不同磷水平設施菜田上結球生菜的適宜施磷量推薦研究

劉瑜，閆實，趙凱麗，于躍躍，韓寶，張靜，郭寧

（1北京市耕地建設保護中心，北京 100101；2房山區種植業技術推廣站，北京 102401；3北京市順義區農業科學研究所，北京 101399）

0 引言

磷是作物生長發育、產量和品質形成必不可少的大量元素之一[1-2]，菜田土壤有效磷含量必須保持在適當水平才能滿足作物生長需求。在中國設施農業生產中，不合理施用磷肥的現象普遍存在，長期過量施用磷肥會導致資源浪費、降低收益和存在環境污染的風險[3-5]。京郊設施菜田存在有機肥和化肥施用量高，磷肥在土壤中累積量大的問題。2021 年長期定位監測53個設施菜田監測點數據表明，京郊設施菜田土壤速效磷含量加權平均值為237.7 mg/kg，處于高肥力等級，磷素存在較高的淋溶損失風險。劉建玲等[6]對北方一般耕地和蔬菜保護地土壤磷素狀況進行研究，結果表明蔬菜保護地土壤全磷、無機磷、有機磷、Olsen-P的平均含量是一般耕地土壤的2.7～14.0倍。過量施用磷肥會使聚集于土壤表層的磷素，隨著淋洗、入滲等遷移到下層土壤，造成利用率降低[7-8]。通過對茼蒿、花椰菜等研究發現，合理磷肥用量可以提高作物產量、降低硝酸鹽含量，提高作物品質[9-10]。

高效、合理利用磷肥，減少磷肥投入，提高經濟效益，降低對環境的污染，是科學研究的重點。目前，京郊設施菜田上的磷肥施用大多以經驗為主，缺少對不同磷水平土壤施磷量的差異的研究。因此，該研究選取京郊高、中、低3 種磷水平土壤，以結球生菜為試驗材料，研究不同施磷量對蔬菜產量、品質、土壤養分狀況和磷素農學效率的影響，以期為京郊科學精準施肥提供數據支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2022年分別在順義蔬之家、通州永盛園和房山弘科農場基地開展，結球生菜品種為‘射手101’。各試驗點的栽培方式均為小高壟栽培，壟高15 cm、壟寬35 cm，株行距30 cm×30 cm。秋茬栽培9 月初定植，10月底收獲。各試驗點基礎理化性狀見表1。

表1 各試驗點供試土壤基礎理化性狀

1.2 試驗設計

結球生菜施肥采用測土配方施肥技術，根據秋茬目標產量確定氮磷鉀需求量，氮素依據供應目標值法、磷素和鉀素推薦施肥量依據土壤肥力分級和作物養分帶走量“衡量監控”方法[11]。試驗中設施結球生菜按照目標產量6.0 t/hm2計算，各處理N 和K2O 投入量分別為150.15 kg/hm2和141.66 kg/hm2；根據養分需求規律確定磷素(P2O5)需求量為91.35 kg/hm2，根據試驗地土壤肥力高低情況，依據作物磷素需求量0.4～1.2倍設計磷肥推薦量。

本試驗選取高中低3 種不同磷素水平的設施土壤，設置5 個施磷水平（以P2O5計），每個處理3 次重復。P0：對照，不施磷肥，P1：36.54 kg/hm2（磷需求量0.4倍），P2：54.91 kg/hm2（磷需求量0.6倍），P3：91.35 kg/hm2（磷需求量1.0 倍），P4：109.62 kg/hm2（磷需求量1.2倍）。各處理氮鉀肥用量一致。氮肥為尿素(N≥46%)，基追比3:7，磷肥底肥為過磷酸鈣(P2O5≥14%)、追肥為磷酸二銨(P2O5≥51.5%、K2O≥34%)，基追比4:6，鉀肥為硫酸鉀(K2O≥52%)，基追比3:7。各處理均布施用有機肥，田間其他管理措施均一致。

