京郊設施秋茬結球萵苣滴灌優化施肥研究

趙青春 陳 娟* 廖 洪 陳素賢 趙凱麗 付玉翠 韓 寶谷星宇

（1 北京市土肥工作站，北京 100029；2 北京永盛園農業種植中心，北京 101149；3 北京市房山區種植業技術推廣站，北京 102400；4 北京市昌平區農業技術推廣站，北京 102200）

結球萵苣（Lactuca sativaL.var.capitataL.）俗稱生菜，為菊科萵苣屬一年生或二年生草本植物，因其富含維生素、胡蘿卜素和微量元素等營養成分深受人們喜愛（陳健 等，2014），是北京地區設施栽培的主要蔬菜之一。近年來北京市結球萵苣種植面積逐年增加，據統計，2018 年播種面積達到3 733.3hm2，占北京市蔬菜總播種面積的10.5%（北京市統計局，2018）。

目前京郊結球萵苣生產上養分投入普遍過量，全生育期的氮磷鉀總養分投入量分別為972～1 276 kg·hm-2、801～1 144 kg·hm-2和635～864 kg·hm-2，氮磷鉀養分比例為1∶0.86∶0.67。其中化肥氮磷鉀養分投入量分別為220.0～407.0 kg·hm-2、91.4～170.0 kg·hm-2和54.3～252.0 kg·hm-2，氮磷鉀養分比例分別為1∶0.41∶0.49（葉芳芳，2016）。然而結球萵苣對氮磷鉀的養分吸收量分別為59.2～74.8kg·hm-2、16.3～20.6 kg·hm-2和115.0～1 462.0 kg·hm-2，京郊結球萵苣養分投入量遠超出養分需求量，造成大量養分盈余（葉芳芳，2016）。過量施肥不僅浪費資源，而且導致土壤退化、蔬菜產量和品質降低（余海英 等，2006）。

針對上述施肥不合理問題，根據結球萵苣生長發育規律和養分需求規律，進行全生育期的養分調控是解決問題的關鍵（Chen et al.，2011）。孫治強等（2007）研究發現，過多施氮肥使萵苣產量下降；高寶云等（2018）研究表明大量元素水溶肥具有較好的增產提質效果，且能適當降低硝酸鹽含量；董燕等（2004）對西南地區露地萵苣進行平衡施肥，能夠提高萵苣產量，改善品質。

綜上所述，國內對結球萵苣的水肥調控技術進行了相關研究并取得了一定效果，但對設施水肥一體化條件下結球萵苣全生育期養分供應研究報道較少。本試驗研究了采用優化施肥技術對結球萵苣產量、品質、節肥效果、肥料利用效率及經濟效益的影響，以期為基于全生育期施肥套餐的優化施肥技術在結球萵苣上的合理應用提供依據和技術指導，實現京郊萵苣的優質、綠色、高效。

1 材料與方法

1.1 優化施肥方案

基于結球萵苣各生育期養分吸收規律和吸收量進行苗期、蓮座期和結球期肥料配方和肥料用量的優化。考慮到京郊春茬果菜上已施用大量有機肥，與果菜輪作條件下秋茬結球萵苣不推薦施用有機肥。根據秋茬目標產量確定氮素需求總量，以氮素供應目標值表示不同來源的氮素供應量。總的氮肥推薦量按照如下公式計算：氮素推薦施肥量=氮素供應目標值-土壤氮素礦化量-有機肥提供的氮素-灌溉水中的有效氮素（Fink &Scharpf，1993；張曉晟，2002；高杰云 等，2014）。磷鉀的推薦施肥量依據土壤肥力分級和作物養分帶走量“衡量監控”方法（張福鎖 等，2009）。本試驗設施結球萵苣施肥量按照目標產量6 t·hm-2計算，N、P2O5、K2O 養分需求量分別為84 kg·hm-2、12 t·hm-2、96 t·hm-2。

1.2 試驗材料

試驗于2019 年分別在房山弘科農場、昌平金六環基地、通州永盛園基地開展，所用結球萵苣品種為射手101，由房山弘科農場統一育苗；各試驗點的栽培方式均為畦栽，種植密度為60 000株·hm-2，秋茬栽培9 月初定植，10 月底收獲。各試驗點0～20 cm 土層土壤基本理化性狀如表1所示。

表1 各試驗點供試土壤基本理化性狀

1.3 試驗設計

試驗設置3 個處理，分別為CK（空白對照），FP（農民習慣施肥），OPT（優化施肥），每處理3次重復。各試驗點不同處理施肥情況見表2、3，昌平和通州試驗點施肥量一致。各處理灌水制度一致，定植前灌水300～375 m3·hm-2；苗期灌水2次，每次120～150 m3·hm-2；蓮座期灌水2 次，每次150～180 m3·hm-2；結球期灌水2 次，每次150～180 m3·hm-2。

