减量施肥下甜菜产量及经济效益分析

时间：2024-07-29

李智，樊福义，郭晓霞，黄春燕，任霄云，宫前恒，菅彩媛，田露，张强，苏文斌

（1.内蒙古自治区农牧业科学院特色作物研究所，内蒙古呼和浩特 010031；2.乌兰察布市农牧业科学研究院，内蒙古集宁012000）

生产中施肥过量的现象比较普遍，据统计，2013年我国氮肥用量达到2 390万t[1]。面对作物生产中施肥过量的问题，如何减少施肥量，提高肥料利用率是近年来研究的焦点[2-5]。甜菜是我国北方重要的制糖原料，华北地区已成为甜菜种植面积最大的区域，2018年和2019年华北地区甜菜种植面积分别达到14.07万hm2和13.67万hm2。随着甜菜种植面积不断扩大，生产中各种各样的问题接踵而来，肥料施用量逐年增加，造成甜菜产量不断下降[6-8]。费聪等[9]研究表明，新疆由于肥料施用过量，导致甜菜含糖率由17.88%下降至14.56%左右。不同生态区域甜菜氮、磷和钾肥的最适用量不同，李文等[10]研究表明，甜菜获得最高产量和产糖量，每666.7 m2需施纯N 14.90 kg、P2O514.54 kg、K2O 15.09 kg。张梅等[11]研究表明，施氮在120～160 kg/hm2有利于甜菜碳水化合物同化、转化及积累代谢。黄春燕等[12]研究表明，内蒙古膜下滴灌甜菜种植区域的钾肥推荐量为180 kg/hm2。闫斌杰等[13]研究表明，甜菜施用莱姆佳专用肥1 125 kg/hm2，比常规施肥增产、增糖，纯效益增加2 443.5元/hm2。在保证甜菜产量的前提下，如何减少肥料施用量，提高肥料利用效率，是甜菜生产中亟须解决的难题。

纸筒育苗是干旱冷凉地区甜菜保苗的一种重要措施，而苗床配施微生态制剂可以促进甜菜根系的生长、培育壮苗，有利于大田中植株更好地利用土壤中养分，提高肥料的利用效率。因此，本研究通过苗床施用微生态制剂，研究减少化肥施用量对甜菜生长指标及产量的影响，旨在为苗床施用微生态制剂，减少化肥施用量提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

试验用甜菜品种为IM1162。

1.2 试验地概况

试验在乌兰察布市农牧业科学研究院试验地进行，气候属北温带蒙古高原大陆性气候，风多雨少，昼夜温差大，年均气温为4.4℃，年均降水量384 mm，且多集中在7—8月上旬，无霜期120 d左右。土壤类型属沙壤土，土壤养分状况见表1。

表1 土壤养分状况

1.3 试验设计

大田移栽每公顷需要60 册纸筒育苗，在甜菜纸筒育苗时，每60 册统一施苗床微生态制剂30 kg，大田试验设5个减肥处理，施甜菜专用肥（总养分≥40%，N∶P∶K=12∶18∶15）分别为J5（750 kg/hm2）、J4（600 kg/hm2）、J3（450 kg/hm2）、J2（300 kg/hm2）和J1（0 kg/hm2），以常规施肥（900 kg/hm2）为对照（CK），4次重复，共24个小区，随机排列，小区长10 m，宽6 m，小区面积60 m2，种植行距50 cm，株距25 cm，理论株数80 000株/hm2。采用纸筒育苗移栽栽培模式，甜菜专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，田间管理方式与大田生产一致。

1.4 测定指标

1.4.1 生长指标的测定在甜菜叶丛快速生长期、块根及糖分增长期、糖分积累期和收获期，每个小区分别取5株甜菜，用卷尺测量植株株高；取大、中、小共10片叶，采用打孔称重法测定叶面积指数；用电子秤分别称量植株叶片、叶柄、青头和块根重量，并留500 g 鲜样，带回实验室用烘箱105℃杀青，80℃恒温烘干，称量单株干物质量。

1.4.2 甜菜产量和产糖量的测定甜菜收获时，块根采用一刀切的方法，用锤度计测定锤度值，产糖量/（kg/hm2）=产量（kg/hm2）×含糖率（%）；含糖率/%=锤度值×0.8。

1.5 数据分析

采用SAS 9.0 进行统计分析，采用Microsoft Excel 2007 软件进行数据处理并作图。

2 结果与分析

2.1 减量施肥对甜菜生长指标的影响

由图1可知，2年试验结果一致，甜菜生育期株高呈先增加后降低的趋势，在块根及糖分增长期株高达到最大值。在叶丛快速生长期和块根及糖分增长期，甜菜株高随施肥量的减少呈降低的趋势，2019年处理J5、J4、J3、J2和J1株高分别比CK 低1.60、2.10、4.10、7.30、14.30 cm；在糖分积累期和收获期，株高随施肥量的减少呈先升高后降低的趋势。这说明适当减少施肥量，反而有利于甜菜后期株高的增加。

由图2可知，甜菜生育期叶面积指数呈先增加后降低的趋势，在块根及糖分增长期达到最大值，且2018年不同减肥处理在这一时期差异明显，主要原因可能是当年这一时期降雨量较多。减量施肥叶面积指数随施肥量的减少呈逐渐降低的趋势，在糖分积累期和收获期随施肥量的减少叶面积指数降低幅度增加，有利于保持地上部和地下部“源-库”平衡。

