黄欣莉，张小帅，岑剑涛

(张家口市农业高效节水研究所，河北 张家口 076450)

0 引言

近年来，张家口市凭借得天独厚的农业资源禀赋和优越的环京津区位优势，蔬菜产业取得了长足发展，以高原菜、冷凉菜、错季菜为标志的张家口蔬菜的知名度和美誉度不断提升，蔬菜产业已成为全市4大优势产业之一，成为名副其实的主导产业[1]。蔬菜作物具有生长期短、需肥量高的特点，实际生产中，往往通过大量施肥来获得高产[2]。当施用化肥超过土壤保持能力时，多余的肥料便会通过扩散迁移到周围土壤、水中，形成农业面源污染[3]。有研究表明，植物生物产量随灌水量和施肥量的增加而增加，但水肥过量，经济产量增加不明显，经济系数降低[4-5]。大白菜作为一种广泛栽培和食用的叶菜类蔬菜，是人们日常获得维生素、蛋白质、氨基酸、糖分和矿物质等多种有机和无机营养物的重要来源。冀北地区夏季气候冷凉、光照充足，适宜耐寒叶菜类蔬菜生产，年种植蔬菜逾6.7万hm2(100万亩)。张家口坝上地区是京津及南方市场夏季蔬菜的重要产区，仅张家口张北县、尚义县、崇礼县、沽源县、康宝县的错季白菜种植面积即达1.7万hm2(25万亩)[6]。在种植过程中，为了追求更大的经济效益，过度施用化肥，不仅产量没有提高，而且品质也随之下降。2017年开展了大白菜蒸散量试验，在获得大白菜不同生育时期需水量基础上，分别于2018年、2019年开展大白菜露地水肥试验，探究不同灌溉定额、施肥量对大白菜产量及品质的影响[7]。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验在河北省张家口市农业高效节水研究所试验田(114°68′E、41°21′N)开展，海拔高度1 450 m，属于内蒙古牧区与华北农区交错地带的典型代表区域。主要气候特征：属寒温带半干旱大陆性季风气候，年平均气温5.7 ℃，年平均降水量431.3 mm，作物生长旺盛的6—9月降水占全年的72.4%。年蒸发量1 846 mm，年日照时间2 800～3 100 h，无霜期110～126 d。试验土壤为农牧交错地带典型的栗钙土，呈微偏碱性，0～60 cm土层干容重为1.45～1.64 g/cm3。

1.2 试验材料

供试材料为当地主要种植品种，2018年为“CR鼎盛”，2019年为“玲珑黄012”。4月中下旬育苗，5月下旬定植。“CR鼎盛”株行距35 cm×30 cm，种植密度55 500株/hm2。“玲珑黄012”株行距45 cm×30 cm，栽培密度43 500株/hm2。

1.3 试验设计

2017年采用大型蒸渗仪开展了大白菜不同灌溉方式下的耗水规律研究，在此基础上，2018年开展了不同水肥组合对大白菜产量和品质的影响研究，2019年开展了充分灌溉条件下不同施肥量对大白菜产量和品质的影响研究。

2018年试验设置灌溉与施肥2个因素，依据大白菜各生育时期的需水量并结合当地气象条件，灌溉水量设3个水平，分别以W1、W2和W3表示，全生育期灌溉5次，每次灌水定额分别210、180和150 m3/hm2。施肥量设置3个水平(100%、85%、70%)，分别以F1、F2和F3表示，全生育期追肥5次，莲座期2次，结球期3次。F1施肥量为全生育期追肥510 kg/hm2，生育期内N∶P2O5∶K2O施用比例为18.06∶10.43∶24.87。不同水肥组合方式如表1所示。

表1 2018年大白菜大田试验不同水肥组合Tab.1 Different combinations of water and fertilizer in Chinese cabbage field experiment in 2018

2019年露地大白菜全生育期灌溉次数为7次，苗期2次，莲座期2次，结球期3次，每次灌水定额180 mm3/hm2。施肥量设置4个水平(100%、85%、70%、55%)，分别以F1、F2、F3、F4表示，全生育期追肥5次，莲座期2次，结球期3次。F1全生育期施肥量为660 kg/hm2，全生育期内N∶P2O5∶K2O施用比例为25.73∶16.13∶27.48。

1.4 测定指标

产量测定：大白菜成熟后，每个试验小区采用“五点法”取样，每个点取4株，共20株，测定毛菜、净菜产量，分别对各处理进行统计分析，作为该处理的产量值。

品质测定：大白菜收获后，每个试验小区分别取样测定大白菜植株内硝酸盐、维生素C、可溶性固形物及可溶性糖。

水分利用效率(WUE)参考ATI等[8]给定公式计算。

1.5 数据分析

采用Excel2003和DPS7.05进行数据处理与统计分析，多重比较法采用LSD法。

2 结果与分析

2.1 施肥量对产量及水分生产率的影响

根据文献[7]的试验结果，膜下滴灌条件下大白菜全生育期需水量为214.76 mm，幼苗期、莲座期与结球期模比系数分别为6.87%、34.25%、58.88%。以当地种植农户水肥管理水平为对照组CK，全生育期灌水量为1 680 m3/hm2，全生育期施肥量为900 kg/hm2。不同施肥量条件下大白菜产量与水分生产率如图1所示，结果表明，不同施肥量条件下产量和水分生产率变化规律相同，均随着施肥量的增加先升高后降低。相同灌溉条件下，F1处理产量和水分生产率最高，相较于文献[7]的产量和水分生产率分别提高37.3%和17.2%；与CK相比，在节水25%、节肥26.7%的基础上，产量和水分生产率分别提高了23.1%和40.1%。与F1相比，F2、F3、F4施肥量分别减少15%、30%和45%，产量分别下降7.2%、12.3%和15.9%，水分生产率分别下降6.9%、8.9%和11.8%。

