设施韭菜减氮增产增效潜力研究

王娟娟 马云 高亚娟 纪燕 盛海君 钱晓晴 王桂良

摘要 在全面診断土壤养分平衡状况的基础上，通过适量推荐所缺养分元素肥料的施用，探索减氮对设施韭菜生长、产量及品质的影响。在适量底施无氮配方肥的基础上，设置常规施氮（T1）、减氮25%（T2）、减氮50%（T3）、减氮75%（T4）和减氮100%（T5）5个施氮处理，另外设置完全不施肥对照（T0），观测韭菜生长形态、生理、产量与品质指标。结果表明，适当控制氮肥施用有利于韭菜作物生长形态、生理指标的优化。在减氮75%以内，韭菜株高、茎宽、叶宽、叶绿素含量等形态、生理指标均未受到明显不良影响，减氮50%时韭菜产量最高，减氮100%处理韭菜产量有所下降，但仍显著高于完全不施肥对照。减氮处理显著降低韭菜体内硝酸盐含量，以减氮50%和75% 2个处理效果最为明显。韭菜VC含量随减氮比例提高呈先增后降趋势，以减氮50%处理最高。减氮处理可提高植株可溶性糖含量，当减氮比例达75%时，韭菜体内可溶性糖含量最高。减氮使韭菜体内可溶性蛋白含量略有降低，粗纤维含量略有提高。在测土配方施肥的基础上适当减少氮肥施用有利于提高韭菜产值和净效益，减氮50%、75% 2个处理的增产率分别为8.26%、1.60%，对应的增收率分别为8.35%、1.61%。综合上述各项指标及生态环境因素，相似生产条件下推荐测土配方平衡施肥和减氮50%～75%。

关键词 设施栽培;韭菜;减氮;增产增效

中图分类号 S 633.3  文献标识码 A  文章编号 0517-6611（2021）23-0171-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.23.048

Study on Potential of Reducing Nitrogen and Increasing Yield and Efficiency of Protected Leek

WANG  Juan-juan1，2， MA Yun2，3， GAO Ya-juan1 et al

（1.Yangzhou Hongshuo Environmental and Bioengineering Research Co.， Ltd.，Yangzhou， Jiangsu 225000;2. School of Environmental Science and Engineering， Yangzhou University， Yangzhou， Jiangsu 225127;3. Institute of Soil Health， Yangzhou University， Yangzhou， Jiangsu  225127）

Abstract On the basis of comprehensive diagnosis of soil nutrient balance， this experiment explored the effect of nitrogen reduction on the growth， yield and quality of leek in protected facilities by properly recommending the application of fertilizers lacking nutrient elements. In this experiment， on the basis of proper basal application of nitrogen-free formula fertilizer， five treatments of conventional nitrogen application （T1）， 25% nitrogen reduction （T2）， 50% nitrogen reduction （T3）， 75% nitrogen reduction （T4） and 100% nitrogen reduction （T5） were set， and a control （T0） without fertilizer was set to observe the growth morphology， physiology， yield and quality of leek. The results showed that  appropriate control of nitrogen fertilizer application was beneficial to the optimization of growth morphology and physiological indexes of leek crops. Within 75% nitrogen reduction， the morphological and physiological indexes of leek such as plant height， stem width， leaf width and chlorophyll content were not significantly affected. When nitrogen reduction was 50%， the yield of leek was the highest. When nitrogen reduction was 100%， the yield of leek declined， but it was still significantly higher than the control without fertilization. Nitrogen reduction treatment significantly reduced nitrate content in leek， with nitrogen reduction of 50% and 75% being the most obvious. The VC content of leek increased first and then decreased with the increase of nitrogen reduction ratio， and the highest value was found in 50% nitrogen reduction treatment. Nitrogen reduction treatment could increase the soluble sugar content of plants， and when the nitrogen reduction ratio reached 75%， the soluble sugar content in leek was the highest. Nitrogen reduction slightly reduced soluble protein content and increased crude fiber content in leek. Appropriate reduction of nitrogen fertilizer application on the basis of soil testing and formula fertilization could improve the yield and net benefit of leek. The yield increase rates of 50% and 75% nitrogen reduction treatments were 8.26% and 1.60%， and the corresponding income increase rates were 8.35% and 1.61%， respectively. Based on the above indicators and ecological environment factors， balance fertilization and nitrogen reduction by 50%-75% is recommended in practice.

