不同水肥供应对结球甘蓝干物质积累、养分吸收及产量的影响

周亚婷 ，张国斌 ，王丽君 ，周德霞 ，杨伟 ，魏红霞 ，郁继华

(1.甘肃农业大学农学院，甘肃 兰州　730070；2.兰州市榆中县农业技术推广中心，甘肃 榆中　730100)

不同水肥供应对结球甘蓝干物质积累、养分吸收及产量的影响

周亚婷1，张国斌1，王丽君1，周德霞1，杨伟1，魏红霞2，郁继华1

(1.甘肃农业大学农学院，甘肃 兰州730070；2.兰州市榆中县农业技术推广中心，甘肃 榆中730100)

摘要：采用大田试验方式，以西北地区高原夏季主要栽培蔬菜结球甘蓝(Brassica oleracea L.var.capitata L.)为试材，研究了不同的水分(75%、65%、55%灌水下限)和施肥量(当地施肥量、节肥20%施肥量、节肥30%施肥量)对其产量、干物质积累和养分吸收状况的影响.结果表明：在65%灌水下限的灌溉量(1 960 m3/hm2)和节肥20%施肥量(N 304 kg/hm2、P2O5204 kg/hm2和K2O 72 kg/hm2)组合更有利于结球甘蓝干物质量的累积，各时期根冠比较小；叶球中N、P、K吸收量最高，达到153.26、33.9、130.94 kg/hm2.N、P、K收获指数均显著高于当地传统灌溉和施肥组合，高肥促进了植株对N、P、K的吸收，低水的影响则相反；产量(91 172 kg/hm2)虽然与当地传统灌溉和施肥组合的处理无显著差异，但有节水节肥、保护环境的优势.

关键词：结球甘蓝；水肥条件；干物质；养分；产量

第一作者：周亚婷(1988-)，女，硕士研究生，主要从事蔬菜栽培生理与生长调控研究.E-mail：zhouyt513@163.com

Effect of different water and fertilizer supply on dry matter

accumulation,nutrient uptake and yield of cabbage

ZHOU Ya-ting1,ZHANG Guo-bin1,WANG Li-jun1,ZHOU De-xia1,YANG Wei1,

WEI Hong-xia2,YU Ji-hua1

(1.College of Horticulture,Gansu Agricultural University,Lanzhou 730070,China；2.Yuzhong Centre of

Agricultural Technology Extension,Yuzhong 730100,China)

Abstract：The field experiment was carried out to study effects of different water(75%,65%,55% lower irrigation limits)and fertilizer(traditional fertilizer,reducing 10% fertilizer,reducing 20% fertilizer) on dry matter accumulation and sample absorption of cabbage(Brassica oleracea L.var.capitata L.) cultivated mainly in Northwest area of China.The results showed that the treatment of 65% lower irrigation limits irrigation (1960 m3/hm2) combined with saving 20% fertilizer(N 304 kg/hm2,P2O5204 kg/hm2,K2O 72 kg/hm2)were in favor of accumulating dry matter of cabbage,and in each period the root cap ratio was small;the absorption of N,P and K was the highest in cabbage head,reached 153.26,33.9,130.94 kg/hm2.harvest index significant higher than local irrigation and fertilization;the yield(91 172 kg/hm2)had no significant difference compared with the local tradition irrigation and fertilizer,but there appeared the advantages of fertilizer-saving and environmental protection.

Key words：cabbage;water and fertilizer coupling;dry matter;nutrient;yield

结球甘蓝作为西北地区高原夏菜的主栽品种，已经成为兰州当地主要的外销蔬菜品种之一.当地主要采用以大水沟灌为主，化肥施用过量的传统水肥管理，不仅造成水肥资源的浪费，而且使结球甘蓝包心不实，严重影响了品质与产量，导致商品性下降，极大地限制了甘蓝的外销.

水肥是蔬菜栽培的2大限制因子,植物对水分和养分的吸收是相互依赖和而又相互独立的关系[1-2].当地传统结球甘蓝生产造成了水资源的浪费，土壤中存留的养分元素会危害生态环境[6]，并增加了农业生产投入，不利于提高经济效益.如何根据土壤状况进行合理施肥,以肥调水,促进作物根系生长，增加作物对养分的吸收以及促进作物高产优质已有相关理论和文献[3-5].但由于各自试验方法、作物品种不同,结论不尽一致，而且有研究发现不同蔬菜的生长发育对水分和肥料的敏感程度有所区别[7].本试验通过设定不同的灌溉和施肥水平，拟研究不同水肥供应对结球甘蓝产量、干物质积累以及养分在各器官中吸收状况的影响，旨在为当地结球甘蓝生产中的节水省肥栽培提供理论依据.