1.3 測定指標與測定方法

土壤測定：采用重鉻酸鉀外加熱法測定土壤有機質，采用堿解擴散法測定堿解氮，采用0.5 mol/L NaHCO3鉬銻抗比色法測定有效磷，采用火焰光度計法測定速效鉀，采用電極電位法測定pH，水土比為5:1，交換性鈣采用乙酸銨溶液交換法測定。植株測定：采用高效液相色譜法測定植株維生素C，采用離子色譜法測定硝酸鹽。磷肥農學利用率采用公式(1)計算。

1.4 數據處理

采用Microsoft Excel 2013和SASS8.1軟件分析數據，對不同處理之間生菜產量、品質和土壤數據進行單因素方差分析。

2 結果與分析

2.1 不同處理對結球生菜經濟產量的影響

由表2 可以看出，高磷和中磷設施菜田結球生菜的經濟產量高于低磷土壤，具體表現為高磷菜田＞中磷菜田＞低磷菜田。中磷和低磷菜田上施用磷素處理均顯著高于未施磷(P0)處理，高磷菜田施用磷素后與未施磷(P0)處理差異不顯著。不同磷水平的設施菜田施用不同量磷肥，高磷菜田P1處理產量最高，但與其他處理間差異不顯著，表明高磷土壤不施磷肥或者低量磷肥即可保持穩產；中磷菜田隨著施磷量的增加呈現先升高后降低的趨勢，P2處理結球生菜產量最高，為34145.55 kg/hm2，表明中磷土壤下施磷量要適當增加；低磷菜田隨著施磷量的增加，生菜產量呈現上升的趨勢，P3處理產量最高，較P1處理顯著增產15.00%，但即使低磷設施菜田，磷素的本底值也較高，施磷量增加到P4后，產量反而會降低。

表2 試驗各處理結球生菜產量 kg/hm2

2.2 不同處理對結球生菜品質的影響

由圖1 可以看出，不同施磷量在不同磷水平菜田上表現存在差異。高磷菜田上不同磷施用量對生菜硝酸鹽含量影響不顯著；中磷和低磷菜田上隨著施磷量增加生菜硝酸鹽表現出先升高后降低的趨勢。中磷菜田P1處理硝酸鹽含量較P0處理增加22.48%，進一步提高施磷量，硝酸鹽含量下降。低磷菜田上P2處理硝酸鹽含量較P0處理增加4.72%，差異不顯著，進一步提高施磷量，硝酸鹽含量降低后又上升。

圖1 不同處理生菜硝酸鹽含量

圖2 可知，高磷和中磷菜田上表現為隨著施磷量增加，生菜維生素C含量下降，低磷菜田上表現為逐漸增加的趨勢。高磷菜田上P0處理維生素C 含量最高，顯著高于其他處理，其余施磷處理間差異不顯著。中磷菜田上P0、P1和P2處理維生素C 含量顯著高于其他兩個高施磷量處理，低磷菜田上P4處理維生素C 含量最高。

圖2 不同處理生菜維生素C含量

2.3 不同處理對土壤有效磷含量的影響

土壤有效磷是衡量土壤磷生物有效性的重要指標之一。由表3 可知，不同施磷量在不同磷水平土壤上表現不同。高磷菜田上不同磷施用量對土壤有效磷含量影響不顯著，相對于原始土壤，各處理有效磷含量略有下降，說明大量施磷在高磷土壤上有效磷的轉化率不高，易造成磷肥資源浪費。中磷菜田上不施磷和低施磷量的P0、P1和P2處理土壤有效磷含量較高，相對于原始土樣分別增加了15.68%、14.99%和17.59%，且顯著高于高磷處理，說明中磷土壤上少量施磷可以提高土壤中有效磷含量。低磷菜田上除P0處理較原始土樣有效磷含量降低，其余施磷處理，有效磷含量均顯著提高，說明低磷土壤上需要適當增施磷肥，以提高土壤中磷的生物有效性。

