收獲后對(duì)試驗(yàn)地土壤進(jìn)行多點(diǎn)混合樣品的采集，測(cè)定土壤基本化學(xué)性狀，包括土壤pH、有機(jī)質(zhì)及土壤有效氮、磷、鉀等養(yǎng)分，測(cè)定方法參照鮑士旦[21]《土壤農(nóng)化分析》。

于作物收獲期，對(duì)各小區(qū)進(jìn)行割方測(cè)產(chǎn)，同時(shí)測(cè)定株高、莖寬、葉寬等形態(tài)指標(biāo)。取鮮樣適量，去除泥土雜質(zhì)，測(cè)定硝酸根、葉綠素、胡蘿卜素、可溶性糖、可溶性蛋白、維生素C、粗纖維含量等生理指標(biāo)和品質(zhì)指標(biāo)。硝酸鹽含量采用紫外分光光度法測(cè)定，葉綠素含量采用三波長(zhǎng)檢測(cè)法[22]測(cè)定。VC采用紫外快速測(cè)定法[23]測(cè)定，可溶性糖采用蒽酮比色法[24]測(cè)定，可溶性蛋白采用考馬斯亮藍(lán)法[23]測(cè)定，粗纖維采用酸堿洗滌法[25]測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Excel作圖，并對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 減氮處理對(duì)韭菜生長(zhǎng)指標(biāo)及產(chǎn)量的影響

韭菜株高和莖寬受減氮處理的影響見(jiàn)圖1、2。從圖1、2可以看出，隨著施肥減氮比例的提高，韭菜株高呈先增加后減少的趨勢(shì)，其中減氮50%以內(nèi)的3個(gè)處理韭菜株高相差很小，減氮75%的處理株高開(kāi)始下降，減氮100%的處理株高顯著下降，但仍大于完全不施肥（T0）處理。常規(guī)施肥（T1）處理韭菜株高也顯著高于減氮100%處理和完全不施肥（T0）處理。減氮處理對(duì)莖寬的影響趨勢(shì)與株高相似，同樣以減氮50%以內(nèi)影響很小，減氮100%的處理莖寬顯著下降。

韭菜葉寬受減氮處理的影響見(jiàn)圖3。從圖3可以看出，減少氮肥用量在一定范圍內(nèi)對(duì)韭菜葉寬幾乎沒(méi)有影響，減氮比例達(dá)75%及以上時(shí)韭菜葉寬才開(kāi)始有下降趨勢(shì)。完全不施肥處理韭菜葉寬最小。韭菜葉片葉綠素含量受減氮處理的影響見(jiàn)圖4。從圖4可以看出，隨著減氮比例的提高，韭菜葉片葉綠素含量呈下降趨勢(shì)，與常規(guī)施氮處理相比，減氮100%處理的韭菜葉片葉綠素含量下降顯著。

韭菜鮮重受減氮處理的影響見(jiàn)圖5。從圖5可以看出，隨著減氮比例的提高，韭菜產(chǎn)量表現(xiàn)出先升后降的趨勢(shì)，除減氮100%處理外，其他減氮處理對(duì)韭菜鮮重?zé)o顯著影響。減氮100%處理時(shí)韭菜鮮重較減氮50%時(shí)顯著下降。即使在土壤中大量存在硝酸鹽的情況下，如果完全不施銨態(tài)氮肥，則仍可能顯著降低韭菜產(chǎn)量。

2.2 減氮處理對(duì)韭菜安全品質(zhì)指標(biāo)的影響

韭菜體內(nèi)硝酸鹽含量受減氮處理的影響見(jiàn)圖6。由圖6可知，與常規(guī)施氮處理相比，減氮處理顯著降低了韭菜體內(nèi)硝酸鹽含量。以減氮50%和減氮75%這2個(gè)處理硝酸鹽含量下降最多。減氮處理對(duì)韭菜VC含量的影響見(jiàn)圖7。由圖7可知，與常規(guī)施氮處理相比，減氮處理均顯著增加了韭菜VC含量，尤其是以減氮50%處理韭菜的VC含量最高。

韭菜體內(nèi)可溶性糖含量受減氮處理的影響見(jiàn)圖8。由圖8可知，與常規(guī)施肥處理相比，減氮處理均提高了韭菜可溶性糖含量，這與VC測(cè)定結(jié)果類似。可溶性糖與減氮比例呈正相關(guān)。當(dāng)減氮比例達(dá)75%時(shí)，韭菜體內(nèi)可溶性糖含量最高?？梢?jiàn)氮素供應(yīng)過(guò)多不利于可溶性糖的積累。韭菜體內(nèi)可溶性蛋白含量受減氮處理的影響見(jiàn)圖9。由圖9可知，與常規(guī)施肥處理相比，隨著減氮比例的提高韭菜體內(nèi)可溶性蛋白含量不斷下降。

