追肥減氮對新建大棚草莓產量、品質與土壤養分的影響

梁春玲， 劉 永， 曹逸凡， 錢艷琳， 盛海君，錢曉晴， 王桂良

（1.濱?？h綜合檢驗檢測中心，江蘇 鹽城 224513； 2.濱?？h耕地質量與肥料管理站，江蘇 鹽城 224500；3.揚州瑞華環境與生物工程研究所有限公司，江蘇 揚州 225009；4.農業農村部耕地質量監測與評價重點實驗室（揚州大學），江蘇 揚州 225127）

加快發展大棚農業，因地制宜發展塑料大棚、日光溫室、連棟溫室等大棚，推動水肥一體化、環境控制智能化等先進大棚裝備技術研發應用，已被列入農業發展的重要方向[1]。為了追求高產，大棚栽培過程中盲目施肥尤其是氮肥超量施用引起的土壤硝態氮積累、次生鹽漬化、酸化、養分失衡、結構破壞、生物多樣性退化，作物產量與品質下降，資源浪費與環境污染等問題十分突出[2-4]。因此，探討大棚栽培中合理施氮量的問題受到廣泛關注。

根據江蘇省13 個地級市典型大棚蔬菜生產主體調查，連續種植3 年以上大棚土壤出現次生鹽漬化、酸化、養分失衡、閉氣等問題的比例高達70%左右，種植5 年以上大棚土壤出現明顯障礙的比例達到90%以上，種植年限越長的大棚土壤障礙現象越嚴重[5-7]。關于多年蔬菜大棚土壤的研究表明，不同施氮量[8-9]、有機肥和無機肥配施[10-11]、水氮調控[12-13]等措施可降低土壤硝態氮的積累量、降低土壤酸化程度、提高作物產量與品質，并且有利于土壤生態環境的恢復。然而，針對新建大棚作物合理施氮量的研究并不多。通過調研發現，實際生產中絕大多數新建大棚農戶參考周邊多年大棚的施肥經驗，基肥多施有機肥快速培肥土壤，追肥大量施用氮肥。由于基肥用量充足且肥效較長，追肥前期正處于溫度最低時期，草莓在越冬期生長較慢，所以在這個時期減氮的潛力較大。本試驗以新建大棚草莓為試驗材料，在常規施氮量的基礎上研究越冬期減氮對草莓產量、品質與土壤養分狀況的影響，旨在為保護大棚土壤生態環境和篩選草莓種植提質增效的最佳施氮量提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗地點位于江蘇省鹽城市濱?？h八巨鎮327省道邊楊加柏家庭農場2 號塑料棚（34°4′N，119°55′E）。該棚是新建大棚，前茬為稻麥輪作系統的小麥。供試品種：江蘇省農業科學院提供的寧玉草莓。供試肥料：羊糞有機肥（wN、wP2O5、wK2O、w有機質分別為0.76%、0.53%、0.48%、25.20%）、豆餅（wN、wP2O5、wK2O、w有機質分別為7.00%、1.12%、2.13%、75.00%）、尿素（wN=46%）、過磷酸鈣（wP2O5=16%）、硫基復合肥（mN∶mP2O∶5mK2O=12∶11∶18）、腐殖酸氮鉀肥（p(N+K2O)≥200 g/L，p（腐殖酸）≥30 g/L）。供試土壤為濱海鹽土上發育的潮土，基礎土樣w（有機質）=15.11 g/kg，pH=8.12，EC=0.31 mS/cm，w（堿解氮）=57.38 mg/kg，w（硝態氮）=13.2 mg/kg，w（銨態氮）=2.64 mg/kg，w（有效磷）=72.92 mg/kg，w（速效鉀）=238.12 mg/kg。

1.2 試驗設計

試驗設置7 個追施氮肥處理，處理1：施氮210 kg/hm2（試驗地周邊多年大棚種植草莓追施氮肥的常規用量）；處理2：施氮189 kg/hm2（減氮10%）；處理3：施氮168 kg/hm2（減氮20%）；處理4：施氮147 kg/hm2（減氮30%）；處理5：施氮126 kg/hm2（減氮40%）；處理6：施氮105 kg/hm2（減氮50%）；處理7：施氮84 kg/hm2（減氮60%）。各處理重復3 次。施基肥后翻耕起壟，共42 壟，每壟面寬0.4 m、底寬0.6 m、高0.3 m，壟間溝寬0.3 m。每小區2 壟，隨機排列。試驗小區總長為38 m、寬7 m，兩邊分別設有4壟保護行。

