深圳地区优化施肥对油麦菜生长和肥料利用率的影响

阮兆英，袁文静，祁百福，黄少珍，杨泽柳，鲁长青

（深圳市农业科技促进中心，广东 深圳 518055）

【研究意义】在农业生产活动中，肥料施用仍存在众多不合理现象，如施肥量过大、养分比例失衡等。这不仅造成土壤养分失衡，土壤酸化、次生盐渍化［1-2］，病虫害滋生［3］，还会产生环境污染问题，如大量氮和磷的化合物进入土壤和水体中，并且循环和降解过程比较缓慢，不仅造成水体富营养化，导致藻类滋生，出现部分河水中的鱼虾发生死亡的现象［4］。这些现象让人误以为施用化肥如同洪水猛兽，需要禁止使用才能确保粮食安全，避免环境恶化。然而，联合国统计信息表明，化肥可以提高40%～60%作物单产，我国以占世界7%的耕地养活世界22%的人口，化肥的功劳不可磨灭［5］。因此，有必要通过测土配方施肥来优化传统施肥方式，并了解作物对肥料利用率情况，这对合理施肥具有重要的意义。

【前人研究进展】2003 年农业部提出了“沃土工程项目规划”，重点推广测土配方施肥，综合利用有机肥资源，提高土壤的基础地力。2005年农业部在全国启动了测土配方施肥项目，以保护农业生态环境，实现农业的可持续发展［6］，2015 年农业部印发了“到2020 年化肥使用量零增长行动方案”、2016 年农业部发布了“大力推进种养循环、开展果菜茶有机肥替代行动”［7］。科学施肥是保证农作物高产，减少农业面源污染的根本。在实现粮食作物高产，解决人民温饱的同时需要考虑实现经济作物的优质高产，增加农民经济收入和改善人民生活。大量的研究表明与单施化肥相比，氮、磷、钾肥配施可以显著提高作物的产量［8］，而且可以提高土壤有机质含量和全氮含量［9］，从而提高土壤肥力。当化肥用量超过一定水平后，作物产量将不再显著增加，甚至可能出现下降趋势［10-11］。前期我们对深圳市肥料使用量的统计调查发现菜农偏好施用15-15-15复合肥，致使菜地土壤普遍氮素水平偏高，磷、钾明显富集，交换性钙、交换性镁比例失衡［12］。国内外研究结果和生产实践表明，合理、科学施肥可以促进蔬菜作物生长发育及产量品质的提高。李永胜等［13］在研究菜心减量优化施肥发现，优化施肥可以显著改善菜心品质，提高肥料利用率。张扬［14］的研究表明，根据作物需肥量及土壤情况，合理施用化肥对土壤肥力的提高和菜椒果实的品质有积极促进作用。

【本研究切入点】在深圳地区各个农场基本上以种植蔬菜为主。在每年的春夏时节，由于气候高温高湿且常伴有台风登陆，传统的叶菜类蔬菜在无设施条件下很难生产。试验选用的油麦菜品种为四季甜唛菜大芽丰产（809），该品种为菊科苦苣属的苦苣（荬）菜种（Sonchus oleraceusL.）［15］，由于其抗虫、抗病、抗热、耐雨打、高产等特点，深受广大菜农喜爱，是春夏时节本地叶菜的重要补充品种之一。【拟解决的关键问题】针对目前叶菜类蔬菜施肥中存在的普遍问题，开展减量施肥和优化施肥研究，探讨不同肥料种类和用量对油麦菜产量的影响，并对经济效益和肥料贡献率进行分析，旨在为油麦菜合理施肥和高产优质栽培提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验在深圳市坪山区龙田街道深圳市农业科技促进中心试验场（114°21' 15.4" E，22°44' 58.5" N）进行。试验区地处北回归线以南，属于典型的亚热带湿润季风气候，海拔30.4 m，光照资源充足。试验地耕层土壤为沙壤土，在试验开始前其理化性质为：pH 6.41，有机质12.00 g/kg，碱解氮62.60 mg/kg，速效钾34.00 mg/kg，有效磷206.30 mg/kg。供试油麦菜品种为四季甜唛菜大芽丰产（809），由深圳市范记种子有限公司提供，供试肥料为复合肥（18-8-15）、尿素、过磷酸钙和氯化钾。