1材料与方法

1.1试验地概况与试验材料

本试验位于兰州市榆中县三角城乡化家营村，地处黄土高原.年平气温6.57 ℃，年降雨量400 mm左右，无霜期200 d左右.试验田位于水渠旁，灌水便利.试验地土壤为黄绵土，耕层土壤播种前理化性状为：全氮含量0.313 5 g/kg、全磷5.07 g/kg、全钾26.59 g/kg、速效钾140.6 mg/kg、有效磷38.29 mg/kg、碱解氮0.057 7 g/kg、容重1.38 g/cm3、田间持水量28.68%、pH 7.82、电导率429 μs/cm.该地区常年种植蔬菜，地下水灌溉为主，黄河水灌溉为辅.

供试结球甘蓝品种为‘京育1号’.供试肥料为化肥市售，尿素(N 46%)，硫酸钾(K2O 40%)，过磷酸钙(含P2O517%).

1.2试验设计

2013年3月育苗，4月18日定植.共设置8个处理，3次重复，随机区组排列，小区间用2行保护行隔开，小区面积为50.4 m2.一垄双行垄沟覆膜栽培，垄宽50 cm，沟宽30 cm，株距20 cm，田间管理同当地大田管理.

试验采用裂区设计，水分为主处理，设W1为当地传统灌溉处理(田间持水量的75%)；设W2为田间持水量的65%；设W3为田间持水量的55%.烘干法监测土壤含水量.当垄沟交界处的土壤含水量达到灌水下限时，灌水至土壤含水量达到土壤田间持水量的90%的灌水上限.灌水量由水表读出.灌水量计算公式如下[8]：

M=S×r×h×Q×(q1-q2)/0.95

式中：M为计划灌水量(m3)；S为试验小区面积(50.4 m2)；r为土壤容重(1 377.95 kg/m3)；h为计划湿润层深度(0.2 m)；Q为最大田间持水量(29.35%)；q1和q2分别代表灌水上限和下限(田间持水量百分比).

施肥为副处理，以当地农民的经验施肥量为对照(CK).在此基础上设置了较农民经验施肥量下浮20%和30% 2个处理，分别用F1和F2表示.所有处理追肥时只追尿素和硫酸钾，其余肥料均以底肥施入.CK0为当地传统灌溉不施肥空白处理，用来计算肥料利用率，因生产中无法实施固在各指标对比时不计算在内.各处理灌水量和施肥量见表1.

1.3样品的采集与指标测定

分别于莲座期、结球期、采收期每处理随机抽取9株样品，取全株.取根方法为：以植株为圆心，在莲座期、结球期、采收期分别收集以10、15、20 cm为半径，深度为15 cm的柱状土块，保证根的完整性，清洗干净.将苗期、莲座期植株分为地上部分和地下部分，采收期植株分为根、叶球和叶3个部分，105 ℃杀青半小时后70 ℃烘干，测定干物质量.烘干样品用小型的粉碎机粉碎过0.25 mm的细筛，待测氮、磷、钾含量，重复3次.

干鲜质量测定：在结球甘蓝莲座期、结球期、采收期，每小区随机选取的9株样品于杀青烘干前，先称量地上部分和地下部分的鲜重，待烘干粉碎前称量地上部分和地下部分的干质量.

根冠比=平均单株地下部分干质量/平均单株地上部分干质量

全氮：高氯酸-硫酸消煮、蒸馏法测定[9].

表1　试验处理

灌水量是根据每次灌水时水表读数统计,其数量为结球甘蓝在定植后生长期内的总用水量.

全磷：高氯酸-硫酸消煮、磷钼蓝比色法.

全钾：高氯酸-硫酸消煮，火焰光度计法.

