基于高效土壤养分测试技术的优化施肥在菠菜上的应用效果

2017-02-25张战胜宋光雷

浙江农业科学 2017年1期

关键词：菠菜亚硝酸盐养分

张战胜，宋光雷

（浙江海亮生态农业研究院有限公司，浙江杭州 310018）

基于高效土壤养分测试技术的优化施肥在菠菜上的应用效果

张战胜，宋光雷*

（浙江海亮生态农业研究院有限公司，浙江杭州 310018）

针对高效土壤养分测试技术在江南地区研究使用较少的实际情况，通过田间肥料试验，从作物产量和经济效益的角度分析该项技术的可行性。于海亮安吉基地开展大棚试验，以菠菜作为试验材料，设置习惯施肥（CF）、优化施肥（OF）、不施肥（CK）3个处理，对比分析各处理下菠菜长势、增产效果及经济效益的差异。研究表明，OF与CF处理均提高菠菜株高、叶片数、植株地上部和地下部鲜重及产量。与CF相比，OF处理可进一步提高菠菜产量达36.4%。菠菜生长整体表现为OF＞CF＞CK。OF处理肥料成本较CF处理增加1 928.8元·hm-2，但其产值较CF处理高70 058.7元·hm-2，最终经济效益表现为OF＞CF＞CK。总体来说，优化施肥方案弥补了习惯施肥量的不足，可充分发挥菠菜生产优势，获得更高的经济效益，表明该项技术在江南地区蔬菜生产上具有推广应用潜力。

高效土壤养分测试技术；测土配方施肥；菠菜；产量；经济效益

肥料是作物的“粮食”［1］。施肥过量不仅造成肥料资源浪费、生产成本增加、农产品品质下降，还会引发环境污染［2］；施肥不足又不能发挥作物的增产优势。测土配方施肥能根据作物养分需求，全面协调植物营养状况，达到作物高产、高效、优质的目的［3-4］。目前，国内学者应用“3414”田间试验数据建立起水稻、小麦、油菜、马铃薯等作物在不同生态区的施肥指标体系［5-9］，促进了测土配方施肥在全国各地的推广应用。但是，我国传统土壤测定沿用常规的土壤分析方法，耗时长，成本高，同时各地区配方施肥指标体系构建亦是一个较为漫长的过程，使得当前测土配方施肥技术不能完全满足用户的个性化需求［4］。针对以上弊端，中国农业科学院农业资源与农业区划研究所开发出一套高效土壤养分测试技术［10］。目前，该技术在我国华北和西北地区使用相对较多，在江南地区研究使用较少。本研究通过对比基于该技术下的优化施肥与当地习惯施肥方式下菠菜产量和经济效益的差异，以期为该技术在江南地区的推广应用提供理论依据与参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于浙江省湖州市安吉县明康汇生态农业集团安吉种植有限公司（110°36′E，30°46′N）H001片区大棚内进行。供试土壤为壤土，偏酸性（pH值5.09），有机质1.4%，交换性酸0.4 cmol· L-1，土壤铵态氮、硝态氮、有效磷、有效钾含量分别为14.5、108.5、11.0、36.1 mg·kg-1，土壤有效钙、有效镁、有效硫含量分别为221.0、98.9、27.6 mg·kg-1，土壤有效铁、有效铜、有效锰、有效锌和有效硼的含量分别为189.8、4.1、13.4、2.6、0.2 mg·kg-1。试验前茬未种植作物。

