包膜尿素對溫室番茄產(chǎn)量、 品質(zhì)和經(jīng)濟(jì)效益的影響

曹 兵 ， 倪小會(huì)， 肖 強(qiáng) ， 徐 凱 ， 楊俊剛 ， 衣文平 ， 李麗霞

(1 北京市農(nóng)林科學(xué)院植物營養(yǎng)與資源研究所，北京 100097； 2 北京市緩控釋肥料工程技術(shù)研究中心，北京 100097；3 北京市房山區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，北京 100015)

番茄 (LycopersiconesculeutumL.)是一種經(jīng)濟(jì)和營養(yǎng)價(jià)值高的茄果類蔬菜作物，也是設(shè)施蔬菜生產(chǎn)中種植面積和產(chǎn)值最大的作物之一，番茄果實(shí)采收期較長，產(chǎn)量高，土壤養(yǎng)分移出量大，需要充足的養(yǎng)分供應(yīng)，而生產(chǎn)中盲目以增施肥料(尤其是化肥)獲得高產(chǎn)已經(jīng)成為一種普遍現(xiàn)象[1-2]，由于過量施肥造成了如生產(chǎn)成本大幅度增加、 肥料資源浪費(fèi)、 土壤質(zhì)量退化以及環(huán)境嚴(yán)重污染等諸多問題[3]，因此，提高番茄生產(chǎn)中的養(yǎng)分管理水平，合理降低肥料用量和提高肥料利用率對于番茄的優(yōu)質(zhì)高效生產(chǎn)、 環(huán)境安全及農(nóng)民增收均具有重要意義。

控釋肥料是一類具有養(yǎng)分利用率高、 省工省肥、 環(huán)境友好等突出特征的新型肥料[4]，在實(shí)現(xiàn)作物的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、 節(jié)約資源和保護(hù)生態(tài)環(huán)境等方面潛力巨大[4-5]。相對于速效性化肥養(yǎng)分供應(yīng)強(qiáng)度高但持續(xù)時(shí)間短的缺點(diǎn)，控釋肥不僅能大大延長肥料的養(yǎng)分供應(yīng)期，而且其養(yǎng)分供應(yīng)模式更易與作物吸肥規(guī)律吻合，從而可提高養(yǎng)分利用效率。相關(guān)研究表明，與常規(guī)施肥相比，即使在降低肥料用量的情況下，施用控釋肥仍能不同程度地增加作物產(chǎn)量[4-6]、 改善作物品質(zhì)[7-8]。此外，隨著科技的進(jìn)步導(dǎo)致的生產(chǎn)成本降低和施肥技術(shù)的創(chuàng)新(如在大田糧食作物上采用速效性化肥和控釋肥摻混的方法)[4]，即使在相對附加值較低的水稻、 玉米等糧食作物上，施用控釋肥的經(jīng)濟(jì)效益已表現(xiàn)出超過常規(guī)速效性肥料的潛力[9-11]。

前人對控釋肥在設(shè)施蔬菜上的研究多以產(chǎn)量、 品質(zhì)、 養(yǎng)分利用和氮素?fù)p失為主，較少涉及從蔬菜育苗開始的全程養(yǎng)分管理和控釋肥施用的經(jīng)濟(jì)效益，本文探索了減量施用包膜尿素對番茄幼苗生長、 產(chǎn)量和品質(zhì)以及耕層土壤無機(jī)氮?jiǎng)討B(tài)和施肥經(jīng)濟(jì)效益的影響，以期為合理高效施用控釋肥料提供理論依據(jù)。

1 材料及方法

1.1 供試材料

田間試驗(yàn)和對比示范試驗(yàn)均布設(shè)在北京市房山區(qū)農(nóng)科所溫室，供試土壤為壤質(zhì)潮土，0—20 cm土層土壤有機(jī)質(zhì)含量32.0 g/kg，全氮1.4 g/kg，速效磷262 mg/kg，速效鉀295 mg/kg，pH值7.8。

供試番茄品種為“蒙特卡羅”，于2010年12月21日播種，2011年2月21日定植，6月20日收獲。定植時(shí)采用改良的小高畦栽培技術(shù)，株距 50 cm，行距分為大行距和小行距，分別為100 cm和50 cm。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)4個(gè)處理，分別為不施氮對照(CK)，常規(guī)施氮量 N 360 kg/hm2(普通尿素，U360)，常規(guī)減氮量 N 180 kg/hm2(普通尿素，U180)，包膜尿素 N 180 kg/hm2(CU180)。每個(gè)處理3次重復(fù)，小區(qū)面積21 m2，隨機(jī)排列。