韭菜粗纖維含量受減氮處理的影響見(jiàn)圖10。從圖10可以看出，隨著減氮比例的提高，韭菜的粗纖維含量不斷提高。韭菜纖維能促進(jìn)胃腸蠕動(dòng)，幫助消化。而減少氮素施用則有利于這一品質(zhì)的提高。

2.3 減氮節(jié)本增效作用分析

按照韭菜市場(chǎng)批發(fā)價(jià)和肥料零售價(jià)進(jìn)行產(chǎn)值效益計(jì)算，結(jié)果見(jiàn)表2。由表2可知，除減氮100%處理外，減氮處理均在一定程度上增加了韭菜產(chǎn)量。以減氮50%處理的韭菜產(chǎn)量最高，達(dá)56.33 t/hm2，與其相對(duì)應(yīng)的產(chǎn)值達(dá)168 993.33元/hm2。與常規(guī)施肥處理相比，增產(chǎn)率達(dá)8.26%，增收率達(dá)8.35%。減氮25%和減氮75%這2個(gè)處理較常規(guī)施肥分別增產(chǎn)4.94%和1.60%。僅施不含氮的平衡肥比完全不施肥增產(chǎn)22.39%。減氮50%和減氮75%這2個(gè)處理的節(jié)本增收率分別為4.99%和1.61%。綜合考慮經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益，推薦在施用平衡肥的前提下減氮50%～75%為宜。

3 結(jié)論與討論

3.1 討論

試驗(yàn)中觀察到，盡管土壤中含有大量的硝態(tài)氮，然而不施氮肥仍造成減產(chǎn)。即僅靠硝態(tài)氮作為氮源，并不能滿足韭菜高產(chǎn)的氮素營(yíng)養(yǎng)需求。適當(dāng)提高銨態(tài)氮/硝態(tài)氮比例，有利于韭菜生長(zhǎng)和產(chǎn)量的提升。前人利用水培試驗(yàn)證實(shí)了硝態(tài)氮/銨態(tài)氮比例為50∶50～75∶25更有利于韭菜生長(zhǎng)[26]。解決過(guò)多施用氮素等肥料的途徑除直接減少施肥量外，推薦施用緩釋肥料也是可行的方法，緩釋肥料可以降低土壤溶液中養(yǎng)分的絕對(duì)濃度，還可以較長(zhǎng)時(shí)間維持土壤養(yǎng)分濃度處于合適范圍，并減少氮肥施用對(duì)環(huán)境質(zhì)量的負(fù)面影響[27-28]。

根據(jù)植物必需營(yíng)養(yǎng)元素的最小養(yǎng)分律和不可代替理論，加強(qiáng)平衡施肥，不僅可以直接改善作物生長(zhǎng)，提高作物產(chǎn)量和作物對(duì)土壤肥料養(yǎng)分尤其是氮素養(yǎng)分的利用率，還可以通過(guò)改善土壤微生物學(xué)特征和土壤生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，提升土壤健康水平。在設(shè)施栽培土壤上推薦測(cè)土配方施肥技術(shù)時(shí)不僅要關(guān)注氮磷鉀三要素，還要密切注意其他營(yíng)養(yǎng)元素的豐欠，如果存在其他最小養(yǎng)分元素，則應(yīng)根據(jù)目標(biāo)作物產(chǎn)量?jī)?yōu)先加以補(bǔ)充，以確保作物對(duì)氮磷鉀等養(yǎng)分元素的高效利用。

3.2 結(jié)論

（1）測(cè)土配方施肥和適量減氮能顯著促進(jìn)設(shè)施韭菜生長(zhǎng)，提高韭菜株高、莖寬、葉寬和鮮重產(chǎn)量。

（2）適量減氮處理顯著降低韭菜體內(nèi)硝酸鹽含量，顯著提高韭菜VC、可溶性糖含量，對(duì)韭菜體內(nèi)可溶性蛋白、粗纖維含量也略有提高。

（3）在測(cè)土配方施肥的基礎(chǔ)上適當(dāng)減少氮肥施用更有利于提高設(shè)施韭菜產(chǎn)值和凈效益。

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