不同施肥模式對典型糧菜輪作作物產量及經濟效益的影響

史桂芳，于淑慧，朱國梁，董 浩*，牟小翎，畢 軍，夏光利，孫國波

(1.山東省泰安市農業科學研究院，山東 泰安 271000；2.泰山職業技術學院，山東 泰安 271000)

不同施肥模式對典型糧菜輪作作物產量及經濟效益的影響

史桂芳1，于淑慧1，朱國梁1，董 浩1*，牟小翎1，畢 軍1，夏光利1，孫國波2

(1.山東省泰安市農業科學研究院，山東 泰安 271000；2.泰山職業技術學院，山東 泰安 271000)

通過田間小區試驗，研究了不同施肥模式對馬鈴薯-春玉米-大白菜輪作體系產量和經濟效益的影響。結果表明：將春玉米季的100%磷鉀肥前移到馬鈴薯季施用的優化施肥模式(OPT3)，在節肥省工的基礎上，產量和經濟效益最高；與農民習慣施肥相比，馬鈴薯季增產6.15%，春玉米略有減產，但差異不顯著，大白菜季增產6.85%，周年增加經濟效益9759.42元/hm2。因此，將春玉米季100%磷鉀肥前移到馬鈴薯季施用為馬鈴薯-玉米-大白菜輪作體系上最優的施肥技術。

施肥模式；產量；經濟效益；馬鈴薯；春玉米；大白菜

糧菜輪作是指在一定年限內，同一塊土地上，按預定順序輪換栽種不同糧食和蔬菜作物的種植制度[1]。糧菜輪作體系既能充分利用耕地，提高作物生產力和產量，增加農民的收入，又能保障糧食的供給，因此糧菜輪作模式正在得到大力推廣[2]。泰安市糧菜輪作種植面積約4萬hm2，具有代表性的馬鈴薯/西瓜/菠菜-春玉米-大白菜/花椰菜/菠菜一年三熟糧菜輪作種植模式的經濟效益顯著，因而深受農民青睞。在糧菜輪作實際生產中，肥料使用還存在諸多問題。首先，糧菜輪作作物種類不同，其養分需求存在較大差異，目前施肥技術往往只考慮當季作物，而且多以營養成分相對固定的復合肥為主，導致養分失去平衡，供需矛盾突出[3]；其次，糧菜輪作肥料投入量大，肥料利用率不足30%，養分流失、浪費嚴重，施肥效益下降，并對生態環境造成潛在威脅；第三，由于糧菜輪作種植茬口相對較多，施肥次數亦相應增加，使得投入成本相應提高[4]。

前人對輪作模式的研究主要是糧經輪作、水旱輪作、設施農業蔬菜輪作等，并且輪作研究主要集中在輪作系統養分的運移、輪作系統的土壤理化特性和水分特性、輪作系統的肥料效應的研究。近年來，為了進一步改善農田種植環境，提高輪作的經濟效益，開始探索新的糧菜輪作模式[1]。但是在糧菜輪作模式上，通過周年肥料統籌進行施肥模式的研究還很少見報道。本研究選擇山東省泰安市有代表性的馬鈴薯-春玉米-大白菜糧菜輪作種植模式作為對象，設置不同的優化施肥模式，通過對3種作物生長發育、周年產量及經濟效益的影響，篩選出最優的施肥模式，為糧菜輪作體系中合理科學施肥提供技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗地點

田間試驗于2015～2016年在泰安市岱岳區馬莊鎮大侯村進行，供試土壤為褐土，質地為輕壤土，0～20 cm的耕層土壤含有機質13.94 g/kg，堿解氮92.4 mg/kg，速效磷20.48 mg/kg，速效鉀98.32 mg/kg，pH值 6.5。

1.2 試驗設計

本試驗設5個處理：(1)對照(CK)：不施肥；(2)FP：農民習慣施肥；(3)OPT1：優化施肥；(4)OPT2：施肥量與OPT1相同，將春玉米季的50%的磷鉀肥前移到馬鈴薯季施用；(5)OPT3：施肥量與OPT1相同，將春玉米季的100%磷鉀肥前移到馬鈴薯季施用，具體的施肥處理見表1。所需要的肥料種類為尿素(N 46%)、重過磷酸鈣(P2O544%)、硫酸鉀(K2O 50%)。

馬鈴薯、春玉米和大白菜的種植品種分別是荷蘭15號、先王335、綠霸，馬鈴薯于2月下旬種植，4月上旬在馬鈴薯行間套種玉米，8月上旬種植大白菜。馬鈴薯季肥料均為一次性基施；玉米季除FP處理的20%肥料作為種肥施用外，其余均在大喇叭口期追施；大白菜季施肥除FP處理的40%肥料在白菜定苗時施用，其余均在大白菜蓮座期施用。

