化肥減量配施生物有機肥對松花菜養(yǎng)分吸收及產(chǎn)量的影響

李 菊，高程斐，馬 寧，王舒亞，羅石磊，呂 劍，馮 致，胡琳莉，肖雪梅，2，郁繼華，2

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝學(xué)院，甘肅 蘭州 730070；2.甘肅省干旱生境作物學(xué)重點實驗室，甘肅 蘭州 730070)

在蔬菜產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展過程中，農(nóng)戶為了獲得高產(chǎn)，創(chuàng)造更大的經(jīng)濟效益，盲目地提高化肥的施用量，且多憑借經(jīng)驗粗放式施肥，而未根據(jù)作物需肥特性平衡施肥[1]，過度和不合理的施用化肥，導(dǎo)致肥料利用率降低，蔬菜品質(zhì)下降，引起土壤板結(jié)、使土壤有效肥力和理化性狀降低，同時也污染了生態(tài)環(huán)境[2-4]。因此，尋求合理的化肥減量替代技術(shù)，對減輕環(huán)境污染、保證蔬菜高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)具有重要意義。

前人研究表明，化肥減量配施有機肥或生物有機肥是增加蔬菜產(chǎn)量，促進植株養(yǎng)分吸收與分配，提高產(chǎn)品品質(zhì)和肥料利用率的有效措施[5-7]。如Ibukunoluwa等[8]在甘藍試驗中發(fā)現(xiàn)，增施有機肥可提高甘藍產(chǎn)量和土壤有機質(zhì)、氮、磷、鉀等養(yǎng)分含量。同樣，余高等[9]研究證實，生物有機肥替代50%的化肥是促進辣椒增產(chǎn)提質(zhì)的有效措施之一。平衡施肥又稱測土配方施肥，是以土壤和肥料田間試驗為基礎(chǔ)，根據(jù)蔬菜或作物的需肥規(guī)律、土壤供肥性能與肥料效應(yīng)，在合理施用有機肥的前提下，提出氮、磷、鉀及其他元素等養(yǎng)分的適宜施用比例[10]。在關(guān)于大蔥、櫻桃的研究中，平衡施肥可以增加作物產(chǎn)量，提高作物品質(zhì)和肥料利用率[11-12]。近年來，生物有機肥配施與平衡施肥相結(jié)合的施肥措施也在一些作物上被應(yīng)用。張迎春[13]對萵筍的研究發(fā)現(xiàn)，在常規(guī)施肥總量的基礎(chǔ)上化肥減量20%，平衡施肥并配施6 000 kg/hm2生物有機肥，是實現(xiàn)萵筍養(yǎng)分高效管理、肥料合理利用的科學(xué)施肥方式。李杰等[14]研究了化肥減量配施生物有機肥對花椰菜產(chǎn)量、品質(zhì)等影響。

蘭州市榆中縣因其獨特的地理、氣候條件，是高原夏菜的主產(chǎn)區(qū)。松花菜作為主要的高原夏菜之一，其2018年的種植面積已達0.67萬hm2，成為當(dāng)?shù)剞r(nóng)民脫貧增收的主產(chǎn)業(yè)，但在松花菜栽培過程中化肥過量及施用不合理現(xiàn)象尤為突出，關(guān)于松花菜平衡施肥的研究還未見報道，因此，本試驗以力禾青梗100天松花菜為研究材料，設(shè)置化肥減量30%平衡施肥和配施不同量生物有機肥處理，研究不同施肥處理對松花菜養(yǎng)分吸收分配及產(chǎn)量的影響，以期為西北高原松花菜生產(chǎn)建立科學(xué)合理的施肥模式提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況與材料

試驗地位于蘭州市榆中縣清水驛鄉(xiāng)稠泥河村高原夏菜種植基地(35°87′N，104°23′E)，該地區(qū)屬于溫帶大陸性氣候，四季分明，水熱同季；平均海拔1 790 m，年平均氣溫6.6 ℃；年降水量300～400 mm，蒸發(fā)量1 343.1 mm，無霜期150 d左右。試驗田土壤類型為黃綿土，0～20 cm耕層土壤有機質(zhì)含量12.08 g/kg，全氮1.01 g/kg，全磷1.3 g/kg，全鉀7.41 g/kg，堿解氮75.43 mg/kg，速效磷 97.66 mg/kg，速效鉀 138.44 mg/kg，pH值7.85。

供試材料：松花菜(Brassicaoleraceavar.botrytisL.)品種為力禾青梗100天，中晚熟，植株生長勢旺盛，梗枝青綠，花球潔白松大，耐寒性好，抗病高產(chǎn)。生物有機肥由甘肅綠能瑞奇生物技術(shù)有限公司制造，每克有效活菌數(shù)在0.2億個以上，養(yǎng)分含量為N(1.60%)、P2O5(0.52%)、K2O(1.11%)，有機質(zhì)含量40% 以上，腐植酸含量25% 以上。