1.4 測定指標與測定方法

產量測定：收獲時全小區測產，用電子天平稱量萵苣的質量，記為生物產量；去除每個萵苣非食用部分后，用電子天平稱量萵苣的質量，記為經濟產量。

表2 試驗各處理不同時期施肥量

品質測定：采收時每個小區隨機采集2 株結球萵苣，采用紫外分光光度法（NY/T 1279—2007）測定硝酸鹽含量。

節肥效果按照化肥N、P2O5、K2O 節肥效果進行分析。

經濟效益分析：肥料及結球萵苣的價格均按實際價格計算，商品有機肥價格為500 元·t-1，水溶肥單價為12 元·kg-1。

1.5 數據處理

采用Excel 軟件進行試驗數據處理、作圖，用SAS 統計軟件進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 不同施肥處理對結球萵苣產量的影響

從表4 可以看出，3 個試驗點CK 生物產量及經濟產量均最低，OPT 與FP 處理的生物產量及經濟產量均無顯著差異。房山、昌平、通州3 個試驗點FP 處理的生物產量分別為73、59、76 t·hm-2，經濟產量分別為44、33、41t·hm-2；OPT 處理的生物產量分別為72、62、76 t·hm-2，經濟產量分別為44、34、42t·hm-2。試驗結果表明優化施肥OPT 處理在大幅減少肥料用量的條件下，與FP 相比產量不減，且表現穩產。

表4 不同施肥處理對結球萵苣產量的影響

2.2 不同施肥處理對結球萵苣硝酸鹽含量的影響

硝酸鹽含量是衡量萵苣品質的一項重要指標（李會合和王正銀，2001）。如表5 所示，3 個試驗點不同施肥處理的硝酸鹽含量差異顯著，其中FP 處理最高，CK 最低。與FP 處理相比，OPT 處理由于減少了氮肥施用量（化肥純養分）34%～49%，顯著降低了結球萵苣硝酸鹽含量，房山、昌平、通州3 個試驗點分別降低了20%、14%和18%。

表5 不同施肥處理對結球萵苣硝酸鹽含量的影響

2.3 不同施肥處理對結球萵苣化肥節肥效果的影響

OPT 處理施肥根據作物養分需求規律設計，節肥效果顯著。圖1 表明，與FP 處理相比，房山試驗點OPT 處理的化肥純養分N、P2O5、K2O 分別節約70、0、41 kg·hm-2，節肥率分別為34%、0、22%；昌平、通州試驗點OPT處理的化肥純養分N、P2O5、K2O 分別節約100、5、72 kg·hm-2，節肥率分別為49%、22%、39%。

2.4 不同施肥處理對結球萵苣經濟效益的影響

表6 不同施肥處理對結球萵苣經濟效益的影響

從表6 可以看出，優化施肥處理通過優化施肥、降低肥料投入，實現了較高的經濟效益。相比于FP 處理，房山、昌平、通州3 個試驗點OPT 處理均節省了有機肥用量30 t·hm-2，水溶肥用量分別減少315、436 kg·hm-2和436 kg·hm-2，施肥成本分別減少了18 780、20 232 元·hm-2和20 232元·hm-2；經濟效益提高18 512、23 128 元·hm-2和24 011 元·hm-2，分別提高了14%、24% 和20%。與CK 相比，房山、昌平、通州3 個試驗點OPT 處理的經濟效益分別增加21 840、14 219 元·hm-2和22 372 元·hm-2，增加17%、14%和18%；FP 處理與CK 相比，房山弘科農場經濟效益增加3 328 元·hm-2，昌平金六環和通州永盛園分別減少8 909 元·hm-2和1 639 元·hm-2，減少9%和1%，這可能是由于昌平、通州試驗點土壤肥力高，CK產量較高。

2.5 不同施肥處理對肥料偏生產力的影響

優化施肥的OPT 處理降低了肥料用量，提高了肥料偏生產力，特別是氮肥和鉀肥偏生產力。與農民習慣施肥的FP 處理相比，房山、昌平、通州3 個試驗點的氮肥偏生產力分別提高了52.3%、100.0%、100.5%；磷肥偏生產力提高了-2.0%、29.0%、29.3%；鉀肥偏生產力提高了29.0%、69.9%、70.6%（表7）。

