穴施球肥对甘蓝生长及氮素利用的影响

高杰云 周敏 江荣风 陈清

摘    要：为探讨穴施球肥对蔬菜生长和氮素利用的影响，本试验根据蔬菜养分需求特点，结合铵态氮肥在土壤中转化的规律，以露地甘蓝为试材，在两种不同无机氮残留量（Nmin分别为183，76 kg·hm-2）的土壤中，设置两种灌溉量水平（90，50 mm），研究比较了穴施球肥和常规施肥对甘蓝生长、根系发育、氮素吸收及近根区土壤无机氮变化的影响。结果表明：近根球肥施用在氮肥用量比常规施肥处理减少一半的情况下，仍能满足甘蓝生长，未出现减产现象，产量达79.4 t·hm-2;近根球肥处理0～10 cm土层的主根位置根长密度达8 cm·cm-3，且施肥位置附近也出现了等量的根长密度，说明球肥及其施肥方式促进根系在施肥位置周围密集生长，有利于根系对养分的吸收;同常规施肥处理相比较，近根施用球肥处理由于减少了氮素投入，导致深层（30～90 cm）土壤无机氮含量明显降低，减少了氮素淋失的可能性。

关键词：甘蓝;穴施球肥;生长;氮素利用

中图分类号：S635， S147.2          文献标识码：A           DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2019.02.006

Abstract：  To explore the effects of hole-applied granular fertilizer on vegetable growth and N utilization， an open field experiment was conducted with cabbage， different irrigation regimes （90，50 mm） and initial soil Nmin （183，76 kg·hm-2） were set according to the nutrition demand of cabbage combining with the transformation rule of ammonium nitrogen fertilizer in soil， the cabbage growth， root development， N assimilate， and inorganic nitrogen changes in soil near root zone were compared between hole-applied granular fertilizer and conventional fertilizer. The results showed that the yield of cabbage was not significant decrease after application of hole-applied， comparing the local recommended N rate with broadcast application， and the yield was 79.4 t·hm-2. Compared to the unfertilized side， the root length density of taproot was 8 cm·cm-3 in 0～10 cm soil layer in the treatment of hole-applied， and the same amount of root length density near the position of fertilizing was also observed， indicating that the hole-applied granular fertilizer was conducive to the intensive growth of root surrounding the position of fertilization， and the nutrient uptake of the root system. Furthermore， the technique of hole-applied could significantly decrease the Nmin in deep soil layer （30～90 cm）， reducing the possibility of nitrate leaching.

Key words： cabbage; near to root; growth; nitrogen utilization

蔬菜生產中过量施肥不仅带来生产效益的下降，而且也给农田土壤生态环境造成很大的影响，导致土壤理化性状、营养元素、有机物质和生物学活性降低，偏施氮肥导致土壤酸化和水体污染等问题[1-2]。由于蔬菜作物的根系主要分布在0～30 cm土层，经常性少量施肥和灌溉是保证高产的必要条件。因此，如何在减量化肥施用的条件下确保根层水分和养分浓度的有效供应，以求在空间和时间上满足根系生长、水分和养分供应的统一，是实现蔬菜作物生产与环境统一协调的关键。合理的滴灌施肥技术和施用缓释肥料能够保证根区养分的持续供应[3-5]，但在生产应用中并不十分普遍，主要与技术和产品需要较大的成本有关。一些研究者发现，结合根际养分供应的原理，利用集中施用铵态氮于根系周围的穴施球肥技术[6]，可在施肥量不增加的条件下，使根区养分供应浓度显著提高，从而实现足量供应作物最佳生长所需要的养分量，并获得养分供应不受限制时的作物产量，延缓土壤硝化作用，提高肥料的利用效率[7-9]。

本研究根据蔬菜养分需求特点，结合铵态氮肥在土壤中转化的规律，以京郊露地生产条件下的甘蓝为研究对象，以当地推荐氮素用量作为对照，比较不同灌溉条件下穴施球肥技术对甘蓝生长、根系发育及养分吸收利用的影响，旨在为以节肥及优质生产为目标的穴施球肥应用技术提供理论指导。

1 材料和方法

1.1 试验设计

试验在京郊露地菜田进行，试验地为种植3年的新垦菜田，土壤类型为冲积轻壤土。试验地前茬为施氮水平不同的菠菜，甘蓝移栽前两个不同施氮水平0～30 cm土层土壤理化性质分别为：无机氮残留量为183 kg·hm-2，有机质含量为25.1 g·kg-1，Olsen-P 含量为74.6 mg·kg-1，速效钾含量为136 mg·kg-1，pH值 8.3;无机氮残留量为76 kg·hm-2，有机质含量为24.5 g·kg-1，Olsen-P 含量为72.4 mg·kg-1，速效钾含量为116 mg·kg-1，pH值8.4。