2结果与分析

2.1不同水肥供应对结球甘蓝干物质积累的影响

从表2可以看出，在结球甘蓝莲座期根干质量W3F1最大，较CK增加了47%且差异显著，也显著高于其余处理，CK0最小.同一灌溉水平下，干物质积累随施肥量的增加而增加，当达到中肥处理F1施肥量处达到最大，到CK开始有降低趋势，但差异不显著.灌水对甘蓝根干质量影响不显著.地上部干质量变化趋势与根干质量变化趋势相似.根冠比在W1F2处最大，W2F1处最小，较CK减小了25%.结球期根干质量变化趋势与莲座期相似，但除了CK0显著低于CK和W1F1外其余处理差异不显著.地上部分干质量变化趋势与根干质量相似，CK0显著低于CK，其余处理差异不显著.采收期地上部干质量W2F1最大，较CK增加了5%但差异不显著，低水处理W3干物质积累速率降低，说明在适宜水分和肥力条件下,干物质积累量最大.在中肥处理F1上，根冠比显著小于同一灌水量下低肥F2和高肥CK的处理.

表2　不同水肥供应对结球甘蓝干物质积累量的影响

表中同列数据肩标不同小写字母表示差异显著(P<0.05).

2.2不同水肥供应对结球甘蓝不同器官氮吸收的影响

采收期的结球甘蓝的含氮量总体情况表现为叶球>叶>根(表3)，W1F2的根部含氮量最高显著高于其余处理，而W2F1的根部含氮量显著低于除W3F1外的其余处理，较CK少13%.就同一灌溉水平而言，随着施肥量的减少，根部含氮量呈先增加后降低趋势.在同一施肥水平下，随着灌水量的减少根部含氮量逐渐减少，即W1F1>W2F1>W3F1、W1F2>W2F2>W3F2.甘蓝叶含氮量为W3F1较高于其他处理，施肥量与叶含氮量一定范围内呈正相关，同一灌溉水平下，随着施肥量的减少叶含氮量呈下降趋势，且差异显著.就同一施肥水平而言，随着灌水量的减少叶含氮量并没有显著降低反而有增加趋势但差异不显著.在节肥20%处理F1处甘蓝叶球含氮量都较高，且显著高于CK 11%～21%.但在节肥30%处理F2下，随着灌水量的减少叶球含氮量先减少后增加.在灌水下限65%灌溉处理W2下，随着施肥量的减少叶球含氮量显著降低.表3表明，在结球甘蓝中不同器官的氮素吸收量有较大差异，吸氮量叶球>叶>根.施肥处理吸氮量均显著高于不施肥处理.结球甘蓝叶球吸氮量在W2F1最高，为153.26 kg/hm2，较CK增加了26%，且与其他处理达到显著水平，其次为W1F1和CK 2个处理，但与剩余处理叶球吸氮量差异达到显著水平.同一灌溉水平下，各处理叶球吸氮量随着施肥量的增加而显著增加，但在W3上，叶球吸氮量差异不显著.叶中吸氮量以W3F1最高，显著高于CK 35%.根部吸氮量以W1F2最高显著高于其余处理，较CK增加了44%.N收获指数在0.47～0.68之间，以W2F2最高，为0.68，与其它处理达到显著水平，较CK提高了17%.

表3　不同水肥供应对结球甘蓝不同器官氮吸收量的影响

表中同列数据肩标不同小写字母表示差异显著(P<0.05).

2.3不同水肥供应对结球甘蓝不同器官磷吸收的影响

表4所示，采收期结球甘蓝各器官磷含量的分配为：叶球>叶>根.在甘蓝叶及叶球中W2F1最高显著高于CK 11%和15%.不施肥CK0显著低于其他处理.在相同水分处理下，随着施肥量的减少，节肥30%处理F2的叶球磷含量显著低于节肥20%处理F1和CK，在同一施肥水平下，甘蓝叶球中磷含量随着灌水量的减少呈先增加后降低趋势，在灌水下限65% W2处理上显著高于W3和W1，即W2F1>W3F1>W1F2，W2F2>W3F2>W1F2，但在灌水下限55%W3和传统灌水W1上叶球中磷含量变化无显著性差异.结球甘蓝叶球对磷的吸收竞争力较大，各处理叶球中吸磷量最高，其次是叶，根的竞争力最小.各处理叶球中的吸磷量以CK和W2F1最大，各处理均显著大于不施肥处理和W3F2.W3F1叶的吸磷量最大，显著高于其余处理，除不施肥处理外，W1F2叶吸磷量最低.根吸磷量在W3F1中最大，W2F2最小.P收获指数在0.57～0.72之间，W3F1显著低于其余处理.