1.2 試驗設(shè)計

采用隨機區(qū)組設(shè)計，共設(shè)6個處理：不施肥(CK1)、常規(guī)施肥(CK2)、化肥減量30%平衡施肥(T1)、化肥減量30%平衡施肥+3 000 kg/hm2生物有機肥(T2)、化肥減量30%平衡施肥+6 000 kg/hm2生物有機肥(T3)、化肥減量30%平衡施肥+12 000 kg/hm2生物有機肥(T4)，每個處理3個小區(qū)，小區(qū)面積為31.5 m2(4.5 m×7.0 m)。采用平畦覆膜大小行的栽培模式，三角形定植，株距60 cm，大行距60 cm，小行距50 cm。

松花菜種植采用一年兩茬(早春茬和秋延茬)高效栽培模式，本試驗為秋茬，2019年6月29日定植，2019年9月10日采收。生物有機肥于春季定植前一次性施入，并深翻混勻；試驗中各平衡施肥處理肥料施用量及比例是基于土壤養(yǎng)分平衡法的理論，根據(jù)松花菜對養(yǎng)分的需求特性和土壤的供肥能力確定的。每生產(chǎn)1 000 kg松花菜需要N、P2O5、K2O分別為 5.1，1.1，4.8 kg，設(shè)定目標(biāo)產(chǎn)量為3 300 kg，計算獲得氮磷鉀的施用量。與當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥量相比，化肥總量減少30%，其中N增施34.0%，P2O5減施82.4%，K2O減施23%。各處理具體施肥量如表1所示。

表1 不同處理施肥量Tab.1 Fertilization amounts under different treatments kg/hm2

1.3 測定指標(biāo)及方法

分別于松花菜的幼苗期(定植后15 d)、蓮座期(定植后30 d)、現(xiàn)蕾期(定植后56 d)、花球膨大期(定植后66 d)和成熟期(定植后71 d)5個生育時期取樣。

1.3.1 植株形態(tài) 每小區(qū)隨機選取5株松花菜，分別測定植株的株高、莖粗、葉片數(shù)、株幅，其中株高用鋼卷尺測量從地面處至頂端生長點的距離；莖粗用游標(biāo)卡尺測量根莖連結(jié)點向上1 cm處直徑；葉片數(shù)統(tǒng)計植株上橫徑大于5 cm的葉片數(shù)目；株幅用鋼卷尺測量植株展開最遠的2片葉直徑和與之垂直葉片的直徑，計算其投影面積。

1.3.2 植株干物質(zhì)及養(yǎng)分含量 每個小區(qū)隨機選取3株松花菜，整株挖出，按根、莖、葉、花球?qū)⑵浞珠_，稱量其鮮質(zhì)量，然后置于烘箱105 ℃殺青 30 min，80 ℃烘至質(zhì)量恒定，分別測定各器官的干質(zhì)量。

采用H2SO4-H2O2濕氏消解法進行植株氮磷鉀元素的前處理，全氮含量的測定采用凱氏定氮法，全磷含量采用鉬銻抗比色法測定，全鉀含量采用火焰光度計法測定[15]。

肥料利用率[16-17]計算公式如下：

氮(磷、鉀)肥利用率(%)=(施肥區(qū)作物吸收氮(磷、鉀)量-不施肥區(qū)作物吸收氮(磷、鉀)量)/氮(磷、鉀)肥投入量×100。

1.3.3 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素 待松花菜花球達到采收標(biāo)準后，每小區(qū)選取20株，測生物產(chǎn)量與經(jīng)濟產(chǎn)量，再換算為每公頃產(chǎn)量；同時每個小區(qū)隨機選取15株松花菜，分別測定花球橫徑、花球縱徑、葉片數(shù)等指標(biāo)。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

所有試驗數(shù)據(jù)采用SPSS 22.0進行單因素方差分析，并用Duncan′s新復(fù)極差法進行多重比較(P<0.05)，用Excel 2019進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計和作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對松花菜生長的影響

從圖1-A可以看出，隨著生育期的延長，各處理的株高均表現(xiàn)為“S”形曲線增長速率；成熟期不同處理株高由大到小依次為CK2>T4>T2>T3>T1>CK1，CK2處理株高最高，達22.3 cm，說明化肥過量容易造成植株地上部徒長。圖1-B展示了各生育期松花菜莖粗的變化，同樣隨生育期延長不斷增加，成熟期達到最大；成熟期T3和T4處理的莖粗大于CK2，說明化肥減量30%配施生物有機肥可以促進短縮莖的增粗。由圖1-C可知，松花菜的葉片數(shù)隨著生育期的延長而增加，除蓮座期外，不同處理各生育期葉片數(shù)差異不顯著，成熟期表現(xiàn)出CK2葉片數(shù)最多。由于松花菜栽培過程中折葉護花的特殊措施，僅測定前3個時期的株幅(圖1-D)，幼苗期和蓮座期不同處理植株株幅均較小，T3處理株幅顯著高于CK2；現(xiàn)蕾期各處理株幅急劇增加，T2、T3和T4處理株幅均高于CK2，T3處理顯著提高10.5%。說明與常規(guī)施肥相比，化肥減量30%配施生物有機肥可以促進葉片開展，有利于光截獲提高光合效能。

