全 文 ：园 艺 学 报 2004，31(4)：456～460
Acta Horticulturae Sinica
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长期施肥条件下菜田一蔬菜生态系统变化的研究
(Ⅲ)蔬菜产量与养分吸收量的变化
葛晓光 高 慧 张恩平 王晓雪 张 昕
(沈阳农业大学园艺学院，沈阳110161)
摘 要：长期单施有机肥可以提高土壤肥力，生物产量不高，经济产量明显高于对照，如果不增施氮
索化肥，产量的提高就会受到限制；经过长期有机肥与氮素化肥施用与栽培，土壤中的钾素已经亏缺，钾
肥与氮肥配施，增产效果明显；试验中配施磷肥基本上未见增产作用，在土壤有效磷充足条件下，过多施
用磷肥可能会造成减产；依据长期试验观察与分析，提出 “养分一产量的1／3空间规律”，并提出增施氮、
磷、钾肥的有效性标准；土壤肥力较高或高产时，土壤养分利用经济；需肥量参数具有较大幅度的变化，
应按照土壤肥力以及产量目标来合理调整并确定这个重要参数。
关键词：蔬菜；长期施肥；产量；养分吸收量；需肥量
中图分类号：S 63；S 606；S 181 文献标识码：A 文章编号：0513—353X(2004)04-0456-05
Studies on Changes
tilizer Experiment
of Field —-Vegetable System under Long-term Fixed Fer-
(II)Changes of Vegetable Yield and Nutrient Absorption under Diferent Fertilization
Systems
Ge Xiaoguang，Gao Hui，Zhang Enping，Wang Xiaoxue，and Zhang Xin
(College ofHorticuhure，Shenyang Agricultural University，Shenyang 110161，China)
Abstract：Results of long．term fertilization trial showed that application of organic manure alone in—
creased soil fertility．the increase of biomass was not much，but economic yield was much higher than that iq
contro1．The improvement of yield was limited without nitrogen fertilizer application．Over several years’
cultivation with organic manure and nitrogen fertilizer potassium amount in soil turned out insuficient，there-
fore there was an apparent increase of yield with combined application of potassium and nitrogen．There was
almost no effect for yield improvement with application of phosphorus．Extra phosphorus application resulted in
less yields under suficient phosphorus condition．On the base of observation and analysis of our long-term fer-
tilization trial，“the regular of one third capacity of nutrient-yield” and effective standard for nitrogen，phos-
phorus and potassium application were put forward．Nutrients were used economicaly when soil fertility or
yield WaS quite high．There was a range for parameters of fertilizer requirement，SO it should be adjusted ac-
cording to soil fertility and yield．
Key words：Long-term fertilization trial；Vegetable cultivation；Biomass；Economic yield；Nutrient
absorption amount；Fertilizer requirement
菜田生态系统的产出与土壤肥力特别是施肥关系密切，但一种施肥制度对产量的影响不可能仅从
短期的产量变化来确定，必须进行较长时期的连续观察、比较与分析，才能较为准确地判断其规律性
的变化，得出较为可靠的结论。养分吸收量与产量有关，但关系比较复杂⋯。本文是将经过14．5年