供试甘蓝（Brassica oleracea L. var. capitata L.）品种为中甘8398，2月2日育苗，4月2日移栽定植，株距45 cm，行距50 cm，定植密度为52 000株·hm-2。

试验在无机氮残留量不同的土壤上设置两个灌溉水平，分别为传统灌溉（W1）：灌溉总量为90 mm;优化灌溉（W2）：灌溉总量为50 mm。每个小区面积为144 m2，3次重复，随机区组排列。每个灌溉小区上设置施肥方式不同的裂区处理，分别为常规施肥和近根球肥，每个裂区面积为40 m2。常规施肥处理的氮素用量参考当地的推荐量处理施用方式，为240 kg·hm-2，60%的N肥基施，其余N肥在4月26日莲座期时追施，移栽前一次性基施60 kg·hm-2 P2O5及120 kg·hm-2 K2O;穴施球肥处理的氮素用量为120 kg ·hm-2。常规施肥种类的供试肥料为硫酸铵（20% N），普钙（18% P2O5），硫酸钾（51%K2O）。近根球肥的供试肥料为自制肥，是以普通的铵态氮肥、磷、钾等化肥为基本原料，添加一些辅助物质，在制作过程中充分考虑原料间、各原料与黏合剂等之间的相配性，选用合适的黏合剂，运用传统的造粒技术制作而成。甘蓝的氮磷钾养分吸收比例为1∶0.3∶1.1，移栽到结球采收间隔只有50 d，球肥的养分配比应结合种植土壤中各养分含量的比例，使土壤根系可吸收的有效养分基本达到N∶P2O5∶K2O=1∶0.3∶1.1，而添加物的用量及球肥颗粒的大小则考虑50 d的养分释放。本试验中所用球肥重约7.0 g，直径约2 cm，每粒球肥氮磷钾含量分别为1.15，0.57，1.15 g，在移栽时将球肥穴施，一穴2粒，球肥施用的位置为距移栽苗主根约7 cm，施用深度约7 cm。

有机肥采用腐熟堆肥，其全氮含量为8.9 g·kg-1，全磷含量为11.8 g·kg-1，全钾含量为15.3 g·kg-1，施用量为12.5 t·hm-2。甘蓝定植后统一灌1次缓苗水，之后开始正常的水分处理;灌溉方式为微喷灌，于5月14、24、31日分3次收获。

1.2 样品采集与分析

植株收获后按照0～30，30～60，60～90 cm分层采集土壤样品，采样位置为植株主根左右两侧各3 cm的两个位点，其中一个采样点介于主根和球肥之间，新鲜土样用1 mol·L-1 KCl （液土比为5∶1）浸提，采用靛酚兰比色法测定土壤浸提液中铵态氮浓度，采用紫外分光光度法测定土壤浸提液中硝态氮浓度[10]。在收获时选择近根球肥A和常规施肥处理，以甘蓝的主根为中心，向左右两侧各延伸22.5 cm，垂直方向延伸25 cm，采集的取深度为10 cm的5×5×10 cm3的土块，从鲜土中小心把根挑出，用网格交叉法测定各样品的根长量，算出根长密度[11]。在甘蓝莲座期每小区调查10株，测量植株的叶片数、高度、展开度;甘蓝分3次收获，计产。

2 结果与分析

2.1 甘蓝的生长及氮素吸收

从表1可以看出，在两种不同灌溉条件下，无论土壤前茬无机残留氮素高低，近根施用球肥处理与常规施肥处理相比，莲座期甘蓝的叶片数和展开度及收获时甘蓝的产量和吸氮量均没有显著性差异。说明无论在高氮残留和低氮残留的土壤上，近根施用球肥处理虽减少了氮素投入量，但仍然能够满足作物生长。在高氮残留的土壤上，近根施用球肥处理所投入的氮素可能已经过量。不同的灌溉量对甘蓝生长及产量和吸氮量未表现出明显差异，说明在本试验条件下甘蓝50 mm的灌溉量加上生育时期内降雨量可能已经满足甘蓝对水分的需求，增加灌溉量对甘蓝生长不起作用。

