李 智，樊福義，郭曉霞，黃春燕，任霄云，宮前恒，菅彩媛，田 露，張 強(qiáng)，蘇文斌

（1.內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院 特色作物研究所，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010031；2.烏蘭察布市農(nóng)牧業(yè)科學(xué)研究院，內(nèi)蒙古 集寧012000）

生產(chǎn)中施肥過量的現(xiàn)象比較普遍，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2013年我國氮肥用量達(dá)到2 390萬t[1]。面對作物生產(chǎn)中施肥過量的問題，如何減少施肥量，提高肥料利用率是近年來研究的焦點(diǎn)[2-5]。甜菜是我國北方重要的制糖原料，華北地區(qū)已成為甜菜種植面積最大的區(qū)域，2018年和2019年華北地區(qū)甜菜種植面積分別達(dá)到14.07萬hm2和13.67萬hm2。隨著甜菜種植面積不斷擴(kuò)大，生產(chǎn)中各種各樣的問題接踵而來，肥料施用量逐年增加，造成甜菜產(chǎn)量不斷下降[6-8]。費(fèi)聰?shù)萚9]研究表明，新疆由于肥料施用過量，導(dǎo)致甜菜含糖率由17.88%下降至14.56%左右。不同生態(tài)區(qū)域甜菜氮、磷和鉀肥的最適用量不同，李文等[10]研究表明，甜菜獲得最高產(chǎn)量和產(chǎn)糖量，每666.7 m2需施純N 14.90 kg、P2O514.54 kg、K2O 15.09 kg。張梅等[11]研究表明，施氮在120～160 kg/hm2有利于甜菜碳水化合物同化、轉(zhuǎn)化及積累代謝。黃春燕等[12]研究表明，內(nèi)蒙古膜下滴灌甜菜種植區(qū)域的鉀肥推薦量為180 kg/hm2。閆斌杰等[13]研究表明，甜菜施用萊姆佳專用肥1 125 kg/hm2，比常規(guī)施肥增產(chǎn)、增糖，純效益增加2 443.5元/hm2。在保證甜菜產(chǎn)量的前提下，如何減少肥料施用量，提高肥料利用效率，是甜菜生產(chǎn)中亟須解決的難題。

紙筒育苗是干旱冷涼地區(qū)甜菜保苗的一種重要措施，而苗床配施微生態(tài)制劑可以促進(jìn)甜菜根系的生長、培育壯苗，有利于大田中植株更好地利用土壤中養(yǎng)分，提高肥料的利用效率。因此，本研究通過苗床施用微生態(tài)制劑，研究減少化肥施用量對甜菜生長指標(biāo)及產(chǎn)量的影響，旨在為苗床施用微生態(tài)制劑，減少化肥施用量提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)用甜菜品種為IM1162。

1.2 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)在烏蘭察布市農(nóng)牧業(yè)科學(xué)研究院試驗(yàn)地進(jìn)行，氣候?qū)俦睖貛晒鸥咴箨懶詺夂?，風(fēng)多雨少，晝夜溫差大，年均氣溫為4.4℃，年均降水量384 mm，且多集中在7—8月上旬，無霜期120 d左右。土壤類型屬沙壤土，土壤養(yǎng)分狀況見表1。

表1 土壤養(yǎng)分狀況

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

大田移栽每公頃需要60 冊紙筒育苗，在甜菜紙筒育苗時，每60 冊統(tǒng)一施苗床微生態(tài)制劑30 kg，大田試驗(yàn)設(shè)5個減肥處理，施甜菜專用肥（總養(yǎng)分≥40%，N∶P∶K=12∶18∶15）分別為J5（750 kg/hm2）、J4（600 kg/hm2）、J3（450 kg/hm2）、J2（300 kg/hm2）和J1（0 kg/hm2），以常規(guī)施肥（900 kg/hm2）為對照（CK），4次重復(fù)，共24個小區(qū)，隨機(jī)排列，小區(qū)長10 m，寬6 m，小區(qū)面積60 m2，種植行距50 cm，株距25 cm，理論株數(shù)80 000株/hm2。采用紙筒育苗移栽栽培模式，甜菜專用肥料以基肥的形式一次性施入大田，灌溉采用滴灌的方式，田間管理方式與大田生產(chǎn)一致。

1.4 測定指標(biāo)

1.4.1 生長指標(biāo)的測定在甜菜葉叢快速生長期、塊根及糖分增長期、糖分積累期和收獲期，每個小區(qū)分別取5株甜菜，用卷尺測量植株株高；取大、中、小共10片葉，采用打孔稱重法測定葉面積指數(shù)；用電子秤分別稱量植株葉片、葉柄、青頭和塊根重量，并留500 g 鮮樣，帶回實(shí)驗(yàn)室用烘箱105℃殺青，80℃恒溫烘干，稱量單株干物質(zhì)量。