由图3可知，甜菜生育期根冠比呈逐渐升高的趋势，在块根及糖分增长期根冠比显著增加，这一时期，植株由地上部生长为主逐渐转移到以地下部块根增长及糖分积累为主。2019年在叶丛快速生长期处理J1、J2、J3、J4和J5分别比CK根冠比增加0.03、0.04、0.05、0.09和0.14，但在糖分积累期和收获期，根冠比随施肥量的减少呈先降低后增加的趋势，合理的根冠比有利于甜菜获得高产、高糖。

由图4可知，甜菜单株干物质量在整个生育期呈逐渐增加的趋势。2019年在叶丛快速生长期处理J1、J2、J3、J4、J5和CK 单株干物质增加量占收获期单株干物质量的30.17%、32.27%、25.27%、28.02%、28.10%和31.45%；在块根及糖分增长期处理J1、J2、J3、J4、J5和CK 单株干物质增加量占收获期单株干物质量的19.99%、19.51%、25.45%、24.55%、29.55%和24.10%；在糖分积累期处理J1、J2、J3、J4、J5和CK 单株干物质增加量占收获期单株干物质量的20.92%、19.79%、20.33%、18.03%、12.97%和14.09%。处理J5与CK 相比，单株干物质量不仅没有减少，还有增加的趋势。在块根及糖分增长期处理J5 单株干物质量显著高于CK，在其他时期与CK差异不大。这表明施甜菜专用肥750 kg/hm2已经满足甜菜生长需求。

2.2 减量施肥对甜菜产量的影响

由表2可知，2019年与常规施肥（CK）相比，处理J1、J2和J3 产量显著低于CK，分别比对照产量减少9.58%、6.41%和4.28%，而处理J5与CK差异不显著，表明甜菜专用肥减量到450 kg/hm2或者更少，显著影响甜菜产量。含糖率随施肥量的减少呈逐渐升高的趋势，处理J1、J2和J3 含糖率显著高于CK，分别比CK 含糖率提高0.55、0.34和0.22度。处理J1和J2 产糖量显著低于CK，分别比CK 产糖量低6.64%和4.55%，但处理J5与CK差异不显著，表明甜菜专用肥减量到750 kg/hm2不仅不会减少产糖量，还有利于增加产糖量，2018年与2019年试验结果一致。

2.3 减量施肥对甜菜经济效益的影响

由表3可知，除去甜菜专用肥费用，其他生产成本合计16 500元/hm2，2年减量施肥纯收入都增加的只有处理J5，2018年比对照收入增加1.72%，2019年比对照收入增加2.81%，除2018年处理J3收入略有增加，其他减肥处理收入都降低。这说明与常规施肥相比，甜菜专用肥施用量减少150 kg/hm2，甜菜经济效益不仅不会降低反而提高了。

表3 甜菜经济效益分析

3 讨论

甜菜微生态制剂是根据植物微生态学理论，选用防病促生芽孢杆菌、木霉菌等甜菜专用高效菌株，运用现代微生物发酵技术加工制备而成的微生态制剂，主要通过菌株在甜菜根表、根际和体内定植、繁殖和转移，充分发挥菌株微生态调控功能，改良土壤的作用。李荣发等[14]研究表明，枯草芽孢杆菌与肥料配施能显著增加夏玉米的干物质积累量和产量，促进肥料的吸收利用。课题组研究表明，纸筒育苗苗床微生态制剂30 kg/hm2甜菜产量最高，本研究在此基础上，研究了减量施用甜菜专用肥对甜菜产量的影响。田立双等[15]研究表明，高量施肥与减量施肥相比，N、P、K分别高出57.5%、61.9%和451.1%，但两年玉米产量高量施肥仅比减量施肥增加了2.7%和0.5%，说明适当减少施肥量不会对玉米产量产生显著影响。李焕春等[16]研究表明，在河套灌区滴灌条件下，氮肥施用量减少12%～24%，玉米在不减产的前提下肥料利用率较高。张露萍等[17]研究表明，与常规施肥相比，施肥量减少20%棉花产量不会显著下降，但地表径流中养分含量显著降低。合理施肥，有利于作物产量的提高[18]。

株高、叶面积指数和单株干物质量是反映植株群体状况的重要指标，适当增加株高、叶面积指数和单株干物质量，有利于甜菜产量的提高[12]。有研究表明，叶面积指数在叶丛快速生长期大于7.37，在块根及糖分增长期和糖分积累期分别为6.08～6.51和4.19～5.57时，甜菜可达到高产高糖[19]。本研究表明，甜菜株高、叶面积指数和单株干物质量随施肥量的减少而降低，但适当减少施肥量，甜菜生育后期仍可保持较高的株高、叶面积指数和单株干物质量。单株干物质量与植株的产量直接相关，在块根及糖分增长期，处理J5 单株干物质增加量显著高于常规施肥。根冠比是衡量甜菜地上部和地下部“源-库”关系的重要指标，合理的根冠比有利于甜菜获得较高产量。张馨月等[20]研究表明，施氮显著促进玉米苗期植株生长与氮素吸收，降低根冠比。甜菜是以收获块根为主的，生育前期适当减少根冠比，生育后期增加根冠比，有利于获得高产、高糖。本研究表明，甜菜根冠比随施肥量的减少呈先降低后增加的趋势。

经济效益分析表明，与常规施肥相比，减少甜菜专用肥150 kg/hm2，两年甜菜纯收入分别增加了1.72%（2018年）和2.81%（2019年）。这说明施肥不是越多越好，要科学施肥，才能增加甜菜产量，从而获得较高的经济效益，并且在防控面源污染方面具有重要意义。