充分灌溉條件下不同肥量處理對大白菜產量和品質的影響

黃欣莉，張小帥，岑劍濤

(張家口市農業高效節水研究所，河北 張家口 076450)

0 引言

近年來，張家口市憑借得天獨厚的農業資源稟賦和優越的環京津區位優勢，蔬菜產業取得了長足發展，以高原菜、冷涼菜、錯季菜為標志的張家口蔬菜的知名度和美譽度不斷提升，蔬菜產業已成為全市4大優勢產業之一，成為名副其實的主導產業[1]。蔬菜作物具有生長期短、需肥量高的特點，實際生產中，往往通過大量施肥來獲得高產[2]。當施用化肥超過土壤保持能力時，多余的肥料便會通過擴散遷移到周圍土壤、水中，形成農業面源污染[3]。有研究表明，植物生物產量隨灌水量和施肥量的增加而增加，但水肥過量，經濟產量增加不明顯，經濟系數降低[4-5]。大白菜作為一種廣泛栽培和食用的葉菜類蔬菜，是人們日常獲得維生素、蛋白質、氨基酸、糖分和礦物質等多種有機和無機營養物的重要來源。冀北地區夏季氣候冷涼、光照充足，適宜耐寒葉菜類蔬菜生產，年種植蔬菜逾6.7萬hm2(100萬畝)。張家口壩上地區是京津及南方市場夏季蔬菜的重要產區，僅張家口張北縣、尚義縣、崇禮縣、沽源縣、康寶縣的錯季白菜種植面積即達1.7萬hm2(25萬畝)[6]。在種植過程中，為了追求更大的經濟效益，過度施用化肥，不僅產量沒有提高，而且品質也隨之下降。2017年開展了大白菜蒸散量試驗，在獲得大白菜不同生育時期需水量基礎上，分別于2018年、2019年開展大白菜露地水肥試驗，探究不同灌溉定額、施肥量對大白菜產量及品質的影響[7]。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

試驗在河北省張家口市農業高效節水研究所試驗田(114°68′E、41°21′N)開展，海拔高度1 450 m，屬于內蒙古牧區與華北農區交錯地帶的典型代表區域。主要氣候特征：屬寒溫帶半干旱大陸性季風氣候，年平均氣溫5.7 ℃，年平均降水量431.3 mm，作物生長旺盛的6—9月降水占全年的72.4%。年蒸發量1 846 mm，年日照時間2 800～3 100 h，無霜期110～126 d。試驗土壤為農牧交錯地帶典型的栗鈣土，呈微偏堿性，0～60 cm土層干容重為1.45～1.64 g/cm3。

1.2 試驗材料

供試材料為當地主要種植品種，2018年為“CR鼎盛”，2019年為“玲瓏黃012”。4月中下旬育苗，5月下旬定植。“CR鼎盛”株行距35 cm×30 cm，種植密度55 500株/hm2。“玲瓏黃012”株行距45 cm×30 cm，栽培密度43 500株/hm2。

1.3 試驗設計

2017年采用大型蒸滲儀開展了大白菜不同灌溉方式下的耗水規律研究，在此基礎上，2018年開展了不同水肥組合對大白菜產量和品質的影響研究，2019年開展了充分灌溉條件下不同施肥量對大白菜產量和品質的影響研究。

2018年試驗設置灌溉與施肥2個因素，依據大白菜各生育時期的需水量并結合當地氣象條件，灌溉水量設3個水平，分別以W1、W2和W3表示，全生育期灌溉5次，每次灌水定額分別210、180和150 m3/hm2。施肥量設置3個水平(100%、85%、70%)，分別以F1、F2和F3表示，全生育期追肥5次，蓮座期2次，結球期3次。F1施肥量為全生育期追肥510 kg/hm2，生育期內N∶P2O5∶K2O施用比例為18.06∶10.43∶24.87。不同水肥組合方式如表1所示。

表1 2018年大白菜大田試驗不同水肥組合Tab.1 Different combinations of water and fertilizer in Chinese cabbage field experiment in 2018

2019年露地大白菜全生育期灌溉次數為7次，苗期2次，蓮座期2次，結球期3次，每次灌水定額180 mm3/hm2。施肥量設置4個水平(100%、85%、70%、55%)，分別以F1、F2、F3、F4表示，全生育期追肥5次，蓮座期2次，結球期3次。F1全生育期施肥量為660 kg/hm2，全生育期內N∶P2O5∶K2O施用比例為25.73∶16.13∶27.48。

1.4 測定指標

產量測定：大白菜成熟后，每個試驗小區采用“五點法”取樣，每個點取4株，共20株，測定毛菜、凈菜產量，分別對各處理進行統計分析，作為該處理的產量值。

品質測定：大白菜收獲后，每個試驗小區分別取樣測定大白菜植株內硝酸鹽、維生素C、可溶性固形物及可溶性糖。

水分利用效率(WUE)參考ATI等[8]給定公式計算。

1.5 數據分析

采用Excel2003和DPS7.05進行數據處理與統計分析，多重比較法采用LSD法。

2 結果與分析

2.1 施肥量對產量及水分生產率的影響

根據文獻[7]的試驗結果，膜下滴灌條件下大白菜全生育期需水量為214.76 mm，幼苗期、蓮座期與結球期模比系數分別為6.87%、34.25%、58.88%。以當地種植農戶水肥管理水平為對照組CK，全生育期灌水量為1 680 m3/hm2，全生育期施肥量為900 kg/hm2。不同施肥量條件下大白菜產量與水分生產率如圖1所示，結果表明，不同施肥量條件下產量和水分生產率變化規律相同，均隨著施肥量的增加先升高后降低。相同灌溉條件下，F1處理產量和水分生產率最高，相較于文獻[7]的產量和水分生產率分別提高37.3%和17.2%；與CK相比，在節水25%、節肥26.7%的基礎上，產量和水分生產率分別提高了23.1%和40.1%。與F1相比，F2、F3、F4施肥量分別減少15%、30%和45%，產量分別下降7.2%、12.3%和15.9%，水分生產率分別下降6.9%、8.9%和11.8%。

