不同施氮量对设施芹菜产量及经济效益的影响

张晓娟，王克雄，王晓军，秦爱红，李玉莲

（宁夏农林科学院固原分院，宁夏固原756000）

不同施氮量对设施芹菜产量及经济效益的影响

张晓娟，王克雄＊，王晓军，秦爱红，李玉莲

（宁夏农林科学院固原分院，宁夏固原756000）

为设施芹菜安全生产与合理施肥提供参考，采用单因素随机区组试验研究不同施氮量对设施芹菜栽培的影响。结果表明：施氮量与设施芹菜产量呈典型的抛物线关系，施氮量为561kg／hm2时产量最高，施氮量为504kg／hm2时经济效益最高；一定范围内增施氮肥可显著促进设施芹菜的生长发育，施氮量超过900kg／hm2时可抑制芹菜生长，株高和茎粗降低。随施氮量的增加芹菜VC和可溶性糖含量呈先升高后降低趋势，而芹菜体内的硝态氮含量呈线性增长趋势。

氮肥；芹菜；设施栽培；平衡施肥

土壤是作物养分的供应库，但土壤中各种养分的有效数量和比例一般与作物的需求相差甚远，需要通过施肥调节土壤有效养分含量及各种养分的比例，以满足作物的生长需要［1－4］。近些年来，在设施栽培中存在大量盲目施肥的现象，加剧了土壤的盐渍化，土壤pH下降且存在明显的酸化现象，氮磷钾养分高度富集，土壤养分种类不平衡［5－6］，不利于设施农业的可持续发展。

芹菜（Apium graveolens h．Vardulce D．C）为伞形科草本植物，是春、秋及冬季的重要蔬菜。西芹品质好、产量高、效益好，已成为外销的高档蔬菜之一。近年来，在宁夏种植面积迅速扩大。芹菜为需肥量大的蔬菜，在整个生育期需要大量氮肥和钾肥［7］。芹菜具有栽培简单、管理容易、销路广及经济效益高等优点，现已成为宁夏设施栽培的主要叶菜类蔬菜。由于其根系吸肥力弱，只有在土壤高浓度状态下才能大量吸收肥料，且耐肥力强，一般施肥量都大大超过其吸收量的2～3倍。在蔬菜生产高产出高效益刺激下，人们长期大量使用化肥，使得蔬菜产量和品质下降的同时产生环境污染。李冬梅等［8，9－15］研究发现，增施氮肥蔬菜的产量、VC含量和可溶性糖含量呈升高趋势，施氮过量则呈降低趋势；增加氮肥用量和配比可以显著提高土培黄瓜果实的硝酸盐含量，氮肥用量越多，硝酸盐含量越高。杨丽娟等［16－17］研究发现，增施氮肥可以明显提高蔬菜产量、增加VC含量，但同时也增加了植株的硝酸盐含量，甚至超过蔬菜硝酸盐食用安全标准。蒋德富等［18－19］根据可食部位硝酸盐的积累程度将蔬菜分为4级，芹菜属3～4级，即严重积累型。如何降低芹菜硝酸盐含量使之达到安全食品的要求已成为芹菜栽培的一项重要任务。为此，针对宁夏南部山区设施栽培普遍存在盲目施肥等问题，笔者于2015年采用单因素随机区组试验方法研究不同施氮量对设施芹菜生长、养分吸收、产量和品质的影响，旨在为设施芹菜安全生产与合理施肥提供理论依据。

1材料与方法

1．1试验区概况

试验在宁夏固原市原州区彭堡镇闫堡村进行。日均温7．3℃，无霜期150d，年日照时数2 622h，光照充足，年降水量180～200mm，且集中分布于6—9月，是固原市最适合开展设施栽培的地区之一。土壤类型为黄绵土，土质为轻壤土，0～20cm土层土壤基本理化性质：pH 8．62，全盐0．58g／kg，有机质9．91g／kg，碱解氮14．88mg／kg，速效磷15．52 mg／kg，速效钾157．50mg／kg，容重1．31g／cm3，田间持水量26．35%。