不同施肥处理的产出变化加以总结，通过对系统生产力变化的全面分析得出一些规律性的认识，可用
于指导生产实践。
收稿日期：2003—11—10；修回日期：2004—02—23
基金项目：国家自然科学基金资助项目 (39970515)
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4期 葛晓光等：长期施肥条件下菜田一蔬菜生态系统变化的研究 (HI) 457
1 材料与方法
1．1 材料
试验作物和处理同前文 I 。
1．2 方法
试验前土壤的理化性质同前文Ⅱ 。前 8．5年露地定位试验为2因素 (施用有机肥与施用无机
氮肥)3水平 (纯马粪低量、中量、高量分别为0、37．5和75 t·hm～·a～；尿素施用量在 1988年
秋茬至 1990年秋茬相应为300、600和900 kg·hm～ ·a～，1991年秋茬至1996年秋茬相应改为0、
300和600 kg·hm～·a )设计，3次重复，随机排列；1997年进入设施栽培试验后除去中量有机
肥处理，并以施用有机肥与不施有机肥的中量无机氮肥处理的土壤为基础配施氮、磷、钾肥形成 18
个处理，3次重复共54个小区 (小区面积 1．5 in )的设施栽培定位施肥微区试验。18个处理代号
(以A代表有机肥，B代表无机氮肥)为：AN。(低)、AN。(中)、AN：(高)、BN。(低)、BN
(中)、BN (高，露地试验的继续)以及 AP、AK、ANP、ANK、APK、ANPK、BP、BK、BNP、
BNK、BPK、BNPK。其中N0、N。、N2分别表示每小区氮肥配施量为0、97．8 g、195．6 g；P表示每
小区施过磷酸钙720 g；K表示每小区施硫酸钾53．79 g。每个小区建成0．8 in深的无底水泥池。有机
肥与磷、钾肥于定植前一次施入，尿素在生长季节内分两次追肥。
1．3 测试
蔬菜生物产量是指在每小区随机取样 (10株)的根 (主要根系)、茎、叶、经济产品 (果实、
肉质根、叶球等)全部植物器官的干重；经济产量是指每小区可食用部分的质量 (鲜质量)。最后两
年 (2001 2002)设施栽培的番茄为系统产出的计量重点，品种为 ‘沈农大粉’，3月上旬播种，4
月中旬定植，长季节栽培，采收期4个月。
各处理于生产结束时分器官 (包括已经采收的果实与落叶)烘干粉碎，测定其全 N、全P、全 K
含量。植株全N采用H SO 一H O 消煮奈氏比色法；植株全P采用 H SO 一H O 消煮钼锑抗比色法；
植株全K采用H sO 一H O 消煮火焰光度计法。
2 结果与分析
2．1 不同土壤肥力对蔬菜产量的影响
2．1．1 偏施氮肥条件下蔬菜生物产量与经济产量的变化 在 14．5年的施肥定位试验过程中，由于各
处理土壤肥力的逐渐变化，对各阶段栽培的蔬菜生物量产出有着明显的影响。虽然不同时期栽培的蔬
菜种类不同，但从生物产量的相对值的比较来看，还是具有较高的可比性。从表 1可以看出：与对照
(不施肥)比较，AN。、AN。、AN 、BN 、BN 5个偏施氮肥处理，平均增产率相应为：9．4％(露地
1)<23．6％ (露地 2) 23．32％(设施)；各处
理的极差为：15(露地1)<36(露地2)<51．4
(设施)。说明随着蔬菜施肥定位试验时间的延
长，各偏施氮素化肥的处理增产率逐渐提高，其
中有机肥无机氮肥配施的增产显著 ，单独施用无
机氮肥的处理也有一定的增产效果，即使长期重
施氮素化肥的处理 (AN BN )，生物产量低于轻
施处理 (AN BN。)，但与对照相比，还是有所提
高。对照产量所占最高产量的百分比为：87．O％
(露地 1)>73．5％(露地 2)>67．7％(设施)，即
使到了最后 1茬 (2002年)，也还保持了67．6％
表 1 不同试验阶段偏施氮肥处理的蔬菜平均生物产量
Table 1 Efect of profusing application of nitrogen on vegetable
bio-output during diferent stage of experiment
处理
Treatment
露地 1 露地 2 设施
Open field 1 Open field 2 Green house
(1988—1993) (1994—1996) (2001—2002)
注：以对照为100计算。 Note：％ of control
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的较高水平。
从2001～2002两年的番茄经济产量来看，基本变化规律与生物产量相似，与对照相比，以上5
个处理的平均增产率为19．62％，极差为32，对照区产量占最高产量的79．6％。与生物产量的变化不
同的是，有机肥区以轻施氮素化肥的产量最高，而无机肥区则以重施的产量最高。
2．1．2 配施氮、磷、钾肥后生物产量与经济产量的变化 在设施内6年的氮磷钾配施后，到2002年
番茄生物产量及经济产量的变化如表2所示。以BN。(对照)为100计算的相对生物产量，单施有
机肥处理 (AN )与其相同，几乎没有差异；除
AK、BK外，其余各处理均高于对照，有机肥配
施的提高产量 19％ ～50％，平均增产37％；无机