2.2 根系分布

尽管地上部作物的长势没有受到显著影响，但甘蓝根系的分布却存在很大差异。甘蓝根系主要分布在0～10 cm的土层内，且主要分布在主根附近，无论常规施肥还是近根球肥，0～10 cm土层甘蓝的根系密度均显著高于10～30 cm的根系密度;随着土层深度的加深，根系密度越来越小。以主根为中心，常规施肥处理0～10 cm土層向甘蓝主根左右两侧根系的根长密度分布没有明显的差异，基本处于对称分布;而近根球肥处理0～10 cm土层的根系根长密度分布图中可以看到除主根位置根长密度较大（8 cm·cm-3）外，施肥位置附近又出现了等量的根长密度，而在未施肥一侧却没有。在10～20 cm土层根系的根长密度也表现同样的分布趋势，说明田间条件下在0～20 cm土壤上近根施用球肥后甘蓝根系明显地向施肥位点周围分布，根系的这种分布特点对于提高养分的吸收效率十分重要。到20～30 cm土层常规施肥和近根施肥处理根系根长密度分布无差异，说明近根施用球肥深度为7 cm时，养分的集中分布对20～30 cm土层根系密度没有影响。

2.3 根层土壤无机氮含量

从收获时0～30 cm土层植株主根两侧的土壤无机氮水平来看，近根球肥处理，高土壤无机氮残留量高灌水量条件下施球肥两侧土壤无机氮含量差异不显著，其他3个处理在施球肥一侧土壤无机氮含量均显著高于未施肥一侧，施肥侧近根处土壤无机氮含量达20～40 mg·kg-1，基本达到了甘蓝正常生长所需的土壤无机氮缓冲值（100 kg·hm-2）[12]，说明球肥的养分除了甘蓝吸收及生长过程中损失外，能够满足甘蓝生长对养分的需要;常规施肥处理因为施肥方式为撒施，主根两侧土壤无机氮含量没有差异，但因其施氮量是球肥处理施氮量的2倍，所以其土壤无机氮含量高于球肥处理。30～60 cm土层在低无机氮残留土壤上近根球肥处理施肥一侧土壤无机氮含量与未施肥一侧无机氮含量无差异，但显著低于常规施肥处理土壤无机氮含量，说明近根球肥处理土壤无机氮淋洗量少，这与甘蓝根系集中生长在球肥施肥位置附近有关，同时也有可能是球肥本身能够在一定程度上较少淋洗的缘故。60～90 cm土层各处理主根两侧土壤无机氮含量没有差异，播前高无机氮残留土壤上施氮肥处理的土壤无机氮含量显著高于播前低无机氮残留的土壤，可能的原因是本季蔬菜生产并未影响到60～90 cm土壤无机氮含量的变化，所施的氮肥并未淋洗到60 cm以下。

3 结论与讨论

我国现有的推荐施肥技术为进行可持续蔬菜生产提供了合理的施肥量和养分配比，但在实际生产中推广应用却很少，一个主要原因是我国蔬菜生产一般是以一家一户为单位，推广推荐施肥技术需要大量的时间和精力，农民学习和掌握该技术也存在较大难度。而球肥在借鉴养分推荐技术提供的养分用量和配比的基础上，物化了养分的推荐结果，每粒球肥含有定量的养分量和养分配比，在施用时只要说明该作物每株需要几粒球肥即可，方法简单，推广应用比较容易。

本试验中，高无机氮残留土壤近根球肥处理在氮肥用量比常规施肥处理减少一半的情况下仍能满足甘蓝生长，未出现明显减产现象;近根球肥处理0～10 cm土层的主根位置根长密度较大，达8 cm·cm-3，且施肥位置附近也出现了等量的根长密度，而在未施肥一侧却没有，说明球肥及其施肥方式促进根系在施肥位置周围密集生长，有利于根系对养分的吸收;0～30 cm土层球肥处理近根区施肥一侧土壤无机氮含量显著高于未施肥一侧，施肥侧近根处土壤无机氮含量达20～40 mg·kg-1，使土壤的无机氮在一定时期内保持在根系密集生长区，有利于根系对养分的吸收，在低无机氮残留土壤上30～60 cm土层球肥处理施肥一侧土壤无机氮的淋洗量显著低于常规施肥处理的土壤无机氮淋洗量，说明球肥能够减少养分的向下淋失，本季生产对60～90 cm土壤无机氮含量影响不大。

本试验仅是在短季的蔬菜作物上进行了应用，对于生长期较长的蔬菜可考虑改变球肥颗粒的大小及添加物的用量，或者考虑对球肥进行包膜后再开展试验推广;如连续几茬或几年减施氮肥一半，对产量和土壤肥力可持续性影响有待进一步研究;在实际生产中也可以考虑一部分钾肥用作追肥，钾肥用量或钾比例可适当增加。

球肥的施用诱导根系向养分集中供应区生长，使根系能够更好的吸收养分，同时调节根系环境。针对目前蔬菜生产中灌根比较普遍的情况，在球肥中加入相配的杀虫剂、生长调节剂，利用根的向养分性使杀虫剂和生长调节剂得到高效利用。

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