1．2供试品种

1．2．1芹菜 品种为美国西芹文图拉，由当地育苗市场提供。

1．2．2肥料 氮肥为尿素（含N 46%），磷肥为过磷酸钙，均为市购。

1．3试验方法

1．3．1试验设计 采用单因素随机区组设计，根据N施用量（0kg／hm2、225kg／hm2、450kg／hm2、675kg／hm2、900kg／hm2和1 125kg／hm2）设7个处理，即：1，CK；2，N 0kg／hm2＋P 225kg／hm2＋K 300kg／hm2；3，N 225kg／hm2＋P 225kg／hm2＋K 300kg／hm2；4，N 450kg／hm2＋P 450kg／hm2＋K 300kg／hm2；5，N 675kg／hm2＋P 675kg／hm2＋K 300kg／hm2；6，N 900kg／hm2＋P 225kg／hm2＋K 300kg／hm2；7，N 1 125kg／hm2＋P 225kg／hm2＋K 300kg／hm2。除对照（CK，即不使用任何肥料的处理，也不施基肥。）外，其他处理基肥P2O5施用量为225kg／hm2，K2O施肥量为300kg／hm2，有机肥15t／hm2，有机肥、磷肥和钾肥起垄前一次性基施，氮肥平分5次追施，外叶生长期1次，立心期2次，心叶生长期3次。2015年9月28日定植，2016年1月16日收获，生育期110d，采用平垄双行栽培，垄宽0．9m，株距20cm，行距30cm，每垄种2行，1垄为1个小区，小区面积为10m2，随机排列，3次重复。

1．3．2指标测定

1）土壤理化性质。在定植前采0～20cm土层土壤样品（分析样和环刀样），装入塑料袋、标记密封，带回实验室自然风干后参照文献［20－21］的方法测定其理化指标。其中，pH通过水土比5∶1处理后用SH－3精密酸度计测定；全盐通过水土比为5∶1处理后用DDS－11电导率仪测定；有机质用重铬酸钾氧化－硫酸亚铁滴定法测定；碱解氮用碱解扩散法测；硝态氮采用1mol／L KCL浸提，紫外比色法测定；速效磷用0．5mol／L碳酸氢钠溶液提取，硫酸钼锑抗法测定；速效钾用1mol／L的乙酸铵溶液提取，火焰光度计法测定。

2）植株形态指标。于每个生育期测定。其中，株高采用卷尺测量，茎粗采用数显游标卡尺测量，叶绿素含量采用手持502型SPAD计测量。

3）植株养分。样品取完后统一测定，分别在小区内选取10株有代表性植物样收获称鲜重，杀青、烘干、称重，计算其含水量，并测定植物样品（根、茎及叶）全氮、全磷和全钾含量。其中，全氮采用H2SO4－H2O2消煮，半微量蒸馏法；全磷采用H2SO4－H2O2消煮，钒钼黄比色法；全钾采用H2SO4－H2O2消煮，火焰光度法［9］。

4）品质。参照文献［22－23］的方法，采用蒽酮比色法测定可溶性糖，硫酸水杨酸比色法测定硝态氮，采用褪色光度法测定VC。

5）产量。采收时分别记载各小区产量和单株产量。分别在每个小区内选取10株有代表性植物样收获称鲜重，杀青、烘干、称重，计算其含水量。根据边际分析原理，y／x＝0时，设施芹菜产量最高，可得最高产量施氮量Nmax；而y／x＝px／py时，经济效益最大，可计算得最大经济效益的施氮量。式中，y为芹菜产量，x为施氮量，px为氮素单价，py为芹菜单价。

1．4数据统计与分析

数据采用Microsoft office Excel 2003、DPS和SAS等软件进行统计分析。

2结果与分析

2．1不同施氮量设施芹菜收获后土壤的理化性状

由表1可知，1）pH。设施芹菜施肥后各处理土壤的pH较CK均显著降低。其中，增施氮肥各处理pH下降9．12%～11．61%。表明，增施氮肥可显著降低土壤pH。

2）全盐含量。设施芹菜CK的土壤全盐含量较低，仅0．66g／kg；处理2土壤全盐含量较CK增长215．2%；其他处理土壤全盐含量随施氮量增加而增加，增幅达32．9%～101．2%，且不同处理间差异显著。当施氮量超过450kg／hm2后，土壤全盐含量超过3g／kg，达中度盐土水平。表明，过量施肥可使水溶性氮磷钾营养元素积累，导致土壤连作障碍的产生。

3）有机质含量。由于统一基施有机肥，各处理土壤有机质较CK显著增加。随着施氮量增加，土壤有机质含量呈先升高后降低的趋势。说明，适量增施氮肥不仅可显著促进作物生长发育，亦可显著提高土壤中有机质含量，提升土壤肥力水平，但是施用量过度则效应相反。

4）碱解氮含量。不同处理土壤碱解氮含量与CK相比均达显著差异，与处理2（无氮处理）相比，随施氮量增加，各施氮处理土壤碱解氮同比增长依次为14．71%、20．59%、23．53%、32．35%和41．18%。说明，增施氮肥可增加土壤碱解氮含量，且呈缓慢上升趋势。