常規(guī)氮肥用尿素，其中40%作基肥，60%分3次追施(追肥時(shí)間分別在第一穗果直徑為2 cm時(shí)、 第一次采收結(jié)束和第二次采收結(jié)束時(shí)，3次追肥各占1/3)，基肥撒施翻耕，追肥溶于塑料桶中，隨灌溉水沖施。包膜尿素用釋放期為110 d和 130 d的兩種聚烯烴包膜尿素(北京市農(nóng)林科學(xué)院植物營養(yǎng)與資源研究所自制，25℃水浸泡條件下氮素累積釋放80%所需時(shí)間分別為110 d天和130 d)，其中釋放期為110 d 的占施氮量的 20%，用于育苗接觸施肥(將包膜尿素與育苗基質(zhì)摻混均勻后播種育苗)，釋放期為130 d的占施氮量的 80%，在定植時(shí)開溝條施，并將番茄幼苗直接蹲在肥料帶上(距畦面兩側(cè)約10 cm各開5 cm寬和10 cm深的溝，將包膜尿素均勻施入溝內(nèi)，再將番茄苗直接蹲放在施肥帶上并覆土)。育苗基質(zhì)由草炭、 蛭石和珍珠巖按2: 1: 1(體積比)的比例組成，常規(guī)育苗在每方育苗基質(zhì)中加入1 kg復(fù)合肥(N ∶P ∶K=15 ∶15 ∶15)并混勻，包膜尿素處理另在上述每方育苗基質(zhì)中加入65 kg 的包膜尿素并混勻，番茄采用72孔育苗盤育苗(每盤裝入基質(zhì)約3L)。各處理磷、 鉀肥用量相同(P2O5144 kg/hm2，K2O 360 kg/hm2)，磷肥用普鈣，全部基施，鉀肥用硫酸鉀，40%基施，其余分3次追施(時(shí)間同氮肥)。對比示范試驗(yàn)選取常規(guī)施肥(N 360 kg/hm2，U360)與包膜尿素 (N 180 kg/hm2，CU180)兩個(gè)處理，每個(gè)處理示范面積均為200 m2(溫室面積的一半)，肥料用量及施肥方法同田間試驗(yàn)。

1.3 測定項(xiàng)目與方法

1.3.1 番茄幼苗長勢 番茄定植前一天，將常規(guī)育苗和施用包膜尿素的幼苗各取3批，每批10株，分別測定幼苗株高、 莖粗、 干鮮重，并測定最上部完全展開葉的葉綠素含量(SPAD值)。莖粗和株高分別用游標(biāo)卡尺和直尺測量，葉綠素含量用葉綠素儀(SPAD-502，日本)測定，將葉片擦拭干凈后測鮮重，然后在105℃下殺青30 min并在75℃下烘干至恒重。

壯苗指數(shù)=(莖粗÷株高)×干重[12]。

1.3.2 產(chǎn)量和氮肥利用率 收獲時(shí)采集各小區(qū)2 m2的蔬菜，稱鮮重后取3棵殺青并烘干至恒重，將烘干樣粉碎并測定全氮含量，番茄將莖、 葉和果實(shí)分開。對比示范將兩個(gè)處理的番茄全部采收并分別計(jì)產(chǎn)。全氮采用半微量凱氏定氮法測定[13]，氮肥利用率用差減法計(jì)算。

氮肥利用率(%)=(施氮區(qū)作物吸氮量-無氮區(qū)作物吸氮量)/施氮量×100

1.3.3 番茄品質(zhì) 田間試驗(yàn)取小區(qū)中間長勢均勻的12株固定采收，果實(shí)硝酸鹽含量、 Vc和可溶性糖含量分別采用紫外分光光度法、 2,6-二氯靛酚滴定法和蒽酮比色法測定[14]。

1.3.4 土壤速效氮 分別于番茄定值后30 d、 49 d、 66 d、 85 d和拉秧后取0—20 cm土層土樣，取樣部位分別距莖基部 5 cm和 20 cm 處，每小區(qū)取3點(diǎn)土壤混合，新鮮土樣帶回實(shí)驗(yàn)室后立即過5 mm篩，充分混勻后取20 g 放入鋁盒中，105℃下烘干測定土壤水分，另取12 g 鮮土，加入100 mL 0.01 mol/L CaCl2浸提液振蕩60 min，過濾后采用流動(dòng)分析儀(Bran Luebbe AA3，德國)測定土壤硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量。

采用SAS 6.12軟件中ANOVA程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析和處理間的差異顯著性檢驗(yàn)，顯著水平為5%

2 結(jié)果與分析

2.1 不同育苗方式對番茄幼苗生長的影響

從表1可以看出，常規(guī)育苗的番茄苗株高明顯大于包膜尿素育苗，葉綠素含量、 莖粗、 干鮮重等指標(biāo)兩者差異不大。但從綜合反映幼苗質(zhì)量的壯苗指數(shù)來看，包膜尿素育苗的幼苗比常規(guī)育苗高47.9%，兩種育苗方法的外觀差異表現(xiàn)為常規(guī)育苗的番茄苗纖細(xì)瘦弱，移栽后緩苗期長，易倒伏；而控釋肥接觸施肥育苗的番茄苗則粗壯、 敦實(shí)，移栽后緩苗快。

表1 番茄幼苗長勢Table 1 Tomato seedlings growth

注(Note): CSB—Conventional seedling breeding; CRFSD—Controlled-release fertilizer seedling breeding. 同列數(shù)據(jù)后不同字母表示處理間差異達(dá)5%顯著水平 Values followed by different letters in a column are significant among treatments at the 5% level.