1.4.2 甜菜產(chǎn)量和產(chǎn)糖量的測定 甜菜收獲時，塊根采用一刀切的方法，用錘度計(jì)測定錘度值，產(chǎn)糖量/（kg/hm2）=產(chǎn)量（kg/hm2）×含糖率（%）；含糖率/%=錘度值×0.8。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用SAS 9.0 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用Microsoft Excel 2007 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 減量施肥對甜菜生長指標(biāo)的影響

由圖1可知，2年試驗(yàn)結(jié)果一致，甜菜生育期株高呈先增加后降低的趨勢，在塊根及糖分增長期株高達(dá)到最大值。在葉叢快速生長期和塊根及糖分增長期，甜菜株高隨施肥量的減少呈降低的趨勢，2019年處理J5、J4、J3、J2和J1株高分別比CK 低1.60、2.10、4.10、7.30、14.30 cm；在糖分積累期和收獲期，株高隨施肥量的減少呈先升高后降低的趨勢。這說明適當(dāng)減少施肥量，反而有利于甜菜后期株高的增加。

由圖2可知，甜菜生育期葉面積指數(shù)呈先增加后降低的趨勢，在塊根及糖分增長期達(dá)到最大值，且2018年不同減肥處理在這一時期差異明顯，主要原因可能是當(dāng)年這一時期降雨量較多。減量施肥葉面積指數(shù)隨施肥量的減少呈逐漸降低的趨勢，在糖分積累期和收獲期隨施肥量的減少葉面積指數(shù)降低幅度增加，有利于保持地上部和地下部“源-庫”平衡。

由圖3可知，甜菜生育期根冠比呈逐漸升高的趨勢，在塊根及糖分增長期根冠比顯著增加，這一時期，植株由地上部生長為主逐漸轉(zhuǎn)移到以地下部塊根增長及糖分積累為主。2019年在葉叢快速生長期處理J1、J2、J3、J4和J5分別比CK根冠比增加0.03、0.04、0.05、0.09和0.14，但在糖分積累期和收獲期，根冠比隨施肥量的減少呈先降低后增加的趨勢，合理的根冠比有利于甜菜獲得高產(chǎn)、高糖。

由圖4可知，甜菜單株干物質(zhì)量在整個生育期呈逐漸增加的趨勢。2019年在葉叢快速生長期處理J1、J2、J3、J4、J5和CK 單株干物質(zhì)增加量占收獲期單株干物質(zhì)量的30.17%、32.27%、25.27%、28.02%、28.10%和31.45%；在塊根及糖分增長期處理J1、J2、J3、J4、J5和CK 單株干物質(zhì)增加量占收獲期單株干物質(zhì)量的19.99%、19.51%、25.45%、24.55%、29.55%和24.10%；在糖分積累期處理J1、J2、J3、J4、J5和CK 單株干物質(zhì)增加量占收獲期單株干物質(zhì)量的20.92%、19.79%、20.33%、18.03%、12.97%和14.09%。處理J5與CK 相比，單株干物質(zhì)量不僅沒有減少，還有增加的趨勢。在塊根及糖分增長期處理J5 單株干物質(zhì)量顯著高于CK，在其他時期與CK差異不大。這表明施甜菜專用肥750 kg/hm2已經(jīng)滿足甜菜生長需求。

2.2 減量施肥對甜菜產(chǎn)量的影響

由表2可知，2019年與常規(guī)施肥（CK）相比，處理J1、J2和J3 產(chǎn)量顯著低于CK，分別比對照產(chǎn)量減少9.58%、6.41%和4.28%，而處理J5與CK差異不顯著，表明甜菜專用肥減量到450 kg/hm2或者更少，顯著影響甜菜產(chǎn)量。含糖率隨施肥量的減少呈逐漸升高的趨勢，處理J1、J2和J3 含糖率顯著高于CK，分別比CK 含糖率提高0.55、0.34和0.22度。處理J1和J2 產(chǎn)糖量顯著低于CK，分別比CK 產(chǎn)糖量低6.64%和4.55%，但處理J5與CK差異不顯著，表明甜菜專用肥減量到750 kg/hm2不僅不會減少產(chǎn)糖量，還有利于增加產(chǎn)糖量，2018年與2019年試驗(yàn)結(jié)果一致。

