不同施氮量对露地小白菜产量、氮吸收量和氮肥利用率的影响

不同施氮量对露地小白菜产量、氮吸收量和氮肥利用率的影响摘要在常年性菜地露地栽培条件下，连续3年采取田间试验方法，研究不同施氮量对小白菜产量、氮吸收量和氮肥利用率的影响，结果表明：施纯N118.95kg/hm2，小白菜氮吸收量、产量和增产效益均最高，表观氮利用率也较高，且显著高于习惯施氮处理;氮肥推荐用量为当地习惯施氮量139.95kg/hm2减少15%，即施纯N118.95kg/hm2。关键词小白菜；产量；氮素吸收量；氮肥利用率土壤养分供应状态是决定作物产量、土壤肥力以及农业环境的重要因素。土壤养分供应不足或者肥料比例不合理，会降低土壤综合肥力，造成作物减产；土壤养分盈余，不但增加土壤养分的流失浪费，而且严重威胁土壤和水环境安全［1］。一般情况下，施用氮肥是提高蔬菜产量的主要措施之一。但近年来，蔬菜生产过程中过量施用氮肥的现象比较普遍。长期过量施用氮肥不仅造成氮肥利用率降低、肥料浪费、经济效益下降，还会导致作物营养失调、体内硝酸盐含量升高、食用品质下降、病虫害易发生等问题［2-5］。氮肥过量施用导致硝态氮在根区以下土层无效积累，成为水体和大气污染的重要来源，影响生态环境［6］。随着农业新技术的发展和人类环境意识的增强，如何合理施肥、增强作物吸收、提高肥料利用率，在获得高产的同时减少因施肥对环境造成的危害，已成为当前农业可持续发展的研究热点。近年来，国内关于蔬菜合理施肥的研究反复证明，蔬菜产量与氮肥施用量呈二次曲线关系［7］。该试验从2011年开始，连续3年选择常年性菜地及当地栽培的主要蔬菜作物小白菜，在露地栽培条件下进行氮肥精确施肥试验，研究不同施氮量对小白菜生长的影响。通过观察氮肥不同施用量处理小白菜的苗情动态和对作物产量、养分等指标的测定，计算不同施氮量条件下当季氮素吸收及氮肥表观利用率，综合分析，推荐当地代表性土壤类型主推小白菜品种合理的氮肥施用量，以为蔬菜高产、经济施肥提供科学依据。1材料与方法1.1试验地概况试验地位于西夏墅镇的常州菜根香生态农业有限公司基地，土壤为砂土，地理位置为北纬31°5834〃、东经119°46，16〃。1.2试验材料供试小白菜品种：金品夏冠28(青梗菜F1)。供试肥料：山东华鲁恒升化工股份有限公司生产的46%尿素(纯N46.6%)；丹阳金阳光肥料有限公司生产的12%过磷酸钙(P2O512.9%)；俄罗斯生产的52%硫酸钾(K2O50.3%)。1.3试验设计根据氮肥施用水平不同，试验设6个处理，分别为N0、N1、N2、N3、N4、N5。其中：N0为不施氮肥，N3为当地习惯施氮量，N1、N2分别在习惯施氮量的基础上约减少30%、15%，N4、N5分别在习惯施氮量的基础上约增加15%、30%。6个处理的磷、钾肥保持一致，均为当地习惯施用量，并与氮肥同时一次性基施，各处理用肥量见表1。3次重复，随机区组排列，小区面积20m2。人工撒播，小区用种量15g。1.4样品取样及测定试验结束时采收地上部分计测产量。2013年试验测产后各小区取地上部植株样2.5kg，用作氮、磷、钾含量的测定。植株样品测定采用硫酸-双氧水消煮，全氮测定采用蒸馏法，全磷测定采用钒钼黄比色法，全钾测定采用火焰光度法。具体测定方法：①制样，植株样品去除表面泥土、腐烂叶片，按照可食部分进行切割和归类，用家用搅拌机打碎，装袋冷冻备用。②消解，称取植物样品0.1000〜0.2000g置于100mL三角瓶中，用少量水湿润样品，加浓硫酸5mL，摇匀过夜，第2天瓶口盖一弯颈漏斗，在电热板上先加热至溶液呈均匀棕黑色时，取下三角瓶，稍冷后滴加H2O210滴，并不断摇动三角瓶。再加热(微沸)10〜20min，取下三角瓶，稍冷后滴加H2O25〜10滴。