不同施肥模式对典型粮菜轮作作物产量及经济效益的影响

史桂芳，于淑慧，朱国梁，董 浩*，牟小翎，毕 军，夏光利，孙国波

(1.山东省泰安市农业科学研究院，山东 泰安 271000；2.泰山职业技术学院，山东 泰安 271000)

不同施肥模式对典型粮菜轮作作物产量及经济效益的影响

史桂芳1，于淑慧1，朱国梁1，董 浩1*，牟小翎1，毕 军1，夏光利1，孙国波2

(1.山东省泰安市农业科学研究院，山东 泰安 271000；2.泰山职业技术学院，山东 泰安 271000)

通过田间小区试验，研究了不同施肥模式对马铃薯-春玉米-大白菜轮作体系产量和经济效益的影响。结果表明：将春玉米季的100%磷钾肥前移到马铃薯季施用的优化施肥模式(OPT3)，在节肥省工的基础上，产量和经济效益最高；与农民习惯施肥相比，马铃薯季增产6.15%，春玉米略有减产，但差异不显著，大白菜季增产6.85%，周年增加经济效益9759.42元/hm2。因此，将春玉米季100%磷钾肥前移到马铃薯季施用为马铃薯-玉米-大白菜轮作体系上最优的施肥技术。

施肥模式；产量；经济效益；马铃薯；春玉米；大白菜

粮菜轮作是指在一定年限内，同一块土地上，按预定顺序轮换栽种不同粮食和蔬菜作物的种植制度[1]。粮菜轮作体系既能充分利用耕地，提高作物生产力和产量，增加农民的收入，又能保障粮食的供给，因此粮菜轮作模式正在得到大力推广[2]。泰安市粮菜轮作种植面积约4万hm2，具有代表性的马铃薯/西瓜/菠菜-春玉米-大白菜/花椰菜/菠菜一年三熟粮菜轮作种植模式的经济效益显著，因而深受农民青睐。在粮菜轮作实际生产中，肥料使用还存在诸多问题。首先，粮菜轮作作物种类不同，其养分需求存在较大差异，目前施肥技术往往只考虑当季作物，而且多以营养成分相对固定的复合肥为主，导致养分失去平衡，供需矛盾突出[3]；其次，粮菜轮作肥料投入量大，肥料利用率不足30%，养分流失、浪费严重，施肥效益下降，并对生态环境造成潜在威胁；第三，由于粮菜轮作种植茬口相对较多，施肥次数亦相应增加，使得投入成本相应提高[4]。

前人对轮作模式的研究主要是粮经轮作、水旱轮作、设施农业蔬菜轮作等，并且轮作研究主要集中在轮作系统养分的运移、轮作系统的土壤理化特性和水分特性、轮作系统的肥料效应的研究。近年来，为了进一步改善农田种植环境，提高轮作的经济效益，开始探索新的粮菜轮作模式[1]。但是在粮菜轮作模式上，通过周年肥料统筹进行施肥模式的研究还很少见报道。本研究选择山东省泰安市有代表性的马铃薯-春玉米-大白菜粮菜轮作种植模式作为对象，设置不同的优化施肥模式，通过对3种作物生长发育、周年产量及经济效益的影响，筛选出最优的施肥模式，为粮菜轮作体系中合理科学施肥提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地点

田间试验于2015～2016年在泰安市岱岳区马庄镇大侯村进行，供试土壤为褐土，质地为轻壤土，0～20 cm的耕层土壤含有机质13.94 g/kg，碱解氮92.4 mg/kg，速效磷20.48 mg/kg，速效钾98.32 mg/kg，pH值 6.5。

1.2 试验设计

本试验设5个处理：(1)对照(CK)：不施肥；(2)FP：农民习惯施肥；(3)OPT1：优化施肥；(4)OPT2：施肥量与OPT1相同，将春玉米季的50%的磷钾肥前移到马铃薯季施用；(5)OPT3：施肥量与OPT1相同，将春玉米季的100%磷钾肥前移到马铃薯季施用，具体的施肥处理见表1。所需要的肥料种类为尿素(N 46%)、重过磷酸钙(P2O544%)、硫酸钾(K2O 50%)。

马铃薯、春玉米和大白菜的种植品种分别是荷兰15号、先王335、绿霸，马铃薯于2月下旬种植，4月上旬在马铃薯行间套种玉米，8月上旬种植大白菜。马铃薯季肥料均为一次性基施；玉米季除FP处理的20%肥料作为种肥施用外，其余均在大喇叭口期追施；大白菜季施肥除FP处理的40%肥料在白菜定苗时施用，其余均在大白菜莲座期施用。