1.2 处理设计

试验于2015年12月20日至2016年2月27日进行。采用随机区组试验设计，设习惯施肥（CF）、优化施肥（OF）、不施肥（CK）3个处理，其中：习惯施肥处理基肥施有机肥（N 2.5%，P2O51.0%，K2O 0.5%）1 500 kg·hm-2、复合肥（N 15%，P2O515%，K2O 15%）375 kg·hm-2，另施用180 kg·hm-2尿素（N 46.4%）作追肥；优化施肥处理基肥施有机肥（N 2.5%，P2O51.0%，K2O 0.5%）750 kg·hm-2、复合肥（N 12%，P2O516%，K2O 24%）375 kg·hm-2、生石灰750 kg·hm-2，另施用600 kg·hm-2复合肥（N 20%，P2O510%，K2O 20%）作追肥；不施肥的处理不施用任何肥料，作为对照。每处理重复3次，共9个小区。每小区面积15 m2（1.5 m×10 m），小区间间隔45 cm，过道80 cm。开沟起垄1.5 m，畦高20 cm。畦面深翻细扒，松散平整。播种方式为横向条播，行间距25 cm，播种量18 kg·hm-2。肥料施用根据各试验处理设计进行，灌水、除草、病虫害防治及农事操作结合基地实际进行。

1.3 测定方法

试验开始前用取土器取0～20 cm土层土壤样本，采用高效土壤养分测试技术中的方法测定各项指标，并根据测定结果，得出作物所需推荐施肥量［10］。

于菠菜采收期在各小区随机选取菠菜10株，测定其株高、最大叶长、最大叶宽、叶片数、地上部鲜重、地下部鲜重。于各小区随机测定1 m2菠菜产量，推算每1 hm2产量。采用GB 5009.33-2010中的方法测定亚硝酸盐含量。于菠菜清园后计算种植成本（农药、肥料、种子、人工等），结合同期菠菜产值，计算经济效益。

1.4 数据处理

采用Excel 2007数据处理软件进行数据分析和图表制作；用SPSS 17.0统计软件进行方差分析，对有显著差异的处理采用LSD法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 菠菜生物学性状

如表1所示，相较于CK，2个施肥处理均显著改善了菠菜的生长性状。但相较于习惯施肥（CF），优化施肥处理（OF）优势更明显，在CF处理的基础上显著增加菠菜株高与叶片数，提高植株整体鲜重。从总体效果来看，各处理表现为OF＞CF＞CK。

表1 各处理对菠菜生物学性状的影响

2.2 菠菜产量

如图1所示，与对菠菜生物学性状的影响相似，各处理条件下的菠菜产量亦表现为OF＞CF＞CK。相较于CK处理，OF与CF处理分别增产76.4和29.3%。结果表明，优化施肥处理通过合理的肥料供给可在农民习惯施肥方法的基础上进一步发挥菠菜生产潜力。

图1 不同处理对菠菜产量的影响

2.3 菠菜亚硝酸盐含量

由图2可见，各处理菠菜植株中亚硝酸盐含量均低于20 mg·kg-1，符合GB 2762-2012食品安全国家标准食品中污染物限量标准中的规定。但是，农民习惯施肥（CF）处理的菠菜亚硝酸盐含量显著高于OF和CK处理，表明农民习惯施肥方式下有增大菠菜亚硝酸盐含量的风险，而通过优化施肥能有效地避免菠菜植株体内的亚硝酸盐累积，更有利于保障食品安全。

图2 不同处理对菠菜亚硝酸盐含量的影响

2.4 经济效益

如表2所示，OF处理的肥料成本为13 077.6元·hm-2，占种植成本的35.6%，较CF处理增加1 928.8元·hm-2，但其产值达262 400.0元· hm-2，较CF处理高出70 058.7元·hm-2。从经济效益来看，表现为OF＞CF＞CK，表明优化施肥虽然增加了肥料成本，但由于大幅增加菠菜产值，可以获得更高的经济收益。

表2 各处理经济效益的分析元·hm-2

3 讨论

土壤养分测试是测土配方施肥工作的基础。长期以来，我国采用的土壤养分测定方法效率低、成本高、养分测试周期长，是当前我国测土配方施肥工作的瓶颈之一［4］，目前迫切需要拟定一套有别于常规土壤分析的化验室操作规程，经主管部门认可后推行。高效土壤养分测试技术实现了测土配方施肥工作中的分析设备自动化、样品测试批量化、数据管理信息化、施肥推荐程序化。一个实验室只需配备3～4名实验员，每天就可以完成120个样品11种营养元素1 680个项次的测定，比常规土壤测试技术提高工作效率8～10倍，大大提高测土推荐施肥工作的时效性。同时该项技术在土壤肥力研究、土壤养分限制因子检测、作物专用肥生产、土壤生产力和承载力评价、土壤资源评价、土壤环境保护及高产优质高效农业生产体系等方面，亦具有广泛的应用前景。