1.2 试验方法

试验设6 个处理：无肥区，全生育期不施用任何肥料；无氮区，每667 m2施入P2O51.40 kg、K2O 8.39 kg；无钾区，每667 m2施入N 12.46 kg、P2O51.40 kg；无磷区，每667 m2施入N 12.46 kg、K2O 8.39 kg；配方肥区，每667 m2施入N 12.46 kg、P2O51.40 kg、K2O 8.39 kg；常规施肥区，每667 m2施入N 12.46 kg、P2O55.54 kg、K2O 10.38 kg。每个处理3 次重复，随机排列，小区面积包沟9 m2（长6 m，宽1.2 m），处理间通过排水沟隔开，沟宽0.3 m。

试验于2020 年4 月13 日播种育苗，5 月13日移栽。移栽前各处理按要求分别施入基肥。其中，无肥区处理全生育期不施肥，其他各个处理除过磷酸钙100%施入土壤以外，其他肥料按照总施肥量的30%施入土壤作为基肥。追肥分3 次施入，分别为：移栽后7 d 第1 次追肥20%，移栽后17 d 第2 次追肥30%，移栽后27 d 第3 次追肥20%。于6 月10 日采收。各处理每个时期的施肥量见表1。其他栽培管理与大田相同，严格控制整个生长期的病虫草害。

表1 各处理每个时期的施肥量情况Table 1 Fertilizer application amount of different treatments in each period（g）

1.3 测定项目及方法

各处理内每个重复选取6 株长势一致的植株沿土面剪取地上部分进行称重测产，并记录单株生物量。植物样品检测全株氮、磷、钾的含量。全氮含量采用自动定氮仪法测定，全磷含量采用电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）测定，全钾含量采用火焰光度计法测定。使用土钻采用5 点法在每个小区中采集0～15 cm 土层土壤混合均匀，用于检测土壤pH 值、有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量。土壤pH 值使用台式多参数测量仪S220-K 测定，碱解氮采用碱解扩散法测定，有效磷采用钼锑抗比色法测定，速效钾采用原子吸收分光光度计PE pinAAcle 900T 测定。所有采集的样品均委托华测检测认证有限公司进行测定。

土壤地力贡献率（%）=不施肥处理产量/施肥处理最高产量×100

肥料贡献率（%）=（施肥处理产量-不施肥处理产量）/施肥处理产量×100

农学利用率（kg/kg）=（施肥处理产量-不施肥处理产量）/（施氮量+施磷量+施钾量）

肥料利用率（%）＝（施肥区养分吸收量－缺素区养分吸收量）/（肥料施用量×肥料养分含量）×100

产值＝产量×油麦菜销售价

肥款＝肥料用量×肥料价格

施肥收入＝产值－无肥区产值－肥款

产投比＝（产值－无肥区产值）/ 肥款

试验数据用Microsoft Excel 2007 整理，采用SPSS 17.0 软件分析数据、Origin 8.5 软件作图。不同处理间多重比较采用Duncan新复极差法。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对油麦菜生物量的影响

不同施肥处理油麦菜的产量统计结果见图1。试验结果显示，与不施肥对照相比，施肥可以大大提高油麦菜的生物量，增产幅度为81.89%～410.63%，增幅效果显著。与无肥区相比，各施肥处理仅无氮区的油麦菜生物量差异不显著，其他施肥处理油麦菜生物量均显著提高，表现为配方肥区＞无磷区＞常规施肥区＞无钾区＞无氮区＞无肥区，以配方肥区油麦菜生物量最高达到333.12 g/株。同时，也可以看出在土壤有效磷含量较高时可少施磷肥或者不施磷肥，对油麦菜生物量影响不大。

图1 不同施肥处理对油麦菜生物量的影响Fig.1 Effects of different fertilization treatments on the biomass of Lactuca sativa

2.2 不同施肥处理对油麦菜肥料贡献率的影响

土壤地力贡献率是反映土壤生产能力的指标，而肥料贡献率是肥料对作物产量的贡献率，把无肥区处理的产量视为土壤（地力）对产量的贡献，以其为基准进行计算，反映投入肥料的生产能力的指标［16］。通过计算得出土壤地力贡献率为19.58%，这一数据可以说明土壤中的基础肥力对油麦菜的产量贡献不超过20%，生育期施肥对提高油麦菜产量有重要的意义。从土壤本底的数据，通过测土配方施肥计算，并对照叶菜类蔬菜的推荐施肥指标，可得出试验田为低氮、富磷、低钾的土壤。