表3 不同處理土壤有效磷含量 mg/kg

2.4 不同處理的磷肥農學效率的影響

由表4可知，隨著土壤磷水平的提高，磷肥農學效率整體呈現逐漸降低的趨勢。不同施磷量處理的磷肥農學效率差異較大，但均隨施磷量的增加逐漸降低，且降低幅度在不同磷水平菜田上表現不同。高磷菜田上P1處理的最高，其余處理均顯著下降；中磷菜田上P2處理磷肥農學效率最高，分別較其他處理提高44.59、75.61、66.34 kg/kg；低磷菜田上施磷量越高，農學效率越低，P1和P2處理顯著高于P4處理。

表4 不同處理磷肥農學效率 kg/kg

3 結論與討論

適量施磷可以提高作物產量[12-14]。本研究表明，施磷較不施磷處理提高了結球生菜產量，3 個磷水平菜田P0處理產量均較低；P4處理未較其他處理產量顯著提高，說明適宜施磷量才能提高結球生菜產量，這與前人研究結果相同[15-17]。由于土壤肥力和施磷水平的差異，不同磷水平設施菜田上的適宜施磷量不同。高磷菜田上施磷量36.54 kg/hm2時結球生菜產量最高，中磷菜田上施磷量54.91 kg/hm2時結球生菜產量最高，低磷菜田上施磷量91.35 kg/hm2時結球生菜產量最高。

磷在能量、糖分代謝、酶促反應和光合作用等過程中起著重要的作用，對生菜品質有重要影響[18-19]。馮磊等[20]對大蒜的研究發現：隨著施磷量的增加，大蒜維生素C 含量呈先升高后下降的趨勢，適宜磷水平能夠提高鱗莖和蒜苔中Vc 含量，磷濃度低于或高于此值都不利于Vc 的合成與積累。李冬梅等[21]對黃瓜的試驗研究表明，果實維生素C 含量隨施磷量的增加呈現下降的趨勢，硝酸鹽含量則與之相反，隨施磷量的增加而增加。本研究表明生菜硝酸鹽和維生素C含量，受施磷量和土壤中磷含量雙重影響。高磷菜田土壤的磷含量較高，不同施磷量對生菜硝酸鹽和維生素C 影響不顯著；中磷和低磷菜田生菜品質受施磷量影響較大，表現為低磷菜田＞中磷菜田。因此，高磷菜田上不施磷肥或少施磷肥，中磷菜田配施中水平磷肥，低磷菜田配施高水平磷肥對提高生菜品質有顯著效果。

土壤有效磷是土壤磷素供應水平的重要指標。高磷菜田上土壤磷素處于盈余狀態，施用不同用量磷肥后，對其有效磷含量影響不大，中磷菜田上過量施用磷肥土壤有效磷含量下降，表明高磷土壤上施磷或者中磷土壤上過量施磷可能導致磷的吸附量增加，從而降低了有效磷累積量[22]；低磷菜田隨著施磷量增加，土壤有效磷含量呈現升高的趨勢，且相對于原始土壤，各處理有效磷含量均顯著增加，說明增施磷肥能擴大低磷土壤的有效磷庫。施磷量較高時，磷素農學效率隨施磷量的增加而下降，說明磷肥的過量施用是導致磷素農學效率下降的重要原因之一，不僅會造成資源浪費，而且對地下水體存在污染風險。

本研究中，就3種磷水平設施菜田而言，高磷菜田上土壤速效磷含量較高，過多施用磷素不但不會提高產量，而且還會降低土壤中有效態磷，因此需要減少施磷量，以避免過多施用造成磷素浪費；中磷菜田上適當增加施磷量，本試驗中54.91 kg/hm2為最佳用量，可以提高磷的吸收轉化率；低磷菜田上地力較低，土壤中磷素處于虧缺狀態，需要高施磷水平，以維持土壤中磷素動態平衡。因此不同磷水平菜田上因地制宜，合理施用磷肥，既能提高結球生菜產量和品質，又可以提高磷肥利用效率，實現經濟和生態效益雙贏。