肥料是重要的农业生产资料，施用化肥一直是最重要、最直接、最普遍、最快捷的农业增产措施［2］。目前关于测土配方施肥的研究多集中于由于盲目施肥而造成的成本增加、效益降低、农产品品质下降、土壤肥力衰退与环境污染等方面。张智等［11］研究表明，稻田优化施肥能提高氮肥利用率，减少氮素损失和温室气体的排放，控制磷肥总量，从而有效地避免土壤磷素残留带来的污染风险；赵卫星等［12］研究显示，配方施肥可有效降低西瓜硝酸盐含量，提高维生素C含量和含糖量，有效培肥地力，维持土壤持续生产力；张家宏等［13］研究表明，配方肥能够明显改善夏季蔬菜的农艺性状和经济性状。本研究中，优化施肥（OF）量要高于基地习惯施肥（CF）量，提高了肥料投入成本，但合理的养分配比和科学的施肥安排显著促进菠菜生长，保证了植株对养分的吸收，植株长势健壮、叶片肥厚、叶片数增加，显著提高菠菜产量，最终经济效益明显优于习惯施肥处理，且较农民习惯施肥显著降低了菠菜亚硝酸盐含量，更有利于保障食品安全。

高效土壤养分测试技术包含有100多种植物进行测土推荐施肥的推荐施肥模型。该技术在我国的华北和西北地区使用相对较多，在江南地区推广应用较少。本研究仅在浙江地区对菠菜进行了优化施肥效果测试，后续仍有必要在华南地区开展多作物多地区的土壤养分测定与推荐施肥工作，以便为大面积实地推广提供必要的支持与参考。

［1］石元亮，王玲莉，刘世彬，等.中国化学肥料发展及其对农业的作用［J］.土壤学报，2008，45（5）：852-864.

［2］杨青林，桑利民，孙吉茹，等.我国肥料利用现状及提高化肥利用率的方法［J］.山西农业科学，2011，39（7）：690-692.

［3］蒋丽萍，陈雄鹰，张杨珠.我国蔬菜测土配方施肥的研究进展［J］.河北农业科学，2009，13（3）：64-67.

［4］黄德明.十年来我国测土施肥的进展［J］.植物营养与肥料学报，2003，9（4）：495-499.

［5］戢林，张锡洲，李廷轩.基于“3414”试验的川中丘陵区水稻测土配方施肥指标体系构建［J］.中国农业科学，2011，44（1）：84-92.

［6］陈锋.利用“3414”试验建立水稻施肥模型［J］.浙江农业科学，2011（3）：559-560.

［7］孙义祥，郭跃升，于舜章，等.应用“3414”试验建立冬小麦测土配方施肥指标体系［J］.植物营养与肥料学报，2009，15（1）：197-203.

［8］杨俐苹，白由路，王贺，等.测土配方施肥指标体系建立中“3414”试验方案应用探讨：以内蒙古海拉尔地区油菜“3414”试验为例［J］.植物营养与肥料学报，2011，17（4）：1018-1023.

［9］胡建军，温学飞，张宏，等.基于“3414”模型对宁夏盐池县马铃薯氮磷钾效应的研究［J］.中国农学通报，2011，27（15）：90-96.

［10］金继运，白由路，杨俐平，等.高效土壤养分测试技术与设备［M］.北京：中国农业出版社，2006.

［11］张智，李小坤，丛日环，等.稻田优化施肥效果与氮、磷环境效益评价［J］.中国农业科学，2016，49（5）：906-915.