如图2 所示，各个处理肥料的贡献率为40.71%～79.91%，与无氮区处理相比，其他施肥处理的肥料贡献率均显著提高。表明适当增施氮肥可显著提高油麦菜的产量，尤其是施用氮肥是油麦菜产量形成的关键原因。

图2 不同施肥处理肥料贡献率比较Fig.2 Comparison of fertilizer contribution rates of different fertilization treatments

2.3 不同施肥处理对油麦菜肥料农学利用率的影响

农学利用率是指单位施入养分量（N+P2O5+K2O）生产的经济收获物，反映了单位养分量增加作物产量的能力［16］。不同施肥处理肥料农学利用率的变幅为54.57～120.41 kg/kg。各处理农学利用率表现为无钾区＞配方肥区＞无磷区＞常规施肥区＞无氮区（图3）。与配方肥处理相比常规施肥的油麦菜产量无显著差异，而农学利用率却显著低于配方肥处理，说明过量施肥会降低肥料农学利用率，造成肥料的浪费。而无氮区处理缺少了油麦菜产量形成的关键氮肥，肥料农学利用率显著低于无钾区、无磷区、配方肥区处理。而对叶菜类蔬菜来说可以少施钾肥，当土壤磷肥充足时，可以不施磷肥，以提高肥料农学利用率，避免肥料浪费。

图3 不同施肥处理肥料农学利用率比较Fig.3 Comparison of agronomic utilization rates of different fertilization treatments

2.4 常规施肥和配方肥处理的肥料利用率比较

通过对土壤基础养分的分析，可以得出试验地的土壤为低氮、富磷、低钾。由于叶菜类蔬菜喜氮，因此对常规施肥区采用等氮量的施肥设计从市场上挑选相近的肥料配比与配方肥处理进行施肥比较。由表2 可知，配方肥处理氮肥利用率、磷肥利用率和钾肥利用率均高于常规施肥。其中，氮肥利用率提高4.48%，磷肥利用率提高14.80%。而钾肥利用率配方肥处理比常规施肥处理提高5.59%。由此可以得出，在土壤富磷的前提下，叶菜类可以少施磷肥，同时适当使用单质肥配比，可以提高肥料利用率，避免使用过多的肥料而造成肥料浪费。

表2 两种不同施肥配比的肥料利用率Table 2 Fertilizer utilization rates of two different fertilization ratios

2.5 不同施肥处理的经济效益分析

从表3 可以看出，各施肥处理之间收获的产值比较为配方肥区＞无磷区＞常规施肥区＞无钾区＞无氮区＞无肥区，与无肥区处理相比产值增幅为81.89%～410.69%。其中配方肥区产值最高，产值收益最可观。不同处理间的肥料投入相差较大，这会影响到施肥收入和产投比。各处理之间的比较以配方肥区施肥收入最高达57839.29 元/hm2，而无氮区施肥收入最低为11 005.56 元/hm2。

表3 不同施肥处理油麦菜经济效益比较Table 3 Comparison of economic benefits of Lactuca sativa under different fertilization treatments

从产投比（施肥收入与肥料成本的比值）来看，以无钾区最高为27.63，配方肥区的产投比为24.74，而无氮区的产投比最低为11.85。与无氮区处理相比，无钾区处理和配方肥区处理产投比分别提高133.16%和108.78%。

2.6 不同施肥处理对土壤理化性质的影响

试验结束后，对各处理土壤分别进行分析检测，由表4 可知，各处理的pH 值、有机质含量、水解氮含量、有效磷含量及速效钾含量等指标均发生了一定的变化。无肥区和无氮区试验前后pH值略有提升但是变化不大，其他处理的pH 值均有所下降，由此可以推断，使用氮肥可能是影响土壤pH 值变化的重要原因之一。各施肥处理施肥前后有机质含量的变化规律不大，变化幅度在11.00～12.40 之间。与初始土壤中的水解氮含量相比，试验后土壤水解氮含量各处理都有所提升，其中常规施肥区土壤水解氮含量最高。

