黃欣莉，張小帥，岑劍濤

(張家口市農(nóng)業(yè)高效節(jié)水研究所，河北 張家口 076450)

0 引言

近年來，張家口市憑借得天獨厚的農(nóng)業(yè)資源稟賦和優(yōu)越的環(huán)京津區(qū)位優(yōu)勢，蔬菜產(chǎn)業(yè)取得了長足發(fā)展，以高原菜、冷涼菜、錯季菜為標志的張家口蔬菜的知名度和美譽度不斷提升，蔬菜產(chǎn)業(yè)已成為全市4大優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)之一，成為名副其實的主導產(chǎn)業(yè)[1]。蔬菜作物具有生長期短、需肥量高的特點，實際生產(chǎn)中，往往通過大量施肥來獲得高產(chǎn)[2]。當施用化肥超過土壤保持能力時，多余的肥料便會通過擴散遷移到周圍土壤、水中，形成農(nóng)業(yè)面源污染[3]。有研究表明，植物生物產(chǎn)量隨灌水量和施肥量的增加而增加，但水肥過量，經(jīng)濟產(chǎn)量增加不明顯，經(jīng)濟系數(shù)降低[4-5]。大白菜作為一種廣泛栽培和食用的葉菜類蔬菜，是人們?nèi)粘＋@得維生素、蛋白質(zhì)、氨基酸、糖分和礦物質(zhì)等多種有機和無機營養(yǎng)物的重要來源。冀北地區(qū)夏季氣候冷涼、光照充足，適宜耐寒葉菜類蔬菜生產(chǎn)，年種植蔬菜逾6.7萬hm2(100萬畝)。張家口壩上地區(qū)是京津及南方市場夏季蔬菜的重要產(chǎn)區(qū)，僅張家口張北縣、尚義縣、崇禮縣、沽源縣、康寶縣的錯季白菜種植面積即達1.7萬hm2(25萬畝)[6]。在種植過程中，為了追求更大的經(jīng)濟效益，過度施用化肥，不僅產(chǎn)量沒有提高，而且品質(zhì)也隨之下降。2017年開展了大白菜蒸散量試驗，在獲得大白菜不同生育時期需水量基礎(chǔ)上，分別于2018年、2019年開展大白菜露地水肥試驗，探究不同灌溉定額、施肥量對大白菜產(chǎn)量及品質(zhì)的影響[7]。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗在河北省張家口市農(nóng)業(yè)高效節(jié)水研究所試驗田(114°68′E、41°21′N)開展，海拔高度1 450 m，屬于內(nèi)蒙古牧區(qū)與華北農(nóng)區(qū)交錯地帶的典型代表區(qū)域。主要氣候特征：屬寒溫帶半干旱大陸性季風氣候，年平均氣溫5.7 ℃，年平均降水量431.3 mm，作物生長旺盛的6—9月降水占全年的72.4%。年蒸發(fā)量1 846 mm，年日照時間2 800～3 100 h，無霜期110～126 d。試驗土壤為農(nóng)牧交錯地帶典型的栗鈣土，呈微偏堿性，0～60 cm土層干容重為1.45～1.64 g/cm3。

1.2 試驗材料

供試材料為當?shù)刂饕N植品種，2018年為“CR鼎盛”，2019年為“玲瓏黃012”。4月中下旬育苗，5月下旬定植?！癈R鼎盛”株行距35 cm×30 cm，種植密度55 500株/hm2?！傲岘圏S012”株行距45 cm×30 cm，栽培密度43 500株/hm2。

1.3 試驗設(shè)計

2017年采用大型蒸滲儀開展了大白菜不同灌溉方式下的耗水規(guī)律研究，在此基礎(chǔ)上，2018年開展了不同水肥組合對大白菜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響研究，2019年開展了充分灌溉條件下不同施肥量對大白菜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響研究。

2018年試驗設(shè)置灌溉與施肥2個因素，依據(jù)大白菜各生育時期的需水量并結(jié)合當?shù)貧庀髼l件，灌溉水量設(shè)3個水平，分別以W1、W2和W3表示，全生育期灌溉5次，每次灌水定額分別210、180和150 m3/hm2。施肥量設(shè)置3個水平(100%、85%、70%)，分別以F1、F2和F3表示，全生育期追肥5次，蓮座期2次，結(jié)球期3次。F1施肥量為全生育期追肥510 kg/hm2，生育期內(nèi)N∶P2O5∶K2O施用比例為18.06∶10.43∶24.87。不同水肥組合方式如表1所示。