1.3 调查记录项目

产量测定：在作物成熟期，选择每个小区长势均匀的地段，收取8 m2样方，测定作物的产量。

作物的生长发育特征调查：分别测定马铃薯的株高、茎粗、薯块数、薯块重、商品薯块重，玉米的株高、茎粗、穗粒数、千粒重，大白菜的净菜率和株高。

1.4 数据处理分析

试验数据采用Excel 2007、SPSS 17.0软件进行统计分析，LSD法进行差异显著性检验,本试验中的所有数据采用2年试验数据的平均值。

表1 各处理施肥方案

2 结果与分析

2.1 不同施肥模式对粮菜轮作中作物产量的影响

从表2可以看出，各施肥处理均可不同程度地增加马铃薯产量。与CK相比，增产率在21.23%～35.24%之间，产量差异均达到显著水平，以OPT3产量最高，为25851.5 kg/hm2；与传统施肥FP处理相比，优化施肥OPT1处理的产量下降了4.84%，但差异不显著；OPT2和OPT3处理的马铃薯产量分别增加了3.12%和6.15%，OPT3与OPT1处理间差异达到显著水平。说明随着玉米季磷钾的前移，马铃薯的产量呈现增加的趋势。

与CK相比，各施肥处理均可不同程度地增加玉米的产量，增产率在20.07%～26.58%之间，以OPT1的产量最高。与传统施肥FP处理相比，OPT1处理玉米产量略有增加，OPT2和OPT3处理的产量分别下降了1.03%和4.47%，但差异均不显著，说明玉米季磷钾的前移对玉米的产量略有影响。

与CK相比，各施肥处理均可不同程度地增加大白菜的产量，增产率在95.31%～108.70%之间，产量差异均达到显著水平，以OPT3的产量最高。与传统施肥FP处理相比，优化施肥处理OPT、OPT2和OPT3的大白菜产量均有不同程度的增加，分别增加了4.93%、4.02%和6.85%。

2.2 不同施肥模式对马铃薯生长发育的影响

马铃薯的株高、茎粗在一定程度上可以反映植株地上部的生长发育状况，可以反映不同施肥处理对马铃薯植株营养生长的影响[5]。从表3可以看出，各施肥处理的马铃薯地上部生长发育状况明显优于CK。与CK相比，各施肥处理均可不同程度地增加马铃薯的薯块重，增幅在24.05%～49.17%之间，差异均达到显著水平，各处理以OPT3的马铃薯薯块重最大；与传统施肥FP处理相比，优化施肥OPT1处理薯块重增加了8.96%，但差异不显著；OPT3增加了17.75%，差异达到显著水平。

2.3 不同施肥模式对春玉米生长发育的影响

从表4可以看出，各施肥处理玉米生产发育状况明显优于CK。与CK相比，各施肥处理的春玉米穗粒数都显著增加，增加幅度在19.65%～24.79%之间，以OPT1处理的最大；与FP处理相比，OPT1处理的穗粒数略有增加，而OPT2和OPT3处理则分别下降了1.15%和3.58%，且OPT3处理差异达到显著水平。与CK相比，各施肥处理的春玉米千粒重都有所增加，增加幅度在4.94%～9.65%之间。与FP处理相比，OPT1和OPT2处理的玉米千粒重分别增加了2.56%和0.38%，OPT3处理下降了1.85%，差异均不显著。说明磷钾前移对玉米穗粒数、千粒重有些许影响，这也是造成玉米产量差异的主要原因。

表2 不同施肥处理对粮菜轮作体系产量的影响

注：同列小写字母表示差异达显著(P<0.05)。下同。

表3 不同施肥处理对马铃薯生长发育的影响

表4 不同施肥处理对春玉米生长发育的影响

2.4 不同施肥模式对大白菜生长发育的影响

从表5可以看出，与CK相比，各施肥处理的大白菜株高都显著增加，株高依次表现为：OPT3>OPT>FP>OPT2>CK，以OPT3株高的最高，为45.13 cm，各个施肥处理之间差异不显著。大白菜的净菜率在一定程度上可以反映大白菜的品质，净菜率越高，大白菜的品质越好。与CK相比，各施肥处理的大白菜净菜率都显著增加，具体表现为：OPT1>OPT3>OPT2>FP>CK，以OPT1的净菜率最高，为72.68%；与FP处理相比，各优化施肥处理的净菜率都有所增加，OPT1处理差异达到显著水平，OPT2与OPT3处理的差异不显著。

表5 不同施肥处理对大白菜生长发育的影响

2.5 不同施肥模式对粮菜轮作经济效益的分析

不同处理的周年经济效益见表6。在考虑肥料成本及人工费用条件下，3种优化施肥处理OPT1、OPT2、OPT3分别比FP处理增加收入3665.30、6465.42、9759.42元/hm2，OPT3处理节本增效最大，增加农民收入6.96%。通过对产量和经济效益的分析，OPT3处理在节肥省工的基础上，其产量和经济效益最高。