肥配施的提高2％ ～27％，平均提高 17％；对照
产量 (BN )占最高产量 (ANK)的66．7％；从
经济产量来看，单施有机肥处理比对照提高了
13％，所有有机肥的各个处理均高于对照，提高
幅度为6％ ～53％，平均提高25．75％，无机肥配
施的各处理，除了BP、BK低于对照外，其余均
高于对照，提高幅度为 4％ ～24％，平均增长
16．2％。对照产量占无机肥配施处理最高产量的
78．7％ 。
2．1．3 对照 (空白试验小区)产量的变化 在
全程试验过程中，一直关注着对照处理的产量变
化。从表3可以看出一种比较明显的规律，即对
照的产量大致保持在最高产量的2／3上下，在各
处理中基本上处于最低水平。值得注意的是，在
14．5年的试验栽培过程中，虽然有机肥处理，特
别是有机肥与无机氮素化肥配施以及在设施栽培
中与氮磷钾配施后，土壤肥力不断上升，产量也
在逐步提高，在这种情况下，除了个别栽培期
(如 1996年黄瓜)因为特殊原因 (病害)而影响
产量外，一般在正常生长条件下，对照的产量始
终随着最高产量 的上升而 一直保 持在 2／3
上下的水平。所不同的是，依据蔬菜种类及土壤
表 2 配施 NPK肥后番茄生物产量与经济产量的比较
Table 2 Efect ofdiferentfertilizingtreatment(NPK)on
bio·output and eco·yield of tomato(2002)
表3 对照区与最高、最低产量区的产量对比
Table 3 The comparison of vegetable yield between CK and
max．yield treatment or min．yield treatment(2002)
年份 蔬菜
Year Vegetable
最高产 对照产量 最低产 对照产量
量处理 所占％ 量处理 所占％
Max．yield ％ of con— Min．yield％ of con—
treatment trol yield treatment trol yield
养分条件的变化，最高产量的处理有所变化。一般来说，空白对照区的产量都处于最低，但是如果施
肥不当就表现出不同程度的减产。
2．2 不同施肥处理对土壤养分吸收的影响
2．2．1 养分的吸收量 从表4可以看出，番茄单位面积的氮磷钾吸收量主要与土壤肥力水平、当茬速
效养分施入量以及产量等因素有关。就表4中10个代表性处理来看，有机肥处理小区平均N、P，0 、
K 0吸收量分别为无机肥处理的146．57％、128．16％、168．65％，而前者与后者相比，产量增长率为
17．29％。在同样是有机肥处理中，随着施氮量的增加，氮素的吸收量也不断增长；施用氮、钾的ANK
处理，氮、钾的吸收量明显增加，尤以钾素更为显著；而低产的APK处理则氮素吸收量处于最低水平，
钾素吸收量保持在一般水平。磷素的吸收量比较稳定，变化不太显著。在无机肥的5个处理中，氮素的
基本变化规律与有机肥处理相似，而磷、钾的吸收量却变化较大，高产处理磷、钾的吸收量激增，而低
产处理磷、钾吸收量非但没有降低，反而增高，这说明产量只是影响养分吸收数量的因素之一。
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4期 葛晓光等：长期施肥条件下菜田～蔬菜生态系统变化的研究 (1lI) 459
从养分吸收量与产量的相关关系来看，番茄植株的吸 N总量与产量之间达到极显著相关，r=
0．798一；而磷素吸收量与产量相关性较差；钾素与产量的相关性和土壤含钾量高低有关，低钾水平
下可以达到准相关 (P≤0．1)水平。
2．2．2 形成单位产量的吸收量 从每形成单位质量产品的养分吸收量来看，每形成 100 kg番茄所吸
收的氮、磷、钾养分量，有机肥与无机肥处理之间差异较大，前者的三元素吸收量均高于后者，尤其
是氮、钾吸收量差异更大，氮素吸收量增大25．05％，钾素增高41．10％。这说明番茄对养分吸收量
的高低在很大程度上受土壤肥力状况以及产量高低的影响，土壤肥力越高，形成单位产品所需的养分
越多。但是，如果从有机肥或无机肥处理内部比较其高产与低产之间的差异不难看出，高产者的需肥
量几乎都低于低产处理，进一步证明高产条件下对土壤养分的利用比较经济。
表 4 番茄的氮磷钾吸收量与需肥量 (2oo1—2002)
Table 4 Amount of absorbing NPK in plot and in per 100 kg tomato fruit
3 讨论与结论
不论是有机肥与无机氮肥配施或偏施无机氮肥，均可提高蔬菜的生物产量与经济产量，但有机无
机肥配施的处理不仅增长比例高于偏施无机氮肥处理，而且增长速度也较快。经过较长的栽培过程
(10年以上)，尽管单施有机肥处理的生物产量与对照相同，但经济产量却明显高于对照。说明长期
施用有机肥可以提高整体土壤肥力，使番茄秧果生长平衡；单施氮素化肥时，最初生物产量低于单施
有机肥处理，随着时间的延长 (10年以上)，前者追上后者，甚至远远高于单施有机肥处理，但二者
在经济产量上却没有明显差异。说明单靠有机肥可以保证蔬菜基本而稳定的产量，如果不增施氮素肥
料，产量的提高就会受到限制。经过8．5年偏施氮肥的露地栽培，转到设施栽培后与氮磷钾配施，产