2.3 減量施肥對甜菜經(jīng)濟(jì)效益的影響

由表3可知，除去甜菜專用肥費(fèi)用，其他生產(chǎn)成本合計(jì)16 500元/hm2，2年減量施肥純收入都增加的只有處理J5，2018年比對照收入增加1.72%，2019年比對照收入增加2.81%，除2018年處理J3收入略有增加，其他減肥處理收入都降低。這說明與常規(guī)施肥相比，甜菜專用肥施用量減少150 kg/hm2，甜菜經(jīng)濟(jì)效益不僅不會降低反而提高了。

表3 甜菜經(jīng)濟(jì)效益分析

3 討論

甜菜微生態(tài)制劑是根據(jù)植物微生態(tài)學(xué)理論，選用防病促生芽孢桿菌、木霉菌等甜菜專用高效菌株，運(yùn)用現(xiàn)代微生物發(fā)酵技術(shù)加工制備而成的微生態(tài)制劑，主要通過菌株在甜菜根表、根際和體內(nèi)定植、繁殖和轉(zhuǎn)移，充分發(fā)揮菌株微生態(tài)調(diào)控功能，改良土壤的作用。李榮發(fā)等[14]研究表明，枯草芽孢桿菌與肥料配施能顯著增加夏玉米的干物質(zhì)積累量和產(chǎn)量，促進(jìn)肥料的吸收利用。課題組研究表明，紙筒育苗苗床微生態(tài)制劑30 kg/hm2甜菜產(chǎn)量最高，本研究在此基礎(chǔ)上，研究了減量施用甜菜專用肥對甜菜產(chǎn)量的影響。田立雙等[15]研究表明，高量施肥與減量施肥相比，N、P、K分別高出57.5%、61.9%和451.1%，但兩年玉米產(chǎn)量高量施肥僅比減量施肥增加了2.7%和0.5%，說明適當(dāng)減少施肥量不會對玉米產(chǎn)量產(chǎn)生顯著影響。李煥春等[16]研究表明，在河套灌區(qū)滴灌條件下，氮肥施用量減少12%～24%，玉米在不減產(chǎn)的前提下肥料利用率較高。張露萍等[17]研究表明，與常規(guī)施肥相比，施肥量減少20%棉花產(chǎn)量不會顯著下降，但地表徑流中養(yǎng)分含量顯著降低。合理施肥，有利于作物產(chǎn)量的提高[18]。

株高、葉面積指數(shù)和單株干物質(zhì)量是反映植株群體狀況的重要指標(biāo)，適當(dāng)增加株高、葉面積指數(shù)和單株干物質(zhì)量，有利于甜菜產(chǎn)量的提高[12]。有研究表明，葉面積指數(shù)在葉叢快速生長期大于7.37，在塊根及糖分增長期和糖分積累期分別為6.08～6.51和4.19～5.57時，甜菜可達(dá)到高產(chǎn)高糖[19]。本研究表明，甜菜株高、葉面積指數(shù)和單株干物質(zhì)量隨施肥量的減少而降低，但適當(dāng)減少施肥量，甜菜生育后期仍可保持較高的株高、葉面積指數(shù)和單株干物質(zhì)量。單株干物質(zhì)量與植株的產(chǎn)量直接相關(guān)，在塊根及糖分增長期，處理J5 單株干物質(zhì)增加量顯著高于常規(guī)施肥。根冠比是衡量甜菜地上部和地下部“源-庫”關(guān)系的重要指標(biāo)，合理的根冠比有利于甜菜獲得較高產(chǎn)量。張馨月等[20]研究表明，施氮顯著促進(jìn)玉米苗期植株生長與氮素吸收，降低根冠比。甜菜是以收獲塊根為主的，生育前期適當(dāng)減少根冠比，生育后期增加根冠比，有利于獲得高產(chǎn)、高糖。本研究表明，甜菜根冠比隨施肥量的減少呈先降低后增加的趨勢。

經(jīng)濟(jì)效益分析表明，與常規(guī)施肥相比，減少甜菜專用肥150 kg/hm2，兩年甜菜純收入分別增加了1.72%（2018年）和2.81%（2019年）。這說明施肥不是越多越好，要科學(xué)施肥，才能增加甜菜產(chǎn)量，從而獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益，并且在防控面源污染方面具有重要意義。

4 結(jié)論

在內(nèi)蒙古烏蘭察布市半干旱地區(qū)，甜菜紙筒育苗施苗床微生態(tài)制劑30 kg/hm2，配合專用肥750 kg/hm2，甜菜不僅產(chǎn)量最高，而且經(jīng)濟(jì)效益最高，與常規(guī)施肥相比，施肥量減少了16.7%。