表6 不同施肥处理周年经济效益分析

注：马铃薯、春玉米、大白菜分别按当时当地收购价格2.00、1.60、0.80元/kg计算，肥料按当时当地零售价N=4.13元/kg，P2O5=5.9元/kg，K2O=6.6元/kg。

3 小结与讨论

孔令郁等[6]研究发现，马铃薯的最佳氮磷钾施用比例为1∶0.74∶1.41，平衡施肥既可以增加马铃薯产量，提高产品品质。在本试验中，OPT3处理在马铃薯季的氮磷钾施肥比例为1∶0.67∶1.56，与孔令郁提出的马铃薯的最佳施肥比例最接近。另外，马铃薯是需钾较多的作物，钾对马铃薯的产量和品质具有重要作用[7]。在本试验中，春玉米季的磷钾肥全部前移到马铃薯季使用，提高了马铃薯季钾肥的用量，既增加了马铃薯的产量，又提高了薯块重。王炳贤等[8]发现，春玉米苗期温度较低对养分的吸收量很小，中期营养生长和生殖生长共同发育时期吸收量最大，因此要注重拔节期氮磷钾肥的追施，本研究中的OPT3施肥处理，在春玉米季与农民习惯施肥相比，省去了玉米种肥劳动力，只在拔节期一次性追肥，符合春玉米的需肥规律，与OPT1处理相比，产量虽然有所降低，但差异不显著。张海涛[9]研究表明，每生产1000 kg大白菜大约需要从土壤中吸收氮肥0.8～2.6 kg、磷肥0.8～1.2 kg、钾肥3.2～3.7 kg，吸收比例约为1.5∶0.5∶1.7，本研究中根据大白菜的需肥规律，选取的N、P2O5、K2O分别为210、90、225 kg/hm2的平衡施肥配方，结果表明：优化施肥处理产量与农民传统施肥配方相比，平均增产5.27%。晓博[10]研究发现，大白菜在不同生育时期对养分的吸收量不同，在苗期到莲作期吸收量只有总吸收量的10%左右，而在包心期的吸收量达到了近90%。在本研究中，在马铃薯和春玉米季施用的养分对于大白菜仍有一定的后效性，可以满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种肥，这种施肥模式与传统施肥相比，既增加了大白菜的产量，又减少了追肥劳动力支出。

综上可知，采用OPT3处理的施肥配方即春玉米季的磷钾肥全部前移到马铃薯季使用，与传统施肥相比，能够增加马铃薯和大白菜的产量，对春玉米的产量降低不显著，又由于马铃薯的市场价格较高，周年增加农民收入9759.42元/hm2。此外，该施肥模式省去2次追肥的劳动力，达到了节本增效的目标。因此，该统筹施肥模式在生产实践中具有较大的推广应用价值。

[1] 郝旺林，梁银丽，朱艳丽，等.农田粮-菜轮作体系的生产效益与土壤养分特征[J].水土保持通报,2011，31(2):46-51.

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[3] 张祥明，郭熙盛，李录久，等.砂姜黑土上氮钾配施对粮菜轮作中产量与品质的影响[J].土壤通报,2004,35(5):574-578.

[4] 何传龙，郭熙盛，王文军，等.春甘蓝-玉米-冬甘蓝轮作制下氮肥施用量研究[J].中国农业科学，2007,40(11):2527-2534.

[5] 陈华.NPK施肥量对春播菜用马铃薯生长发育、产量、品质及贮藏品质的影响[D].杨凌：西北农林科技大学，2015：1-10.

[6] 孔令郁,吕云会,刘和刚.宣威市紫色土辣椒氮磷钾肥配比试验研究[J].中国土壤与肥料,2006(5):33-35.

[7] 马文娟.不同经济作物养分吸收与累积规律研究[D].杨凌：西北农林科技大学，2010：22-27.

[8] 王炳贤，索东让，孙宁科.河西走廊春玉米需肥规律研究[J].农业科技与信息,2013(17):34-37.

[9] 张海涛.黄淮海地区露地大白菜安全施肥的研究[D].郑州：河南农业大学，2013：4-5.

[10] 晓博.大白菜的需肥特点及其高产施肥技术[J].山东蔬菜,2007(3):36-37.

(责任编辑：曾小军)

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

山东省泰安市科技发展计划项目“粮菜轮作周年养分统筹技术研究应用”。

史桂芳(1974—)，山东泰安人，高级农艺师，主要从事植物营养、土壤改良及农业环保等方面的研究。*通讯作者：董浩。

S344.15

A

1001-8581(2017)07-0086-04