表1 2018年大白菜大田試驗不同水肥組合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數(shù)為7次，苗期2次，蓮座期2次，結(jié)球期3次，每次灌水定額180 mm3/hm2。施肥量設(shè)置4個水平(100%、85%、70%、55%)，分別以F1、F2、F3、F4表示，全生育期追肥5次，蓮座期2次，結(jié)球期3次。F1全生育期施肥量為660 kg/hm2，全生育期內(nèi)N∶P2O5∶K2O施用比例為25.73∶16.13∶27.48。

1.4 測定指標

產(chǎn)量測定：大白菜成熟后，每個試驗小區(qū)采用“五點法”取樣，每個點取4株，共20株，測定毛菜、凈菜產(chǎn)量，分別對各處理進行統(tǒng)計分析，作為該處理的產(chǎn)量值。

品質(zhì)測定：大白菜收獲后，每個試驗小區(qū)分別取樣測定大白菜植株內(nèi)硝酸鹽、維生素C、可溶性固形物及可溶性糖。

水分利用效率(WUE)參考ATI等[8]給定公式計算。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Excel2003和DPS7.05進行數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析，多重比較法采用LSD法。

2 結(jié)果與分析

2.1 施肥量對產(chǎn)量及水分生產(chǎn)率的影響

根據(jù)文獻[7]的試驗結(jié)果，膜下滴灌條件下大白菜全生育期需水量為214.76 mm，幼苗期、蓮座期與結(jié)球期模比系數(shù)分別為6.87%、34.25%、58.88%。以當?shù)胤N植農(nóng)戶水肥管理水平為對照組CK，全生育期灌水量為1 680 m3/hm2，全生育期施肥量為900 kg/hm2。不同施肥量條件下大白菜產(chǎn)量與水分生產(chǎn)率如圖1所示，結(jié)果表明，不同施肥量條件下產(chǎn)量和水分生產(chǎn)率變化規(guī)律相同，均隨著施肥量的增加先升高后降低。相同灌溉條件下，F(xiàn)1處理產(chǎn)量和水分生產(chǎn)率最高，相較于文獻[7]的產(chǎn)量和水分生產(chǎn)率分別提高37.3%和17.2%；與CK相比，在節(jié)水25%、節(jié)肥26.7%的基礎(chǔ)上，產(chǎn)量和水分生產(chǎn)率分別提高了23.1%和40.1%。與F1相比，F(xiàn)2、F3、F4施肥量分別減少15%、30%和45%，產(chǎn)量分別下降7.2%、12.3%和15.9%，水分生產(chǎn)率分別下降6.9%、8.9%和11.8%。

圖1 不同施肥量條件下大白菜產(chǎn)量及水分生產(chǎn)率Fig.1 Yield and water productivity of Chinese cabbage under different fertilization rates

2.2 不同水肥處理對硝酸鹽含量的影響

不同水肥條件下大白菜硝酸鹽含量如圖2所示。同一灌溉定額條件下，硝酸鹽含量隨著施肥量的減少而降低。相較于F1，F(xiàn)2與F3施肥量分別減15%和30%，灌溉定額為1 050 mm/hm2(W1)時，硝酸鹽含量分別降低25.1%和27.2%；灌溉定額為900 mm/hm2(W2)時，硝酸鹽含量分別降低15%和48.4%；灌溉定額為750 mm/hm2(W3)時，硝酸鹽含量分別降低14.1%和31.6%。另外，施肥量相同條件下，不同灌溉定額處理大白菜硝酸鹽含量差異不顯著。方差分析結(jié)果表明，施肥量對大白菜硝酸鹽含量影響極顯著(P肥=1.63E-8<0.01)，灌水量對硝酸鹽含量的影響不顯著(P水=0.20>0.05)。