基肥施用方法按照試驗地周邊多年大棚種植草莓的方法，于2020年6月底施用羊糞11 250 kg/hm2、豆餅2 250 kg/hm2，悶棚1 個月，進行土壤消毒與培肥地力。8 月10 日，基施過磷酸鈣600 kg/hm2、硫基復合肥247.5 kg/hm2。隨后翻耕起壟，以黑膜覆蓋，壟上方水肥一體化滴灌。8 月24 日移栽定植，每壟移栽2行，株、行距分別為15、20 cm?；羁煤蟮喂喔乘岬浄?0 L/hm2，以促進草莓生長。于草莓越冬前的9月20日、11月15日、12月30日結合灌溉進行追肥處理，追肥為尿素，兌水100倍后滴灌。每次追施氮肥量相同。其他田間管理措施與一般生產大棚一致。

1.3 樣品采集與測定

于試驗前、后分別在每個小區按照“S”形進行5點取樣，采集0～20 cm 土層土壤樣品，測定土壤基本化學性狀[14]。于2020 年11 月—2021 年4 月陸續采收草莓，每次收獲稱量各小區產量，計算每個處理的累計產量，換算成單位面積產量。于盛果期采集草莓鮮果，測定相關品質指標。硝酸鹽質量比的測定采用紫外分光光度法，可溶性糖質量分數的測定采用蒽酮比色法，可滴定酸質量分數的測定采用氫氧化鈉滴定法，可溶性蛋白質量比的測定采用考馬斯亮藍法，VC質量比的測定采用紫外分光光度法，花青素質量比的測定采用含0.1%鹽酸的甲醇提取法[15]。

在草莓灰霉病發病高峰期進行病害調查。調查開始前10 d 停止清理病果，采用5 點取樣法分別調查各小區果實灰霉病發病率，每小區調查100 個果實。記錄發病果實數量和果實總數，計算灰霉病發病率。

1.4 數據處理與分析

采用隨機區組統計多因素方差法分析數據，以Duncan 法進行多重比較，分析處理間差異的顯著性。使用Microsoft Excel 2010、SPSS 19.0 軟件進行統計分析和繪圖。使用SAS V8 軟件模擬越冬期減氮對草莓產量和經濟效益的效應函數，選擇R2較大且P＜0.05的曲線函數。

經濟效益（萬元/hm2）=總產值-總成本，其中總產值為每次采收的產量與當時市價的乘積，市價為早市、中市、晚市分別對應的價格30、15、10 元/kg；總成本包括追肥前期成本和其他成本。追肥前期成本為各處理不同施氮量的成本，尿素3 元/kg，其他成本包括用工15 萬元/hm2，基肥2.5 萬元/hm2，追肥中后期5.0 萬元/hm2，農藥1.58 萬元/hm2，地膜和其他0.3萬元/hm2。

2 結果與分析

2.1 越冬期減氮對草莓產量與品質的影響

草莓產量對越冬期追施氮量的響應函數用線性加平臺模式模擬最佳（圖1a）。與越冬期常規追施氮肥用量（210.0 kg/hm2）相比，施氮量為151.70 kg/hm2（減氮27.76%）時草莓產量無顯著差異，約為42 883.62 kg/hm2；隨著施氮量繼續減少，產量有逐漸下降的趨勢，當追肥減氮60%時（84.0 kg/hm2），較常規施氮量處理減產27.52%。此外，越冬期不同氮肥水平也影響了草莓在不同時段上市的產量占比（圖1b）。隨著減氮比例的增加，早市的草莓產量占比有先增長后降低的趨勢，減氮30%處理的早市產量占比最高，為43.17%。

越冬期減施氮肥可改善草莓果實品質（表1）。各品質參數對不同減氮水平的反應不同，隨著減氮比例的增加，草莓果實硝酸鹽質量比、可溶性蛋白質量比、可滴定酸質量分數均呈下降趨勢，而VC質量比、糖酸比、花青素質量比均有上升趨勢。