1.3 調查記錄項目

產量測定：在作物成熟期，選擇每個小區長勢均勻的地段，收取8 m2樣方，測定作物的產量。

作物的生長發育特征調查：分別測定馬鈴薯的株高、莖粗、薯塊數、薯塊重、商品薯塊重，玉米的株高、莖粗、穗粒數、千粒重，大白菜的凈菜率和株高。

1.4 數據處理分析

試驗數據采用Excel 2007、SPSS 17.0軟件進行統計分析，LSD法進行差異顯著性檢驗,本試驗中的所有數據采用2年試驗數據的平均值。

表1 各處理施肥方案

2 結果與分析

2.1 不同施肥模式對糧菜輪作中作物產量的影響

從表2可以看出，各施肥處理均可不同程度地增加馬鈴薯產量。與CK相比，增產率在21.23%～35.24%之間，產量差異均達到顯著水平，以OPT3產量最高，為25851.5 kg/hm2；與傳統施肥FP處理相比，優化施肥OPT1處理的產量下降了4.84%，但差異不顯著；OPT2和OPT3處理的馬鈴薯產量分別增加了3.12%和6.15%，OPT3與OPT1處理間差異達到顯著水平。說明隨著玉米季磷鉀的前移，馬鈴薯的產量呈現增加的趨勢。

與CK相比，各施肥處理均可不同程度地增加玉米的產量，增產率在20.07%～26.58%之間，以OPT1的產量最高。與傳統施肥FP處理相比，OPT1處理玉米產量略有增加，OPT2和OPT3處理的產量分別下降了1.03%和4.47%，但差異均不顯著，說明玉米季磷鉀的前移對玉米的產量略有影響。

與CK相比，各施肥處理均可不同程度地增加大白菜的產量，增產率在95.31%～108.70%之間，產量差異均達到顯著水平，以OPT3的產量最高。與傳統施肥FP處理相比，優化施肥處理OPT、OPT2和OPT3的大白菜產量均有不同程度的增加，分別增加了4.93%、4.02%和6.85%。

2.2 不同施肥模式對馬鈴薯生長發育的影響

馬鈴薯的株高、莖粗在一定程度上可以反映植株地上部的生長發育狀況，可以反映不同施肥處理對馬鈴薯植株營養生長的影響[5]。從表3可以看出，各施肥處理的馬鈴薯地上部生長發育狀況明顯優于CK。與CK相比，各施肥處理均可不同程度地增加馬鈴薯的薯塊重，增幅在24.05%～49.17%之間，差異均達到顯著水平，各處理以OPT3的馬鈴薯薯塊重最大；與傳統施肥FP處理相比，優化施肥OPT1處理薯塊重增加了8.96%，但差異不顯著；OPT3增加了17.75%，差異達到顯著水平。

2.3 不同施肥模式對春玉米生長發育的影響

從表4可以看出，各施肥處理玉米生產發育狀況明顯優于CK。與CK相比，各施肥處理的春玉米穗粒數都顯著增加，增加幅度在19.65%～24.79%之間，以OPT1處理的最大；與FP處理相比，OPT1處理的穗粒數略有增加，而OPT2和OPT3處理則分別下降了1.15%和3.58%，且OPT3處理差異達到顯著水平。與CK相比，各施肥處理的春玉米千粒重都有所增加，增加幅度在4.94%～9.65%之間。與FP處理相比，OPT1和OPT2處理的玉米千粒重分別增加了2.56%和0.38%，OPT3處理下降了1.85%，差異均不顯著。說明磷鉀前移對玉米穗粒數、千粒重有些許影響，這也是造成玉米產量差異的主要原因。

表2 不同施肥處理對糧菜輪作體系產量的影響

注：同列小寫字母表示差異達顯著(P<0.05)。下同。

表3 不同施肥處理對馬鈴薯生長發育的影響

表4 不同施肥處理對春玉米生長發育的影響

2.4 不同施肥模式對大白菜生長發育的影響

從表5可以看出，與CK相比，各施肥處理的大白菜株高都顯著增加，株高依次表現為：OPT3>OPT>FP>OPT2>CK，以OPT3株高的最高，為45.13 cm，各個施肥處理之間差異不顯著。大白菜的凈菜率在一定程度上可以反映大白菜的品質，凈菜率越高，大白菜的品質越好。與CK相比，各施肥處理的大白菜凈菜率都顯著增加，具體表現為：OPT1>OPT3>OPT2>FP>CK，以OPT1的凈菜率最高，為72.68%；與FP處理相比，各優化施肥處理的凈菜率都有所增加，OPT1處理差異達到顯著水平，OPT2與OPT3處理的差異不顯著。

表5 不同施肥處理對大白菜生長發育的影響

2.5 不同施肥模式對糧菜輪作經濟效益的分析

不同處理的周年經濟效益見表6。在考慮肥料成本及人工費用條件下，3種優化施肥處理OPT1、OPT2、OPT3分別比FP處理增加收入3665.30、6465.42、9759.42元/hm2，OPT3處理節本增效最大，增加農民收入6.96%。通過對產量和經濟效益的分析，OPT3處理在節肥省工的基礎上，其產量和經濟效益最高。