表4　不同水肥供应对结球甘蓝不同器官磷吸收量的影响

表中同列数据肩标不同小写字母表示差异显著(P<0.05).

2.4不同水肥供应对结球甘蓝不同器官钾吸收的影响

结球甘蓝各器官在采收期的钾含量分配为：叶球>叶>根.由表5可知，结球甘蓝在同一灌溉水平下，随着施肥量的减少甘蓝根部的钾含量逐渐增大，在W3F2下根部钾含量最高，而叶与叶球中的钾含量逐渐减少，叶部对照CK的钾含量最高，叶球中以W2F1最高，显著高于CK 14%.就相同施肥水平而言，随着灌水量的减少甘蓝根部、叶和叶球中钾含量的变化都为先增大后减少，在灌水下限65%处理W2处最高，且显著高于其余处理.结球甘蓝对钾的吸收量不同器官表现为：叶球>叶>根.叶球中吸钾量以W2F1最高，高于CK9.5%，差异不显著.在灌水下限55%W3的水平上叶球吸钾量最低.根部吸钾量以W2F1和W3F1最高显著高于其余处理，较CK增加了10%和13%.K收获指数在0.55～0.70之间.以W1F2和CK0最高，为0.70，较CK提高了8%.

表5　不同水肥供应对结球甘蓝不同器官钾吸收量的影响

表中同列数据肩标不同小写字母表示差异显著(P<0.05).

2.5不同水肥供应对结球甘蓝产量的影响

由图1可知，当地传统灌溉和节肥20%施肥量组合W1F1和传统灌溉和施肥组合CK的产量最高，分别为100 131 kg/hm2和93 261 kg/hm2，灌水下限65%灌溉和节肥20%施肥量组合W2F1次之，但与CK无显著差异.不计CK0灌水下限55%灌溉和节肥30%施肥量组合W3F2的产量最低.在F1和F2施肥处理中，传统灌溉处理W1的甘蓝经济产量显著高于灌水下限65%灌溉处理W2和灌水下限55%灌溉处理W3的甘蓝产量.在同一灌溉水平下，甘蓝产量变化表现为F1>F2，除W3外各施肥处理甘蓝产量差异显著.

图1　不同水肥供应对结球甘蓝产量的影响

3讨论

3.1不同水肥供应对结球甘蓝干物质积累的影响

干物质积累是反映植株生长发育动态的重要指标，在各种对干物质积累产生较大影响的因素中，氮素和水分显得尤其重要.本试验中，在结球甘蓝各个生育期，地上部干物质积累量在一定灌水范围内随着施肥量的增加而增加，但当施肥量过大时，干物质积累量又随着施肥量的增加而呈下降趋势，与在辣椒[10]上的结果相似.在甘蓝生育前期主要建造营养器官，在低水中肥条件下,根系为了吸收更多水分加上适宜肥力，根干质量最大，这与张凤翔等[11]在低土壤水分条件下增施氮肥能显著增加根的干质量和促进根系深扎的结果相一致.到了生育后期甘蓝生产的干物质多用来输送到叶球中，低水中肥条件下的植株干物质积累速率减小.在结球期水分对地上部的促进作用大于地下部，因而导致土壤含水量低的处理其根冠比较相对较大.结球期水分条件较好的处理根冠比较小，表明土壤水分的增加可以促进更多的同化产物向地上部转移，提高甘蓝产量.因此适宜的灌水量可以促进干物质的形成并向产品器官转移，从而减少根系对同化物质的消耗.与本试验相似，王艳哲等[12]的研究也表明在供水充分条件下，当肥料施用达到一定水平，增施化肥不再增加地上部分的生物量，使得根冠比减少.本试验结果显示，灌水下限65%灌溉和节肥20%施肥量组合(W2F1)为适宜的水肥条件，可增加根系吸收养分与水分，增加同化物质向产品器官中输入增加地上部分的干物质积累，为提高产量打好基础.