Key words Protected cultivation;Leek;Nitrogen reduction;Increasing production and efficiency

基金项目 扬州市重点研发计划（YZ2019070）;扬州大学研究生教育教学改革与实践课题（JGLX2021_009）;江苏现代农业产业技术体系建设项目（JATS〔2019〕459）。

作者简介 王娟娟（1979—），女，江苏泗洪人，副教授，博士，从事农业资源利用与环境保护研究。

通信作者，教授，博士，从事土壤健康管理與农业绿色发展研究。

收稿日期 2021-07-29

设施蔬菜以其高产、高效为显著特征，在我国不少地区发展非常迅速[1-2]。江苏省设施蔬菜栽培播种面积已达20%左右，在不少地方成为农民的主要收入来源[3]。设施蔬菜生长速度快、复种指数高、肥料用量大、施肥结构不合理，往往导致土壤多种障碍因子的出现，如土壤养分平衡性差、次生盐渍化、酸化，尤其是硝酸盐积聚等[4-6]。土壤障碍因子不仅影响蔬菜产量与品质[7]，还引起肥料利用率降低与环境污染负荷增大等问题，严重影响设施蔬菜发展与菜农种菜的积极性[8]。

在设施土壤各种障碍因子中，土壤养分失衡是设施蔬菜栽培中最常见的障碍因素。作为蔬菜作物和土壤微生物生长所必需的主要营养元素，氮素施用往往成为设施蔬菜增产的决定性措施。为了满足设施蔬菜的快速生长，一般投入较多的氮素肥料，部分场合下不但没有起到增产作用，反而造成作物产量和品质的降低，并引起周边水体硝酸盐污染[8-10]。

过量施用氮肥而忽视中微量元素施肥是造成土壤养分严重失衡和土壤氮素污染的重要原因，施肥对土壤养分平衡性及氮素污染的影响，主要取决于肥料施用的结构与水平，合理的土壤养分管理对维持作物产量和环境质量至关重要[11-13]。设施蔬菜生产中普遍重视氮肥施用，而忽略其他营养元素尤其是中微量元素肥料的施用，加上不同作物品种对养分元素的选择性吸收差异，很容易导致土壤中某些营养元素大量累积，而另外一些元素严重缺乏[8，14-15]。研究表明，合理施肥不仅可以提高蔬菜作物产量，而且可以有效改善土壤肥力性状[16-17]。设施栽培蔬菜土壤养分管理应因菜、因土而异。研究设施土壤养分结构平衡性、合理推荐施肥，对于促进设施蔬菜产业发展、增加菜农收益具有积极意义。

韭菜（Allium tuberosum Rottlerspreng）是一种多年生宿根蔬菜，营养极其丰富，为长江中下游地区最常见的蔬菜作物种类之一。设施韭菜种植简单，上市灵活，效益较好，近年来发展迅速。为了追求连续高产，多数菜农在种植过程中大量施用无机氮肥和复合肥，韭菜产量与品质不仅没有提高，还加快了土壤中养分结构平衡性破坏，进而引发土壤次生盐渍化、酸化、污染等问题[18-20]。笔者以扬州市典型设施韭菜为研究对象，在平衡施肥改善土壤养分结构的基础上，以常规施氮为对照，设置不同减氮处理，观测其对韭菜产量、品质指标的影响，探寻本地设施韭菜的减氮潜力。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验区位于江苏省扬州市广陵区沙头镇扬州淮扬蔬菜基地。试验点地处长江与京杭大运河交汇处的沿江平原。