图1 不同施肥量条件下大白菜产量及水分生产率Fig.1 Yield and water productivity of Chinese cabbage under different fertilization rates

2.2 不同水肥处理对硝酸盐含量的影响

不同水肥条件下大白菜硝酸盐含量如图2所示。同一灌溉定额条件下，硝酸盐含量随着施肥量的减少而降低。相较于F1，F2与F3施肥量分别减15%和30%，灌溉定额为1 050 mm/hm2(W1)时，硝酸盐含量分别降低25.1%和27.2%；灌溉定额为900 mm/hm2(W2)时，硝酸盐含量分别降低15%和48.4%；灌溉定额为750 mm/hm2(W3)时，硝酸盐含量分别降低14.1%和31.6%。另外，施肥量相同条件下，不同灌溉定额处理大白菜硝酸盐含量差异不显著。方差分析结果表明，施肥量对大白菜硝酸盐含量影响极显著(P肥=1.63E-8<0.01)，灌水量对硝酸盐含量的影响不显著(P水=0.20>0.05)。

2.3 不同水肥处理对可溶性总糖含量的影响

不同水肥条件下大白菜可溶性总糖含量如图3所示。同一灌溉水平下，随着施肥量增加，可溶性总糖含量增加，当灌溉定额为1 050 mm/hm2(W1)时，相较于F1，F2与F3施肥量分别减少15%和30%，大白菜可溶性总糖含量分别下降3%和19.4%。施肥量相同条件下，大白菜可溶性总糖含量略有差异。方差分析结果表明，灌水量对大白菜可溶性总糖含量差异不显著(P水=0.33>0.05)，施肥量对大白菜可溶性总糖含量影响显著(P肥=0.035<0.05)。

2.4 不同水肥处理对可溶性固形物的影响

不同水肥条件下大白菜可溶性固形物含量如图4所示。不同水肥条件下，大白菜可溶性固形物含量略有差异，但方差分析表明，不同灌水水平、施肥水平及其交互作用处理下的大白菜可溶性固形物差异不显著(P水=0.33>0.05，P肥=0.46>0.05，P水×肥=0.08>0.05)。

图4 不同水肥条件对大白菜可溶性固形物的影响Fig.4 Effects of different water and fertilizer conditions on soluble solids in Chinese cabbage

2.5 不同水肥处理对维生素C含量的影响

不同水肥条件下大白菜维生素C含量如图5所示。不同灌水、施肥处理及交互作用对大白菜维生素C含量有显著影响(P水=0.001 9<0.05，P肥=0.018 6<0.05，P水×肥=0.014 1<0.05)。相较于F1，F2与F3施肥量分别减少15%和30%，当灌水定额为1 050 mm/hm2(W1)时，维生素C含量分别增加8.5%和8.8%；当灌水定额为900 mm/hm2(W2)时，维生素C含量分别增加23.5%和30%；当灌溉定额为750 mm/hm2(W3)，维生素C含量分别降低3.8%和6.2%。中高灌水水平下，维生素C含量随着施肥量的增加而减小；低灌水水平下，维生素C的含量随着施肥量的增加而增加。因此，水分供应充足，施肥量过多时，不利于大白菜维生素C的累积。

图5 不同水肥条件对大白菜维生素C含量的影响Fig.5 Effects of different water and fertilizer conditions on vitamin C content in Chinese cabbage

3 结论

连续3年于张家口市农业高效节水研究所开展了大白菜灌溉试验，在2017年大白菜蒸散试验基础上，继而就水肥对大白菜产量及品质进行了试验研究，得到如下结论[7]。

(1)2019年试验结果表明，随着施肥量的增加，产量和水分生产率先增加后降低。F1处理产量和水分生产率最高，与当地农户普遍采用的肥水管理模式相比，肥料减少26.7%，产量增加23.1%，水分生产率增加40.1%。

(2)同一灌溉定额条件下，硝酸盐含量随着施肥量的减少而降低；施肥量相同条件下，不同灌溉定额处理大白菜硝酸盐含量差异不显著；施肥量对大白菜硝酸盐含量影响极显著，随着施肥量增加，大白菜硝酸盐含量增加，呈正相关关系。

(3)施肥量对可溶性糖含量影响显著，随着施肥量降低，可溶性糖含量下降。施肥量对可溶性固形物含量影响不显著。

(4)不同灌水、施肥处理及交互作用对大白菜维生素C含量有显著影响。中高灌溉水平下，维生素C含量随着施肥量的增加而减小；低灌水水平下，维生素C的含量随着施肥量的增加而增加。

综合水肥对产量、水分生产率及品质指标的影响，在研究区域内，大白菜全生育期适宜的灌溉定额为1 100～1 300 mm/hm2，施肥量为450～550 kg/hm2，使大白菜维生素C含量较高，硝酸盐含量较低，保证产量为95～11 t/hm2，水分生产率为380～450 kg/(hm2·mm)。