2.3 不同水肥處理對可溶性總糖含量的影響

不同水肥條件下大白菜可溶性總糖含量如圖3所示。同一灌溉水平下，隨著施肥量增加，可溶性總糖含量增加，當灌溉定額為1 050 mm/hm2(W1)時，相較于F1，F(xiàn)2與F3施肥量分別減少15%和30%，大白菜可溶性總糖含量分別下降3%和19.4%。施肥量相同條件下，大白菜可溶性總糖含量略有差異。方差分析結(jié)果表明，灌水量對大白菜可溶性總糖含量差異不顯著(P水=0.33>0.05)，施肥量對大白菜可溶性總糖含量影響顯著(P肥=0.035<0.05)。

2.4 不同水肥處理對可溶性固形物的影響

不同水肥條件下大白菜可溶性固形物含量如圖4所示。不同水肥條件下，大白菜可溶性固形物含量略有差異，但方差分析表明，不同灌水水平、施肥水平及其交互作用處理下的大白菜可溶性固形物差異不顯著(P水=0.33>0.05，P肥=0.46>0.05，P水×肥=0.08>0.05)。

圖4 不同水肥條件對大白菜可溶性固形物的影響Fig.4 Effects of different water and fertilizer conditions on soluble solids in Chinese cabbage

2.5 不同水肥處理對維生素C含量的影響

不同水肥條件下大白菜維生素C含量如圖5所示。不同灌水、施肥處理及交互作用對大白菜維生素C含量有顯著影響(P水=0.001 9<0.05，P肥=0.018 6<0.05，P水×肥=0.014 1<0.05)。相較于F1，F(xiàn)2與F3施肥量分別減少15%和30%，當灌水定額為1 050 mm/hm2(W1)時，維生素C含量分別增加8.5%和8.8%；當灌水定額為900 mm/hm2(W2)時，維生素C含量分別增加23.5%和30%；當灌溉定額為750 mm/hm2(W3)，維生素C含量分別降低3.8%和6.2%。中高灌水水平下，維生素C含量隨著施肥量的增加而減??；低灌水水平下，維生素C的含量隨著施肥量的增加而增加。因此，水分供應充足，施肥量過多時，不利于大白菜維生素C的累積。

圖5 不同水肥條件對大白菜維生素C含量的影響Fig.5 Effects of different water and fertilizer conditions on vitamin C content in Chinese cabbage

3 結(jié)論

連續(xù)3年于張家口市農(nóng)業(yè)高效節(jié)水研究所開展了大白菜灌溉試驗，在2017年大白菜蒸散試驗基礎(chǔ)上，繼而就水肥對大白菜產(chǎn)量及品質(zhì)進行了試驗研究，得到如下結(jié)論[7]。

(1)2019年試驗結(jié)果表明，隨著施肥量的增加，產(chǎn)量和水分生產(chǎn)率先增加后降低。F1處理產(chǎn)量和水分生產(chǎn)率最高，與當?shù)剞r(nóng)戶普遍采用的肥水管理模式相比，肥料減少26.7%，產(chǎn)量增加23.1%，水分生產(chǎn)率增加40.1%。

(2)同一灌溉定額條件下，硝酸鹽含量隨著施肥量的減少而降低；施肥量相同條件下，不同灌溉定額處理大白菜硝酸鹽含量差異不顯著；施肥量對大白菜硝酸鹽含量影響極顯著，隨著施肥量增加，大白菜硝酸鹽含量增加，呈正相關(guān)關(guān)系。

(3)施肥量對可溶性糖含量影響顯著，隨著施肥量降低，可溶性糖含量下降。施肥量對可溶性固形物含量影響不顯著。

(4)不同灌水、施肥處理及交互作用對大白菜維生素C含量有顯著影響。中高灌溉水平下，維生素C含量隨著施肥量的增加而減小；低灌水水平下，維生素C的含量隨著施肥量的增加而增加。

綜合水肥對產(chǎn)量、水分生產(chǎn)率及品質(zhì)指標的影響，在研究區(qū)域內(nèi)，大白菜全生育期適宜的灌溉定額為1 100～1 300 mm/hm2，施肥量為450～550 kg/hm2，使大白菜維生素C含量較高，硝酸鹽含量較低，保證產(chǎn)量為95～11 t/hm2，水分生產(chǎn)率為380～450 kg/(hm2·mm)。