1.2 试验材料与处理设计

供试作物为本地主栽品种“平丰10号”韭菜。试验点土壤为砂壤土，中度次生盐渍化。部分化学性质见表1。

根据土壤有效养分测定结果，试验点土壤pH偏低、电导率偏高，土壤氮、磷、镁、硫、铁、锰、铜有效含量均达到1级水平，有效钙含量达到2级水平，有效钾、钼含量为3级，有效锌、硼含量为4级。对有效养分含量处于2、3、4级水平的元素进行施肥补充，以氯化钾、氯化钙、七水硫酸锌、硼砂和钼酸铵用量分别为200、700、20、30和0.3 kg/hm2作为底肥施用。在此基础上，共设5个施氮处理，另加1个完全不施肥的空白试验。各处理重复3次，小区面积20 m2。所施氮肥为尿素，含氮量为46%。其他肥水管理措施均保持与一般生产习惯相同。

处理①：施用300 kg/hm2尿素（常规施氮，T1）;处理②：225 kg/hm2尿素（减氮25%，T2）;处理③：150 kg/hm2尿素（减氮50%，T3）;处理④：75 kg/hm2尿素（减氮75%，T4）;处理⑤：0 kg/hm2尿素（减氮100%，T5）。空白：不施用任何肥料（T0）。

1.3 样品采集与测定

在作物种植前和收获后对试验地土壤进行多点混合样品的采集，测定土壤基本化学性状，包括土壤pH、有机质及土壤有效氮、磷、钾等养分，测定方法参照鲍士旦[21]《土壤农化分析》。

于作物收获期，对各小区进行割方测产，同时测定株高、茎宽、叶宽等形态指标。取鲜样适量，去除泥土杂质，测定硝酸根、叶绿素、胡萝卜素、可溶性糖、可溶性蛋白、维生素C、粗纤维含量等生理指标和品质指标。硝酸盐含量采用紫外分光光度法测定，叶绿素含量采用三波长检测法[22]测定。VC采用紫外快速测定法[23]测定，可溶性糖采用蒽酮比色法[24]测定，可溶性蛋白采用考马斯亮蓝法[23]测定，粗纤维采用酸碱洗涤法[25]测定。

1.4 数据统计与分析

采用Excel作图，并对试验数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 减氮处理对韭菜生长指标及产量的影响

韭菜株高和茎宽受减氮处理的影响见图1、2。从图1、2可以看出，随着施肥减氮比例的提高，韭菜株高呈先增加后减少的趋势，其中减氮50%以内的3个处理韭菜株高相差很小，减氮75%的处理株高开始下降，减氮100%的处理株高显著下降，但仍大于完全不施肥（T0）处理。常规施肥（T1）处理韭菜株高也显著高于减氮100%处理和完全不施肥（T0）处理。减氮处理对茎宽的影响趋势与株高相似，同样以减氮50%以内影响很小，减氮100%的处理茎宽显著下降。

韭菜叶宽受减氮处理的影响见图3。从图3可以看出，减少氮肥用量在一定范围内对韭菜叶宽几乎没有影响，减氮比例达75%及以上时韭菜叶宽才开始有下降趋势。完全不施肥处理韭菜叶宽最小。韭菜叶片叶绿素含量受减氮处理的影响见图4。从图4可以看出，随着减氮比例的提高，韭菜叶片叶绿素含量呈下降趋势，与常规施氮处理相比，减氮100%处理的韭菜叶片叶绿素含量下降显著。

韭菜鲜重受减氮处理的影响见图5。从图5可以看出，随着减氮比例的提高，韭菜产量表现出先升后降的趋势，除减氮100%处理外，其他减氮处理对韭菜鲜重无显著影响。减氮100%处理时韭菜鲜重较减氮50%时显著下降。即使在土壤中大量存在硝酸盐的情况下，如果完全不施铵态氮肥，则仍可能显著降低韭菜产量。