5）其他。与CK（不施肥）相比，各处理土壤速效磷和速效钾含量均显著增加，其中，速效磷含量增幅达48．6%～86．6%，速效钾含量增幅达62%～162%。

表1 不同施氮量设施芹菜收获后土壤的理化性状Table 1 Soil physicochemical properties of facility celery with different nitrogen application amount

2．2不同施氮量设施芹菜各生长期的生长发育状况

氮是植物生长发育的重要营养元素，在适量范围内施氮肥可促进蔬菜的生长发育，缺氮使得植物生长速度缓慢，植株瘦弱，茎干细小，叶片及早脱落，超出蔬菜正常生长所需氮素量时，植株生长发育不良，甚至出现严重的毒害现象［25－26］。从表2可知，增施氮肥有效促进芹菜的生长，增加植株的株高和茎粗，但不同施氮量对各生育期芹菜的影响有所不同。1）幼苗期。芹菜株高以处理4最高，处理3～7与处理2和CK之间差异显著；但由于植株生长缓慢，生长量小，处理3～7之间的差异不明显。芹菜茎粗以处理7最高，与处理4～6之间差异不显著，与其他处理差异显著。叶绿素含量以处理7最高，与处理3和CK之间差异显著，与其他处理间差异不显著。2）立心期。施氮处理显著促进芹菜的生长，株高、茎粗和叶绿素均有增加。最高施氮处理的株高低于其他施氮处理，说明该时期高氮处理对芹菜的生长有抑制作用。茎粗各处理间差异显著。叶绿素含量差异不显著。3）心叶生长期。株高、茎粗和叶绿素含量均以处理4最高，说明，氮肥适量可促进芹菜生长，施氮量不足或过量均不利于芹菜生长。

2．3不同施氮量设施芹菜不同器官全氮、全磷和全钾的含量

从表3可知，芹菜的全氮含量以叶部最高，根和茎相当，叶部的含量是根的1．86～2．15倍，是茎的1．76～2．81倍；根、茎和叶的全磷含量无明显差异；全钾含量表现为茎＞叶＞根，茎部的含量是根的2．40～3．25倍，是叶的1．63～1．92倍。1）全氮。CK处理芹菜根、茎和叶的全氮含量最低，根的全氮含量随施氮量的增加而增加；茎的全氮含量随施氮量的增加呈先增后减趋势；叶的全氮含量随施氮量的增加呈增加趋势。芹菜根、茎和叶的吸氮量依次为叶＞茎＞根。2）全磷。增施氮肥能促进芹菜对磷的吸收，芹菜全磷的含量远低于全钾和全氮含量，芹菜根、茎和叶的吸磷量依次为茎＞叶＞根。3）全钾。增施氮肥促进芹菜对钾的吸收，其中，茎的吸钾量远高于叶和根。

表2 不同施氮量设施芹菜各生长期的生长指标Table 2 Growth indicators of facility celery with different nitrogen application amount

表3 不同施氮量设施芹菜不同器官全氮、全磷和全钾的含量Table 3 TN，TP and TK contents in various organs of facility celery with different nitrogen application amount

2．4不同施氮量设施芹菜的产量

一般情况下，大部分土壤养分供应水平有限，施肥是获取作物高产的前提。供试条件下，设施芹菜产量因施氮量的不同呈明显变化。由于供试土壤速效氮含量相对较低，增施氮肥对促进芹菜产量的增加有显著作用。从图示可知，施氮量与芹菜产量呈典型的抛物线关系，即施氮量低于450kg／hm2时，随施氮量的增加，芹菜产量增加；但进一步增施氮肥则导致产量下降。由于供试土壤速效氮和碱解氮含量相对较低，增施氮肥对促进芹菜产量的增加有显著作用。对该试验条件下施氮量和芹菜产量之间的关系进行模拟得二者关系：

式中，x为氮肥用量，y为芹菜产量；一次项系数为正，二次项系数为负，是典型的抛物线关系，符合肥料效应递减规律；而决定系数表明，芹菜产量91%依存于施氮量。

图示 不同施氮量设施芹菜的产量Fig． Yield of facility celery with different nitrogen application amount

2．5不同施氮量设施芹菜的品质

从表4可知，当施氮量小于900kg／hm2时，VC含量随施氮量的增加而显著增加，当施氮量大于900kg／hm2时，VC含量降低。与处理2相比，可溶性糖含量随着施氮量的增加呈先增后减趋势，施氮量低于675kg／hm2时，芹菜可溶性糖含量增加，增幅为6．50%～24．94%；但与CK相比，增施氮肥芹菜可溶性糖含量降低。

表4 不同施氮量设施芹菜的品质Table 4 Quality of facility celery with different nitrogen application amount