量发生很大的变化：与单施有机肥的处理 (AN。)比较，几乎所有有机无机肥配施的处理，生物产量
与经济产量均有不同程度的提高，其中以ANK最为突出；这说明经过多年栽培后，土壤中的钾素已
经亏缺，如果将钾肥与氮肥配施，在氮钾互作下能充分发挥钾素的增产潜力，这与陈扶欢等 肥料
试验的研究结果相一致。
在试验中，配施磷肥基本上未见增产作用，在不施有机肥条件下，每 kg过磷酸钙仅增产0．547
番茄，而在施用有机肥条件下，每 kg过磷酸钙则减产7．85 kg产量。可见，在设施栽培下，如果
有机肥施用比较充足或土壤有机质含量较高时，在土壤磷素并不缺少 (有效磷在 100 mg·kg 以上)
情况下，过多施用磷肥不仅没有必要，可能还会造成减产。
由于土壤养分因素而变化的产量空间大致为可能获得的最高产量的1／3上下的规律说明，根据土
壤的肥力水平以及亏缺的养分合理施肥，就有可能获得这部分产量，否则就难以拿到其全部，甚至还
可能有所降低，一直降低到不施肥的水平以下。这里提出的 “养分一产量的 1／3空间规律”是建立
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460 园 艺 学 报 31卷
在土壤一蔬菜生态系统相互反馈，互相制约基础之上的，土壤的高度缓冲性以及土壤一蔬菜系统的反
馈因素起到较大的作用 。
试验资料分析认为，在土壤有机质含量、全 N含量、碱解氮含量分别为 l9．7～19．9 g‘kg～、
0．192％～0．195％、69．50～71．12 mg·kg 范围内，不施有机肥时增施无机氮肥具有增产作用，每
kg尿素增产番茄 12．82 kg；在土壤有机质含量、全N含量、碱解氮含量分别为38．3～38．9 g·kg～、
0．296％～0．325％、120．34～124．39 mg·kg 范围内，在施用有机肥条件下，增施无机氮肥仍具有
很明显的增产作用，每 尿素最多可增加番茄产量27．oo kg；在土壤有机质含量、全磷含量、速效
磷含量、速效钾含量分别在18．2～19．9 g‘kg～、0．1289％ ～0．1869％、82．605～190．09 mg‘kg～、
83．414～137．329 mg·kg 范围内，不施有机肥下增施磷肥几乎无效，而增施钾肥增产效果明显，每
k异硫酸钾可增产28．67 kg番茄；而在土壤有机质含量、全磷含量、速效磷含量、速效钾含量分别在
35．8～39．4 g·kg一 、0．1746％ ～0．2150％ 、140．934～229．411 mg·kg一 、274．10～426．14 mg·kg一
范围内，在施用有机肥的条件下，增施无机磷肥却造成减产，每kg过磷酸钙减产7．85 kg，如果增施
无机钾肥，也同样出现减产现象，每 k异硫酸钾减产8．92 番茄。
在长期不施有机肥的条件下，土壤中氮、磷、钾均表现不足，特别是磷、钾的限制作用更为明
显，但如果仅仅施用磷肥而缺乏氮钾的配施，产量不但不能增加，反而造成低产 (表3 BP处理)。
相反，如果施用有机肥，土壤磷素已经达到一定水平，主要矛盾就在N、K，试验中ANK处理的产量
达到最高水平就充分说明这个问题。根据本试验资料折算，设施番茄产量在 162．080～288．680 t·
hm 时，吸收 N 223～402 kg·hm～、P205 87～192 kg·hm～、K20 250～537 kg·hm～，吸收的 N、
P 0 、K 0比例为：1：0．39～0．47：1．12～1．33，这与吴建繁等的研究结果近似 。
形成单位产品的养分吸收量 (需肥量)是测土施肥计算施肥量时的重要参数。但这个参数不是
一 成不变的，而且变化幅度很大。从本试验所有处理来看，形成 100 kg番茄产量需 N量变动在 66．89
～ 137．06 g之间，需 P量变动在 38．77～76．39 g之间，需 K量变动在 70．40～185．61 g之间，其平均
值为N 106．4 g、P 0 51．0 g、K 0 120．5 g。实际上，不存在统一应用的固定需肥量，必须依据试验
所得到的数据，按照土壤肥力以及产量目标来合理调整并确定这个重要的参数。
番茄在果实中养分分配的比例最大，果实中的养分浓度特别是氮素浓度往往能够代表番茄的氮素
营养状况，番茄果实中的全N浓度与产量之间达到极显著相关水准，r=0．792一。
参考文献：
1 李远新．氮磷钾配施对保护地番茄产量及品质的影响：[硕士学位论文]．沈阳：沈阳农业大学，1995．27～37
2 葛晓光，张恩平 ，张 听，等．长期施肥条件下菜田一蔬菜生态系统变化的研究 (I) 园艺学报，2004，31(1)：34—38
3 葛晓光，张恩平 ，高 慧，等．长期施肥条件下菜田一蔬菜生态系统变化的研究 (Ⅱ)．园艺学报 ，2004，31(2)：178 182
4 陈扶欢．番茄营养元素吸收特性的研究．园艺学报，1993，20 (1)：56—60
5 葛晓光，周宝利．蔬菜生态学．北京：中国农业出版社，1996．199
6 吴建繁．京郊保护地番茄氮磷钾肥料效应及其吸收分配规律的研究．植物营养与肥料学报，2000，6(4)：409 416
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