3.2不同水肥供应对结球甘蓝产量的影响

产量是决定结球甘蓝经济效益的基础.灌水量和施肥量是限制蔬菜产量的重要因素，灌水量的不适宜会造成肥料资源的浪费，适宜的灌水量是提高甘蓝经济产量的基础，肥料的供应不足会影响水分的增产作用.在一定灌水范围内，甘蓝经济产量随施肥量增加而提高，超过一定施肥量，经济产量不随再施肥量增加提高.这与林琪等[13]在小麦上的试验结果相似.当地传统施肥量过高，施肥量在超过当地传统施肥量的80%后经济产量不再增加.可能是大量的肥料造成植株营养生长时期延长造成叶球中干物质积累不够，使得当地传统施肥处理的产量低于节肥20%的处理.

3.3不同水肥供应对结球甘蓝植株养分吸收的影响

蔬菜对养分的吸收与施肥水平和土壤含水量有着密切关系.就氮素而言，植株吸氮量与施氮量在一定范围内成正相关.程扶玖等[14]表明在植物中营养元素吸收积累以N、K最多.本试验在甘蓝养分吸收积累也是如此.在相同灌溉水平下，随着施肥量的减少甘蓝根部含氮量先增加后降低，叶部含氮量呈下降趋势，叶球中的含氮量呈先增加后降低趋势.施肥量过多会使植株贪青晚熟，致使甘蓝营养器官氮素滞留，降低了产量，造成肥料的浪费[15].就同一施肥量而言，随着灌水量的减少根部含氮量逐渐降低，叶部含氮量并没有显著降低反而有增加趋势，叶球中的含氮量与叶中类似，节水灌溉不仅没有显著降低植株对氮素的吸收，相反却促进了氮素由营养器官向营养贮藏体(叶球)的运转[15].贺冬梅[16]在其玉米试验中得出在氮、磷、钾3种元素中，一般情况下玉米对氮的需求量最大，其次为钾，对磷的需求量相对较少.本试验中甘蓝植株对氮和钾的吸收量明显高于对吸磷量，可能跟本试验磷肥全部作为基肥施入，追肥中只有氮肥和钾肥，造成生长后期土壤中磷含量较低有关.氮磷钾收获指数是指产品器官的氮磷钾累积量和地上部吸收总量的比值，该指标反应所吸收的氮磷钾向产品器官转移的状况.本试验中，在相同灌溉处理下，结球甘蓝各器官磷含量均随施肥水平的提高而先增大后减小，说明在土壤含水量适宜的条件下，增加施肥量可以促进甘蓝对磷的吸收，而施肥量过高时则会抑制磷的吸收和积累.在同一施肥水平下，灌水对磷的影响分配是，随着一定范围内灌水量的减少，甘蓝叶球中的磷含量先增加后降低.说明在适宜的施肥条件下降低土壤含水量能促进甘蓝对磷的吸收和积累，但过低的灌水量则可能制约了营养器官对磷的吸收，或者是灌水量的减少促进了磷由营养器官向营养贮藏体(叶球)转移，使得叶球中的磷含量在高水处理和低水处理之间无显著的差异，中水处理下磷含量则明显较高.这与陈新红等[15]的研究结果相似.本试验结果显示在一定范围内的灌水条件下，随着施肥量的增加钾含量逐渐增大，说明在土壤含水量适宜的条件下增加施肥量能促进甘蓝对钾的养分吸收和积累.在同一适度施肥条件下，随灌水量的减少钾含量逐渐增加,说明在施肥量适宜的条件下减少土壤含水量能促进钾元素的吸收和积累.这与柴仲平等[17]的研究结果一致.肥料促进了甘蓝对N、P、K的吸收，水分胁迫的影响则相反.灌水下限65%灌溉和节肥20%施肥量组合处理(W2F1)N、P、K收获指数均显著高于对照.

4结论

通过本试验结果分析，在兰州市榆中县高原夏季结球甘蓝的生产栽培中，灌水量控制在1 960 m3/hm2，施肥量在N 304 kg/hm2、P2O5204 kg/hm2和K2O 72 kg/hm2的灌水施肥组合最有利于干物质积累，增加产量且植株养分吸收最好.

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(责任编辑李辛)

收稿日期：2014-04-22；修回日期：2014-06-12

基金项目：国家自然科学基金项目(31260473)；国家现代农业产业技术体系建设资金项目(CARS-25-C-07).

通信作者：郁继华，男，教授，博士生导师，主要从事蔬菜栽培生理及设施作物生产的教学和科研工作.E-mail:yujihua@gsau.edu.cn

中图分类号：S 635.1

文献标志码：A

文章编号：1003-4315(2015)03-0073-07