2.2 减氮处理对韭菜安全品质指标的影响

韭菜体内硝酸盐含量受减氮处理的影响见图6。由图6可知，与常规施氮处理相比，减氮处理显著降低了韭菜体内硝酸盐含量。以减氮50%和减氮75%这2个处理硝酸盐含量下降最多。减氮处理对韭菜VC含量的影响见图7。由图7可知，与常规施氮处理相比，减氮处理均显著增加了韭菜VC含量，尤其是以减氮50%处理韭菜的VC含量最高。

韭菜体内可溶性糖含量受减氮处理的影响见图8。由图8可知，与常规施肥处理相比，减氮处理均提高了韭菜可溶性糖含量，这与VC测定结果类似。可溶性糖与减氮比例呈正相关。当减氮比例达75%时，韭菜体内可溶性糖含量最高。可见氮素供应过多不利于可溶性糖的积累。韭菜体内可溶性蛋白含量受减氮处理的影响见圖9。由图9可知，与常规施肥处理相比，随着减氮比例的提高韭菜体内可溶性蛋白含量不断下降。

韭菜粗纤维含量受减氮处理的影响见图10。从图10可以看出，随着减氮比例的提高，韭菜的粗纤维含量不断提高。韭菜纤维能促进胃肠蠕动，帮助消化。而减少氮素施用则有利于这一品质的提高。

2.3 减氮节本增效作用分析

按照韭菜市场批发价和肥料零售价进行产值效益计算，结果见表2。由表2可知，除减氮100%处理外，减氮处理均在一定程度上增加了韭菜产量。以减氮50%处理的韭菜产量最高，达56.33 t/hm2，与其相对应的产值达168 993.33元/hm2。与常规施肥处理相比，增产率达8.26%，增收率达8.35%。减氮25%和减氮75%这2个处理较常规施肥分别增产4.94%和1.60%。仅施不含氮的平衡肥比完全不施肥增产22.39%。减氮50%和减氮75%这2个处理的节本增收率分别为4.99%和1.61%。综合考虑经济效益与环境效益，推荐在施用平衡肥的前提下减氮50%～75%为宜。

3 结论与讨论

3.1 讨论

试验中观察到，尽管土壤中含有大量的硝态氮，然而不施氮肥仍造成减产。即仅靠硝态氮作为氮源，并不能满足韭菜高产的氮素营养需求。适当提高铵态氮/硝态氮比例，有利于韭菜生长和产量的提升。前人利用水培试验证实了硝态氮/铵态氮比例为50∶50～75∶25更有利于韭菜生长[26]。解决过多施用氮素等肥料的途径除直接减少施肥量外，推荐施用缓释肥料也是可行的方法，缓释肥料可以降低土壤溶液中养分的绝对浓度，还可以较长时间维持土壤养分浓度处于合适范围，并减少氮肥施用对环境质量的负面影响[27-28]。

根据植物必需营养元素的最小养分律和不可代替理论，加强平衡施肥，不仅可以直接改善作物生长，提高作物产量和作物对土壤肥料养分尤其是氮素养分的利用率，还可以通过改善土壤微生物学特征和土壤生态系统服务功能，提升土壤健康水平。在设施栽培土壤上推荐测土配方施肥技术时不仅要关注氮磷钾三要素，还要密切注意其他营养元素的丰欠，如果存在其他最小养分元素，则应根据目标作物产量优先加以补充，以确保作物对氮磷钾等养分元素的高效利用。

3.2 结论

（1）测土配方施肥和适量减氮能显著促进设施韭菜生长，提高韭菜株高、茎宽、叶宽和鲜重产量。

（2）适量减氮处理显著降低韭菜体内硝酸盐含量，显著提高韭菜VC、可溶性糖含量，对韭菜体内可溶性蛋白、粗纤维含量也略有提高。

（3）在测土配方施肥的基础上适当减少氮肥施用更有利于提高设施韭菜产值和净效益。

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