表1 越冬期減氮對草莓果實品質的影響

越冬期減施氮肥顯著降低了草莓灰霉病的發病率（圖2）。隨著減氮比例的增加，草莓灰霉病發病率呈顯著下降的趨勢，常規處理的發病率為10%，減氮10%～30%處理的發病率平均為7.06%，減氮40%～50%處理的為4.67%，減氮60%處理的為3%。

圖2 越冬期減氮對草莓灰霉病發病率的影響

2.2 越冬期減氮對草莓收獲后土壤養分質量比的影響

越冬期減施氮肥對草莓收獲后土壤養分質量比的影響見表2。與常規施氮處理相比，減氮處理對土壤堿解氮和銨態氮質量比的影響不顯著，平均質量比分別為66.50、2.84 mg/kg。隨著減氮比例的增加，土壤硝態氮質量比逐漸下降，減氮10%～20%處理與常規施氮處理無顯著差異，減氮30%及以上時硝態氮質量比顯著下降。與常規施氮處理相比，減氮處理下土壤有效磷、速效鉀質量比無顯著差異，平均質量比分別為72.34、280.32 mg/kg。

表2 越冬期減氮對土壤氮磷鉀質量比的影響

2.3 越冬期減氮對草莓經濟效益的影響

由表3 可知，減氮10%～30%處理的總產值與常規施氮處理無顯著差異，減氮40%及以上時總產值顯著下降。追肥成本隨減氮比例的增加逐漸降低，主要是尿素施用量減少所致。與常規施氮處理相比，減氮10%、20%處理的經濟效益無顯著差異，減氮30%處理的經濟效益顯著提高，減氮40%及以上時經濟效益顯著下降。經濟效益對越冬期追施氮肥用量的響應函數用二次函數曲線模擬最佳（圖3）。與常規施氮量相比，追施氮量為173.74 kg/hm2（減氮17.27%）時大棚草莓的經濟效益最高，約為57.29 萬元/hm2。

表3 越冬期減氮對草莓經濟效益的影響萬元/hm2

圖3 草莓經濟效益對越冬期減氮的響應曲線

3 討論

適宜的施氮量是協同實現作物高產優質、維持土壤肥力和降低環境污染的關鍵。目前，國內外確定適宜施氮量的主要方法有[16-18]：①基于田間試驗作物產量（經濟效益）對施氮量的響應函數，求得最高產量（經濟效益）施氮量；②根據土壤-作物體系氮輸入與輸出的平衡關系，計算外源氮施用量；③基于土壤或植株測試，以最高產量相關指標臨界值為參考依據，確定施氮量。這些方法在大田作物[19-21]和露地蔬菜[22-24]中得以廣泛驗證和應用。大棚土壤中的有效氮主要以硝態氮的形式積累于不同土層，然而由于大棚的栽培環境特點，導致這些硝態氮的生物有效性極低，無法定量其被利用程度[25]。本試驗采用肥料響應函數的方法研究大棚草莓的適宜施氮量，通過建立大棚草莓產量對追施氮肥用量的響應函數，得出追施氮肥151.70 kg/hm2（減氮27.76%）時草莓產量維持不變；通過建立大棚草莓經濟效益對追施氮肥用量的響應函數，得出追施氮肥173.74 kg/hm2（減氮17.27%）時經濟效益最佳。隨著越冬期減氮比例的增加，早市草莓產量占比有先上升后下降的趨勢，可見在越冬期適量減施氮肥可使早市產量提高，而早市的市價較高；當減氮量持續增加時草莓果實形成延后，晚市產量占比增加，而晚市價格較低。減氮20%～40%時草莓果實的硝酸鹽、VC、可溶性蛋白、花青素、糖酸比等品質指標發生顯著變化；減氮30%時土壤硝態氮質量比顯著下降?？梢?，對于不同需求的指標，最佳施氮量有所差異。有關研究表明，在減施氮肥的基礎上結合施用配方肥、采用水肥一體化技術可進一步優化施氮量，同時維持草莓產量和品質[26-27]，可見在新建大棚草莓越冬期間采取綜合管理措施可能有更大的減氮潛力，這還有待進一步研究。

4 結論

綜合草莓產量、品質、經濟效益和土壤硝態氮質量比等指標，本試驗條件下新建大棚草莓在常規施氮量的基礎上，越冬期減施氮肥20%～30%可實現草莓生產提質增效以及減少土壤硝態氮的積累。