圖1 不同施肥量條件下大白菜產量及水分生產率Fig.1 Yield and water productivity of Chinese cabbage under different fertilization rates

2.2 不同水肥處理對硝酸鹽含量的影響

不同水肥條件下大白菜硝酸鹽含量如圖2所示。同一灌溉定額條件下，硝酸鹽含量隨著施肥量的減少而降低。相較于F1，F2與F3施肥量分別減15%和30%，灌溉定額為1 050 mm/hm2(W1)時，硝酸鹽含量分別降低25.1%和27.2%；灌溉定額為900 mm/hm2(W2)時，硝酸鹽含量分別降低15%和48.4%；灌溉定額為750 mm/hm2(W3)時，硝酸鹽含量分別降低14.1%和31.6%。另外，施肥量相同條件下，不同灌溉定額處理大白菜硝酸鹽含量差異不顯著。方差分析結果表明，施肥量對大白菜硝酸鹽含量影響極顯著(P肥=1.63E-8<0.01)，灌水量對硝酸鹽含量的影響不顯著(P水=0.20>0.05)。

2.3 不同水肥處理對可溶性總糖含量的影響

不同水肥條件下大白菜可溶性總糖含量如圖3所示。同一灌溉水平下，隨著施肥量增加，可溶性總糖含量增加，當灌溉定額為1 050 mm/hm2(W1)時，相較于F1，F2與F3施肥量分別減少15%和30%，大白菜可溶性總糖含量分別下降3%和19.4%。施肥量相同條件下，大白菜可溶性總糖含量略有差異。方差分析結果表明，灌水量對大白菜可溶性總糖含量差異不顯著(P水=0.33>0.05)，施肥量對大白菜可溶性總糖含量影響顯著(P肥=0.035<0.05)。

2.4 不同水肥處理對可溶性固形物的影響

不同水肥條件下大白菜可溶性固形物含量如圖4所示。不同水肥條件下，大白菜可溶性固形物含量略有差異，但方差分析表明，不同灌水水平、施肥水平及其交互作用處理下的大白菜可溶性固形物差異不顯著(P水=0.33>0.05，P肥=0.46>0.05，P水×肥=0.08>0.05)。

圖4 不同水肥條件對大白菜可溶性固形物的影響Fig.4 Effects of different water and fertilizer conditions on soluble solids in Chinese cabbage

2.5 不同水肥處理對維生素C含量的影響

不同水肥條件下大白菜維生素C含量如圖5所示。不同灌水、施肥處理及交互作用對大白菜維生素C含量有顯著影響(P水=0.001 9<0.05，P肥=0.018 6<0.05，P水×肥=0.014 1<0.05)。相較于F1，F2與F3施肥量分別減少15%和30%，當灌水定額為1 050 mm/hm2(W1)時，維生素C含量分別增加8.5%和8.8%；當灌水定額為900 mm/hm2(W2)時，維生素C含量分別增加23.5%和30%；當灌溉定額為750 mm/hm2(W3)，維生素C含量分別降低3.8%和6.2%。中高灌水水平下，維生素C含量隨著施肥量的增加而減小；低灌水水平下，維生素C的含量隨著施肥量的增加而增加。因此，水分供應充足，施肥量過多時，不利于大白菜維生素C的累積。

圖5 不同水肥條件對大白菜維生素C含量的影響Fig.5 Effects of different water and fertilizer conditions on vitamin C content in Chinese cabbage

3 結論

連續3年于張家口市農業高效節水研究所開展了大白菜灌溉試驗，在2017年大白菜蒸散試驗基礎上，繼而就水肥對大白菜產量及品質進行了試驗研究，得到如下結論[7]。

(1)2019年試驗結果表明，隨著施肥量的增加，產量和水分生產率先增加后降低。F1處理產量和水分生產率最高，與當地農戶普遍采用的肥水管理模式相比，肥料減少26.7%，產量增加23.1%，水分生產率增加40.1%。

(2)同一灌溉定額條件下，硝酸鹽含量隨著施肥量的減少而降低；施肥量相同條件下，不同灌溉定額處理大白菜硝酸鹽含量差異不顯著；施肥量對大白菜硝酸鹽含量影響極顯著，隨著施肥量增加，大白菜硝酸鹽含量增加，呈正相關關系。

(3)施肥量對可溶性糖含量影響顯著，隨著施肥量降低，可溶性糖含量下降。施肥量對可溶性固形物含量影響不顯著。

(4)不同灌水、施肥處理及交互作用對大白菜維生素C含量有顯著影響。中高灌溉水平下，維生素C含量隨著施肥量的增加而減小；低灌水水平下，維生素C的含量隨著施肥量的增加而增加。

綜合水肥對產量、水分生產率及品質指標的影響，在研究區域內，大白菜全生育期適宜的灌溉定額為1 100～1 300 mm/hm2，施肥量為450～550 kg/hm2，使大白菜維生素C含量較高，硝酸鹽含量較低，保證產量為95～11 t/hm2，水分生產率為380～450 kg/(hm2·mm)。