表4 不同施肥处理土壤主要养分含量变化情况Table 4 Changes in main nutrient contents of soil under different fertilization treatments

土壤有效磷含量仅无氮区处理有效磷含量变化幅度较大，其他处理在施肥后有效磷均有所提高；各处理施肥后，土壤速效钾含量均有所提高，以常规施肥区土壤速效钾含量提高最多。

3 讨论

土壤地力贡献率可以评价农田土壤养分供给能力。对叶菜类蔬菜而言，氮素是土壤养分的主要限制因子，本试验中土壤地力贡献率为19.58%，而区惠平等［17］在甘蔗上的研究发现经过一定年限的种植土壤的基础地力贡献率仍能维持在50%以上。土壤地力贡献率低，是无肥区和无氮区产量不高的真正原因，不施氮肥严重影响油麦菜的正常生长。本试验中与无肥处理相比，无氮处理的油麦菜产量略高但无显著差异，施入氮肥后可以显著提高油麦菜产量。研究表明在土壤本底有效磷、速效钾含量充足的前提下，适当减少钾肥和磷肥的投入对作物的生长和产量影响不大［18］。前期本底检测可以推断出试验农田土壤为低氮、高磷、低钾，在不施磷肥情况下，油麦菜的生物量高于常规施肥区，因此可以适当减少磷肥投入。

施肥对油麦菜有明显的增产作用，也可以从肥料的贡献率和农学利用率体现出来，各施肥处理肥料贡献率为配方肥区＞无磷区＞无钾区＞无氮区。配方肥可以获得较高的作物产量，氮磷钾肥对作物的增产效果是氮＞钾＞磷，结果也证实氮肥对油麦菜增产起主导作用，钾肥的增产要优于磷肥。由于本试验所选地块土壤有效磷含量相对充足、植株对磷肥的需求相对较弱，研究成果与孙晓等［19］和宇万太等［20］相似。油麦菜地上部可食用部分可达90%以上，与粮食作物相比叶菜类蔬菜具有更高的农学利用率。孙晓等［19］在氮磷钾丰缺对白菜产量和养分利用率的研究中发现白菜的农学利用率最高可达131.32 kg/kg，王东升等［21］在白菜的研究农学利用率最高可达到278.69 kg/kg，这与本试验结果相吻合。肥料农学利用率的大小也可用于评价肥料的增产效果，本试验中各施肥处理农学利用率以无钾区最高，无氮区和常规施肥区的农学利用率显著低于其他处理。

测土配方施肥是综合考虑了土壤、肥料和作物三者之间的相互关系，从中寻求合理的施肥比例，以减少化肥施用量。前人的研究表明肥料利用率高低与气候条件、耕作管理技术及作物种类等因素有关，但主要是由于肥料的过量使用导致利用率低［22-24］。本试验通过测土配方施肥技术优化施肥比例，减少肥料的使用量，结果表明配方肥处理氮、磷、钾肥的利用率分别为43.52%、22.27%和57.54%，与常规施肥相比分别提高4.48%、14.80%和5.59%。施肥的目的在提高产量的同时，也要考虑经济效益［13］。从养分投入来看，常规施肥处理的有效养分总量（N+P2O5+K2O）最高，达到425.70 kg/hm2，其他处理的施肥量均低于常规施肥处理。从产量上看，常规施肥处理与无钾区、无磷区和配方肥区均无显著差异，但以配方肥处理产量最高，无磷肥区次之。因此，各施肥处理的经济效益以配方肥施肥处理收入最为可观，收入最高。

4 结论

本研究结果表明，在土壤地力贡献率较低的情况下，施肥可显著提高油麦菜的生物量和产量，以配方肥处理达到最高水平。从肥料的贡献率和农学利用率分析可以得出，在油麦菜产量形成过程中氮肥对增产起主导作用，钾肥的增产效果优于磷肥。基于测土配方施肥技术指导并优化油麦菜的施肥方式可以提高氮、磷、钾肥的利用率，其中氮肥利用率达43.52%，磷肥利用率达22.27%，钾肥利用率达57.54%，均显著高于常规施肥处理，同时也可以提高农户的经济收益。因此，本研究结果可为宣传和推广测土配方施肥技术提供一定的理论研究基础，为实现化肥零增长和肥料利用率提高到40%以上的目标提供依据。