表7 不同施肥處理對肥料偏生產力的影響 kg·kg-1

3 討論

本試驗優化施肥采用系統整體性研究方法，優化結球萵苣全生育期肥料用量，從而保證結球萵苣的產量和品質。

優化施肥處理在減少化肥用量的條件下，保證產量不降低。主要原因有以下幾點：①施肥過量已成為限制我國蔬菜產量和肥料利用率提高的主要因素（黃紹文 等，2017）。基于土壤養分狀況及作物養分需求規律為基礎的根層養分調控是保障作物產量、提高氮肥利用率的重要措施（高杰云 等，2014）。優化施肥基于土壤養分狀況和作物養分需求特征，減少氮磷鉀總用量，保障了設施秋茬結球萵苣整個生育期的養分需求，與農民習慣施肥處理相比，房山試驗點優化施肥處理的化肥純養分N、P2O5、K2O 分別節約70、0、41 kg·hm-2，昌平、通州試驗點分別節約100、5、72 kg·hm-2。② 優化不同時期肥料用量與氮磷鉀養分配比，滿足不同時期作物對氮磷鉀的需求。基肥肥料過量，尤其是設施蔬菜有機肥施用過量，已成為限制苗期蔬菜生長、進而影響蔬菜產量的主要因素。本試驗基于目前設施萵苣有機肥施用現狀和土壤養分狀況，不施有機肥，減少基肥用量，避免了基肥用量高導致燒苗的現象，促進了苗期蔬菜的生長。基于不同時期作物養分需求特征，優化施肥處理調控了不同時期設施萵苣氮磷鉀配比，養分的供應更加符合設施萵苣生長發育對養分的需求規律，可促進全生育期對氮和磷的吸收。同時，由于優化施肥處理施肥用量少、產量不降低，進而導致優化施肥處理肥料偏生產力高、經濟效益高。

過量施肥不僅造成產量降低，肥料利用效率下降，肥料和資源的浪費，還會引起蔬菜中硝酸鹽的積累，還能導致土壤次生鹽漬化、酸化以及環境污染，嚴重影響經濟和生態效益（Zhu et al.，2005；Song et al.，2009；Guo et al.，2010；徐巖等，2011）。合理的養分調控管理能夠顯著降低蔬菜的硝酸鹽含量（張揚，2019）。雷偉偉等（2019）在草莓上的研究結果表明優化施肥能促進草莓的緩苗和生長，顯著提高產量，提升草莓品質和經濟效益。本試驗結果表明，與農民習慣施肥處理相比，優化施肥處理能夠顯著降低設施秋茬結球萵苣硝酸鹽含量，降低了14%～20%。氮肥是影響硝酸鹽含量的重要因素，優化施肥處理氮肥用量低是設施萵苣硝酸鹽含量下降的主要原因。研究表明，過量施氮不僅能使蔬菜產量降低，還能導致土壤硝態氮積累，引發土壤次生鹽漬化（郭文忠 等，2004）；隨著施氮量的不斷提高，蔬菜硝酸鹽含量不斷提高，施氮量每增加1kg·hm-2，大白菜硝酸鹽含量增加1.6mg·kg-1（李俊良 等，2003）。本試驗中，與農民習慣施肥處理相比，優化施肥處理氮肥用量顯著降低，降幅為34%～49%，進而導致結球萵苣硝酸鹽含量顯著下降。

以往關于結球萵苣施肥的研究多以優化某一元素或配方為主，而對全生育期的作物綜合管理技術研究較少，因此根據作物生長養分需求特征對結球萵苣全生育期進行合理水肥調控，設計優化施肥對保證結球萵苣產量、提升品質和經濟效益有重要作用。優化施肥處理極大減少了肥料用量，調整了生育期氮磷鉀比例，滿足了結球萵苣生長需求，最大化地發揮了肥料的生產潛力，符合綠色優質高效生產的要求。

4 結論

①基于不同時期結球萵苣的養分需求量設計的優化施肥套餐，在保證產量不降低的條件下，與京郊農民習慣施肥相比，顯著節省了肥料施用量。化肥純養分N、P2O5、K2O 分別節約70～100 kg·hm-2、0～5kg·hm-2、41～72 kg·hm-2；N、P2O5、K2O 節肥率分別為34%～49%、0～22%、22%～39%。

② 本試驗條件下，與京郊農民習慣施肥相比，優化施肥顯著降低了結球萵苣硝酸鹽含量，降低了14%～20%，提升了設施結球萵苣品質。

③本試驗條件下，與京郊農民習慣施肥相比，優化施肥由于節省了肥料用量，顯著提高了肥料偏生產力及經濟效益。氮肥偏生產力提高了52.3%～100.5%，磷肥偏生產力提高了-2.0%～29.3%，鉀肥偏生產力提高了29.0%～70.6%，經濟效益增加14%～24%。