如此反复进行2〜3次，直至消煮液呈无色或清亮色后，再加热5〜10min(赶尽H2O2)，取下三角瓶冷却，用水冲洗漏斗，洗液洗入瓶中。将消解液转入容量瓶中定容。③总氮量测定，使用半微量定氮蒸馏装置蒸馏消解液10mL，用0.01mol/L盐酸标准溶液滴定馏出液，由蓝绿色至刚变为红紫色，计算氮素含量。④总磷含量测定，吸取消煮液10mL于50mL容量瓶中，加2,6二硝基酚指示剂2滴，用6mol/LNaOH调pH值至刚显黄色，加钒钼酸铵试剂10mL，用水定容、摇匀，放置5min后用分光光度计比色测定。⑤总钾测定，吸取消煮液5〜10mL于50mL容量瓶，用水定容、摇匀，火焰分光光度计测定。2013年在试验前、后使用X形多点采样法取土壤耕层(0〜20cm)土样，进行养分测定。土样检测方法参照国家标准执行《土壤全氮测定(NY/T53-1987)》《土壤全磷测定(NY/T88-1988)》《土壤全钾测定(NY/T87-1988)》。1.5数据分析株高、开展度、最大叶、叶宽用卷尺测量，数据分析采用SPSS19.0O2结果与分析2.1不同施氮量对小白菜产量的影响2.1.1不同年度施氮量对小白菜产量的影响。从图1可以看出，2011、2013年小白菜最高产量为处理N2,2012年最高产量为处理N3。3年试验数据都显示，随着施氮量的增加生物产量呈现先增加后降低的趋势。2.1.2不同施氮量小白菜产量方差分析。从表2可以看出，处理N1、N2、N3、N4小白菜产量显著高于CK(P<0.05)，处理N5与CK之间产量差异不显著（P<0.05）；处理N1、N2、N3、N4之间产量差异不显著（P<0.05）,处理N1、N2与N5施氮处理间产量存在显著差异（P<0.05）。从单位面积产量看，CK最低，仅为28750kg/hm2，处理N2最高为37675kg/hm2，比CK增产31.04%，其他依次为处理N1、N3、N4、N5，分别比CK增产28.35%、20.86%、18.43%、9.22%。随着施氮量的增加，小白菜单产呈抛物线性变化趋势。在施氮量为118.95kg/hm2（N2）时小白菜产量最高，当施氮量超过118.95kg/hm2时，随着施氮量的增加，产量呈下降趋势。可见适当增施氮肥能够显著提高小白菜产量，当氮肥施用量超过作物需求限度时，继续增施氮肥不仅不能表现出明显的增产效应，反而会引起一定程度的减产。这可能是由于氮肥施用过量时，导致了土壤中其他供应相对不足的养分更为缺乏，营养失衡导致减产。在砂性土壤上，大量施用氮肥也有可能引起作物的氨毒害而导致减产。2.2不同氮肥用量对小白菜养分含量的影响从表3可以看出，施氮各处理小白菜体内水分含量和氮、磷养分含量虽然比CK有所增加，但在P<0.05的水平上差异均不显著。施氮各处理小白菜体内钾素含量与CK相比，有高有低，差异也不显著。试验中，施氮量的不同对小白菜养分没有显著影响，在很大程度上可能是试验地块基础氮素肥力较高的原因引起。2.3不同氮肥用量处理对小白菜氮素吸收量和氮肥利用率的影响从表4可以看出，各处理与CK之间氮吸收量均存在显著性差异（P<0.05），处理N1、N2与处理N4、N5之间也分别存在显著性差异（P<0.05），以处理N2平均氮吸收量为最高。试验数据显示，随着施氮量的增加，氮吸收量呈现先增加后降低的趋势。不同处理当季氮肥利用率，处理N1与处理N3、N4、N5间存在显著性差异（P<0.05），处理N2与处理N4、N5间存在显著性差异（P<0.05），处理N1与处理N2间差异不显著性（P<0.05）。处理N1当季氮肥利用率最高为32.65%，分别比N2、N3、N4、N5高出4.75、15.69、22.33、23.11个百分点。