2.2 番茄產(chǎn)量及氮素利用率

表2 番茄產(chǎn)量與氮素吸收量Table 2 Tomato yield and N uptake

注(Note): CK—不施氮肥No nitrogen fertilizer; U360—普通尿素N360 kg/hm2Urea N360 kg/hm2; U180—普通尿素N180 kg/hm2Urea N180 kg/hm2; CU180—包膜尿素N180 kg/hm2Coated urea N180 kg/hm2. 同列數(shù)據(jù)后不同字母表示處理間差異達(dá)5%顯著水平 Values followed by different letters in a column are significant among treatments at the 5% level.

2.3 番茄品質(zhì)

表3 番茄品質(zhì)Table 3 Tomato quality

注(Note): CK—不施氮肥No nitrogen fertilizer; U360—普通尿素N360 kg/hm2Urea N360 kg/hm2; U180—普通尿素N180 kg/hm2Urea N180 kg/hm2; CU180—包膜尿素N180 kg/hm2Coated urea N180 kg/hm2. 同列數(shù)據(jù)后不同字母表示處理間差異達(dá)5%顯著水平 Values followed by different letters in a column are significant among treatments at the 5% level.

2.4 經(jīng)濟(jì)效益

在本研究中，普通尿素和包膜尿素的肥料投入差異表現(xiàn)為氮肥品種和數(shù)量不同，雖然包膜尿素的價(jià)格為普通尿素的1.75倍，但由于包膜尿素的施氮量較常規(guī)施氮量降低50%，因此前者的實(shí)際肥料投入(氮肥投入)反倒略低于后者(表4)，若進(jìn)一步考慮追肥所需的勞動(dòng)力成本，兩者的成本差距會(huì)更大。在對比示范試驗(yàn)中，施用包膜尿素的番茄產(chǎn)量較常規(guī)施氮量處理(普通尿素N 360 kg/hm2)增加35.4%(表4)，兩者的產(chǎn)量差異大于田間試驗(yàn)結(jié)果(表2)。由于產(chǎn)量增加和肥料投入成本降低，施用包膜尿素的番茄每公頃產(chǎn)值和凈收益(扣除肥料投入)比常規(guī)施氮量處理增加了33.8%。上述結(jié)果說明施包膜尿素 N180 kg/hm2較普通尿素的常規(guī)施用量(N 360 kg/hm2)更能滿足番茄高產(chǎn)的營養(yǎng)需求，更有利于農(nóng)民增收。

表4 番茄種植經(jīng)濟(jì)效益Table 4 Economic benefits of tomato production

注(Note): U360—普通尿素N360 kg/hm2Urea N360 kg/hm2; CU180—包膜尿素N180 kg/hm2Coated urea N180 kg/hm2. 尿素每噸2000元The urea price is 2000 yuan per ton; 包膜尿素每噸3500元 The coated urea price is 3500 yuan per ton; 番茄每公斤3.6元 The tomato price is 3.6 yuan per kilogram.

2.5 番茄生長期土壤礦質(zhì)氮的動(dòng)態(tài)變化

圖1 距番茄莖基部5 cm耕層土壤無機(jī)氮?jiǎng)討B(tài)Fig.1 Dynamics of soil and at ploughing layer 5 cm away from stems during tomato growth [注(Note)： CK—不施氮肥No nitrogen fertilizer; U360—普通尿素N360 kg/hm2 Urea N360 kg/hm2; U180—普通尿素N180 kg/hm2 Urea N180 kg/hm2; CU180—包膜尿素N180 kg/hm2 Coated urea N180 kg/hm2.]

圖2 距番茄莖基部20 cm耕層土壤無機(jī)氮?jiǎng)討B(tài)Fig.2 Dynamics of soil and at ploughing layer 20 cm away from stems during tomato growth [注(Note)： CK—不施氮肥No nitrogen fertilizer; U360—普通尿素N360 kg/hm2 Urea N360 kg/hm2; U180—普通尿素N180 kg/hm2 Urea N180 kg/hm2; CU180—包膜尿素N180 kg/hm2 Coated urea N180 kg/hm2.]

3 討論

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