随施氮量的增加芹菜中硝酸盐含量也随之持续增加，原因是氮肥施用量增加导致土壤中的无机N增加，从而导致芹菜含量也相应增加，施氮量与芹菜含量的相关系数r＝0．948 5，呈极显著正相关线性关系。

表5 不同施氮量设施芹菜的经济效益Table 5 Economic benefits of facility celery with different nitrogen application amount

2．6不同施氮量设施芹菜的经济效益

施肥是促进作物增产的主要手段，施肥成本占农业生产成本的50%左右，提高肥料的经济效益就能够提高种植业的经济效益。从表5可知，由于供试土壤理化性质优良，单施有机肥及磷钾基肥时，设施芹菜当季的产投比较高，但总收益最低，产投比为7．88，经济效益为85 455元／hm2。施氮量为225kg／hm2时，产投比最高为8．1，但其经济效益为94 558元／hm2，却不及施氮量为450kg／hm2和675kg／hm2时的经济效益；施氮量为450kg／hm2时经济效益最高，为99 805元／hm2；进一步增施氮肥则经济效益持续降低，施氮量为900kg／hm2和1 125kg／hm2时，由于芹菜减产，经济效益和产投比均急剧下降。

合理的养分管理是以作物的生长和氮素吸收规律为中心，保证作物生长必要的耕层土壤氮素水平，实现土壤－作物体系氮素的输出输入过程的平衡，且在减少投入的情况下，保证作物的产量和品质不受影响，而经济效益和环境效益增加。从经济效益与成本投入角度考虑，在单位面积上取得相同净产值的情况下（仅以肥料为唯一成本核算），低投入的肥料组合为较理想方案。该研究当季氮素单价为px＝3．9元／kg，而芹菜单价py＝2．0元／kg，由此得到最大经济效益施氮量Nopt＝504kg／hm2。

3结论与讨论

不同施氮量显著影响芹菜收获后设施土壤的理化性状，表现为全盐显著增加，pH显著降低。当施氮量超过450kg／hm2后，土壤全盐含量超过3g／kg，达中度盐土水平。随着施氮量的增加促进了速效养分的累积和有机质的增加，但施氮量过多也使得土壤残留大量硝态氮，造成环境污染。

不同施氮量显著影响设施芹菜的生长、养分吸收、产量和品质。随着施氮量的增加，芹菜的株高、茎粗、叶绿素均较CK显著增加，尤其在立心期和心叶生长期表现明显差异。芹菜不同器官中氮磷钾含量差异显著，全氮表现为茎＞叶＞根，全磷和全钾表现为叶＞茎＞根。随施氮量增加芹菜VC和可溶性糖均呈先增后减趋势，而芹菜体内硝酸盐含量却呈线性持续增加，这与前人的结论一致。施氮量与芹菜产量呈典型的抛物线关系，即随施氮量增加芹菜产量呈先增后减趋势。表明，适量范围内增施氮肥可促进芹菜生长，但施氮过量则抑制其正常生长而造成减产。通过模拟方程可得芹菜最高产量施氮量为561kg／hm2，最佳经济效益施氮量为504kg／hm2。

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（责任编辑：王 海）

Effects of Different Nitrogen Application Amount on Facility Celery Production and Economic Benefits

ZHANG Xiaojuan，WANG Kexiong＊，WANG Xiaojun，QIN Aihong，LI Yulian
（Guyuan Branch，Ningxia Academy of Agriculture and Forestry，Guanyuan，Ningxia756000，China）

In order to provide references for safe production and reasonable fertilization for celery，a single－factor random block experiment was conducted to study the effects of different N application on yield and quality of facility celery．Results：The relationship between N application rate and celery yield showed a typical parabolic－type，the highest application rate of N for maximum yield of celery was 561kg／hm2，and the optimum application rate of N was 504kg／hm2，but growth，plant height and stem diameter was restrained if N was applied more than 900kg／hm2．VCas well as soluble sugar increased under reasonable N application rate but decreased when N was overused．Whilecontent was obviously increased along with increased N application rate．

nitrogen；celery；application；balanced fertilization

S636．306

A

1001－3601（2016）11－0476－0115－06

2016－07－14；2016－10－19修回

宁夏农林科学院科技创新先导资金项目“松花菜对氮磷钾吸收分配规律研究”（NKYQ－16－08）；宁夏自治区一二三产业融合发展农业技术推广示范项目“宁夏特色瓜菜产业关键技术创新与示范”

张晓娟（1987－），女，研究实习员，硕士，从事植物营养研究。E－mail：elizabeth2006love＠163．com

＊通讯作者：王克雄（1966－），男，高级农艺师，从事蔬菜育种及栽培研究。E－mail：710525608＠qq．com