表观氮利用率随着施氮量的增加而减少。相比于习惯施氮量（处理N3），适当减少施用氮肥（处理N1和处理N2），有利于氮肥利用率的提高，而过量施用氮肥（处理N4和处理N5）则不利于氮肥利用率的提高，这与前人的研究结果[5,8]十分类似。2.4不同氮肥用量小白菜经济效益分析从表5可以看出，与CK相比，处理N1和处理N2增加的效益显著高于处理N3，处理N4显著高于处理N5（P<0.05）。处理N1和处理N2的效益均高于习惯施氮量（处理N3）和过量施用氮肥（处理N4和处理N5），且处理N2高于处理N1。2.5试验前后土壤养分含量根据全国第二次土壤普查及有关标准，试验前土壤养分含量分级：有机质为四级、缺乏；全氮为二级；速效磷过剩；速效钾为四级、缺乏。从表6可以看出，试验后除了全氮含量相对试验前明显减少外，其他养分含量均有一定程度上升，但各处理之间均无显著差异（P<0.05）。土壤pH值变化也没有规律。3结论与讨论该研究通过不同施氮量对露地小白菜产量、氮吸收量和氮肥利用率影响的研究，得出结论：全氮含量0.184%的田块，在保持磷、钾肥用量不变的情况下，施纯N118.95kg/hm2，小白菜氮吸收量、产量、增产效益最高；施纯N97.95kg/hm2，氮肥利用率最高。表明施纯N97.95、118.95kg/hm2土壤中施入的氮肥能被作物充分的吸收利用，而过量施入N肥（施纯N139.95、160.95、181.95kg/hm2）并未增加植株氮吸收量。这也说明在氮素肥力二级的田块，露地栽培小白菜适当减少氮肥施用量，既可以保证产量的增加，也可以提高氮的吸收量和利用率，而过量施用氮肥产量反而减少，不但造成养分浪费，甚至引起作物体内阶段碳氮代谢失调、源库结构不合理等导致产量下降［9］。该试验仅研究氮肥不同施用量对当季产量、氮吸收量、表观氮利用率的影响，而土壤本身是极其复杂的无机、有机复合体，氮肥施入农田一是被作物吸收，二是残留在土壤中，三是通过不同机制的途经损失。施入土壤的氮肥除被作物吸收外，总有部分在土壤中残留，高产作物吸氮量中有部分来自土壤，残留是对消耗的土壤氮库的一种补偿，是肥料氮与土壤氮的交换作用。试验前、后土壤全氮的变化也证明：在不施用有机肥和秸秆不还田的情况下，残留的肥料氮还不如作物吸收的土壤氮多，对土壤氮库是净耗竭过程，因此残留氮不仅不可避免，而且是非常有必要的。试验数据显示，过多增加施氮量并未明显增加作物氮吸收量，也未明显增加土壤中氮残留，增加化肥氮并不能在小白菜生长期内有效补充土壤氮库，是否增加了氮损失及对环境的污染还有待试验证明。在农业生产中，氮肥利用率低、损失率高、对环境压力大是一个世界性的问题，发达国家甚至通过降低产量目标以减少氮肥的施用量。中国必须从协调作物高产与环境保护的关系出发，找到二者的最佳平衡点，既能获得较高产量，又能最大限度地减轻对环境的压力，综合平衡，推荐氮肥施用量。试验条件下，建议化肥氮施用量可比习惯施用量减少15%。4参考文献［1］陈敏鹏，陈吉宁.中国区域土壤表观氮磷平衡清单及政策建议［J］.环境科学，2007，28（6）：1306-1310.［2］李俊良，陈新平，李晓林，等大白菜氮肥施用的产量效应、品质效应和环境效应［J］.土壤学报，2003，40（2）：261-266.［3］张永春，沈其荣，于杰，等.不同形态氮肥对小白菜品质及产量的影响［J］.江苏农业学报，2004，20（3）：184-188.［4］孙兴祥，王健，周毅，等.不同氮素水平对菠菜生长和品质的影响［J］.南京农业大学学报，2005，28（3）：126-128.郭彬，娄运生，梁永超，等氮硅肥配施对水稻生长、产址及土壤肥力的影响[J].生态学杂