表6 不同施肥處理周年經濟效益分析

注：馬鈴薯、春玉米、大白菜分別按當時當地收購價格2.00、1.60、0.80元/kg計算，肥料按當時當地零售價N=4.13元/kg，P2O5=5.9元/kg，K2O=6.6元/kg。

3 小結與討論

孔令郁等[6]研究發現，馬鈴薯的最佳氮磷鉀施用比例為1∶0.74∶1.41，平衡施肥既可以增加馬鈴薯產量，提高產品品質。在本試驗中，OPT3處理在馬鈴薯季的氮磷鉀施肥比例為1∶0.67∶1.56，與孔令郁提出的馬鈴薯的最佳施肥比例最接近。另外，馬鈴薯是需鉀較多的作物，鉀對馬鈴薯的產量和品質具有重要作用[7]。在本試驗中，春玉米季的磷鉀肥全部前移到馬鈴薯季使用，提高了馬鈴薯季鉀肥的用量，既增加了馬鈴薯的產量，又提高了薯塊重。王炳賢等[8]發現，春玉米苗期溫度較低對養分的吸收量很小，中期營養生長和生殖生長共同發育時期吸收量最大，因此要注重拔節期氮磷鉀肥的追施，本研究中的OPT3施肥處理，在春玉米季與農民習慣施肥相比，省去了玉米種肥勞動力，只在拔節期一次性追肥，符合春玉米的需肥規律，與OPT1處理相比，產量雖然有所降低，但差異不顯著。張海濤[9]研究表明，每生產1000 kg大白菜大約需要從土壤中吸收氮肥0.8～2.6 kg、磷肥0.8～1.2 kg、鉀肥3.2～3.7 kg，吸收比例約為1.5∶0.5∶1.7，本研究中根據大白菜的需肥規律，選取的N、P2O5、K2O分別為210、90、225 kg/hm2的平衡施肥配方，結果表明：優化施肥處理產量與農民傳統施肥配方相比，平均增產5.27%。曉博[10]研究發現，大白菜在不同生育時期對養分的吸收量不同，在苗期到蓮作期吸收量只有總吸收量的10%左右，而在包心期的吸收量達到了近90%。在本研究中，在馬鈴薯和春玉米季施用的養分對于大白菜仍有一定的后效性，可以滿足大白菜在苗期的需肥要求，因此不需要在大白菜定苗期施用種肥，這種施肥模式與傳統施肥相比，既增加了大白菜的產量，又減少了追肥勞動力支出。

綜上可知，采用OPT3處理的施肥配方即春玉米季的磷鉀肥全部前移到馬鈴薯季使用，與傳統施肥相比，能夠增加馬鈴薯和大白菜的產量，對春玉米的產量降低不顯著，又由于馬鈴薯的市場價格較高，周年增加農民收入9759.42元/hm2。此外，該施肥模式省去2次追肥的勞動力，達到了節本增效的目標。因此，該統籌施肥模式在生產實踐中具有較大的推廣應用價值。

[1] 郝旺林，梁銀麗，朱艷麗，等.農田糧-菜輪作體系的生產效益與土壤養分特征[J].水土保持通報,2011，31(2):46-51.

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(責任編輯：曾小軍)

Effects of Different Fertilization Modes on Yield and Economic Benefit of Typical Food Crop and Vegetable Rotation System

SHI Gui-fang1, YU Shu-hui1, ZHU Guo-liang1, DONG Hao1*,MOU Xiao-ling1, BI Jun1, XIA Guang-li1, SUN Guo-bo2

(1. Tai’an Academy of Agricultural Sciences in Shandong Province, Tai’an 271000, China;2. Mounttai Vocational and Technical College, Tai’an 271000, China)

Field plot experiment was carried out to study the effects of different fertilization modes on the yield and economic benefit of crops in potato-spring maize-Chinese cabbage rotation system. The results showed that the optimized fertilization mode OPT3(transferring the whole phosphorus and potassium fertilizer for spring maize to the production of potato) could not only save labor and fertilizer, but also acquire the highest yield and economic benefit. In comparison with the farmer’s fertilization method, the optimized fertilization mode OPT3enhanced potato yield by 6.15%, slightly decreased spring maize yield (P>0.05), increased Chinese cabbage yield by 6.85%, and improved the annual economic benefit by 9759.42 yuan/hm2. So transferring the whole phosphorus and potassium fertilizer for spring maize to potato production was the optimal fertilization method for potato-spring maize-Chinese cabbage rotation system.

Fertilization mode; Yield; Economic benefit; Potato; Spring maize; Chinese cabbage

2017-03-22

山東省泰安市科技發展計劃項目“糧菜輪作周年養分統籌技術研究應用”。

史桂芳(1974—)，山東泰安人，高級農藝師，主要從事植物營養、土壤改良及農業環保等方面的研究。*通訊作者：董浩。

S344.15

A

1001-8581(2017)07-0086-04