2.2 不同施肥處理對松花菜干物質(zhì)及養(yǎng)分吸收分配的影響

2.2.1 不同施肥處理對松花菜干物質(zhì)積累和分配的影響 由圖2可知，不同施肥處理松花菜干物質(zhì)積累趨勢相似，干物質(zhì)積累量隨著生育期的推進不斷增加。幼苗期、蓮座期、現(xiàn)蕾期各施肥處理間差異不顯著；到花球膨大期，T3處理的干物質(zhì)積累顯著高于CK2處理；成熟期各處理的干物質(zhì)積累量均達到最大，T2、T3、T4積累量分別較CK2增加了0.5%，8.3%，7.2%，且T3、T4達到顯著水平。從整體來看，T3、T4處理的干物質(zhì)積累量在全生育期內(nèi)一直處于較高水平，表明化肥配施適量生物有機肥有利于松花菜干物質(zhì)的積累。

不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。圖2-3同。The different lowercase letters show significant difference(P < 0.05).The same as Fig.2-3.

圖2 不同施肥處理對松花菜干物質(zhì)積累量的影響Fig.2 Effects of different fertilizer application rates on dry matter accumulation in cauliflower

由圖3可知，松花菜在不同生育期各器官干物質(zhì)積累分配隨生長中心的轉(zhuǎn)移而變化，幼苗期-蓮座期以葉片生長為主，葉片干物質(zhì)分配比例占80%以上；現(xiàn)蕾期后干物質(zhì)分配方向改變，同化產(chǎn)物開始轉(zhuǎn)向花球。幼苗期和蓮座期不同處理干物質(zhì)均主要分配到葉片中?，F(xiàn)蕾期干物質(zhì)積累開始向花球轉(zhuǎn)移，花球的分配比例為1.6%～3.4%，T3、T4處理花球干物質(zhì)分配比例較CK2增加。花球膨大期，花球的干物質(zhì)分配比例達15.3%～19.6%，T3和T4處理花球干物質(zhì)分配比例均高于CK2。成熟期，花球干物質(zhì)分配比例達24.0%～28.6%，T1、T2、T3、T4處理較CK2處理相比，花球干物質(zhì)分配比例分別增加2.5，4.3，4.6，3.0百分點。表明基于平衡施肥的化肥減量配施生物有機肥促進光合產(chǎn)物從營養(yǎng)器官向生殖器官轉(zhuǎn)移，有利于產(chǎn)品器官的形成，增加產(chǎn)量。

圖3 不同施肥處理對松花菜各器官干物質(zhì)分配的影響Fig.3 Effects of different fertilization treatments on dry matter distribution in organs of cauliflower

2.2.2 不同施肥處理對松花菜生育期養(yǎng)分吸收積累和分配的影響 各施肥處理在不同生育期氮、磷、鉀元素積累規(guī)律相似，均呈現(xiàn)為隨生育期延長植株養(yǎng)分積累量增加(表2-4)。從養(yǎng)分積累總量看，配施生物有機肥促進養(yǎng)分積累，增加養(yǎng)分積累量；不同施肥處理氮素和磷素積累量在幼苗期就表現(xiàn)出顯著性差異，而鉀素積累量在花球膨大期表現(xiàn)出顯著性差異。成熟期，與CK2處理相比，T2處理植株氮、磷、鉀積累總量分別提高9.1%，3.1%，2.4%；T3處理植株氮、磷、鉀積累總量分別提高19.7%，12.1%，11.2%；T4處理養(yǎng)分積累量分別提高19.1%，11.9%，10.9%。

幼苗期和蓮座期植株氮、磷、鉀養(yǎng)分主要積累于葉中；現(xiàn)蕾期養(yǎng)分積累量繼續(xù)增加，花球積累量占比較?。换ㄇ蚺虼笃?，松花菜根、莖、葉中氮磷鉀養(yǎng)分積累量均進一步增加，并開始明顯向花球部位轉(zhuǎn)移；成熟期養(yǎng)分各部位養(yǎng)分積累量達到最大，不同施肥處理間規(guī)律一致，各器官積累量均呈現(xiàn)為葉>花球>莖>根。從整體看，成熟期前，不同施肥處理根部氮素積累量無顯著差異，成熟期T3和T4處理根部氮素積累量較CK2增加；T3、T4處理較CK2，顯著促進幼苗期和蓮座期葉部位氮素積累，蓮座期積累量可顯著提高28.2%；且成熟期配施生物有機肥處理花球部位氮素積累量均高于常規(guī)施肥處理。整體而言，前3個生育期內(nèi)不同施肥處理根中磷素積累量均無明顯差異，幼苗期葉片磷素積累量T3和T4處理顯著高于CK2，蓮座期僅T4處理葉片磷素積累量顯著高于CK2，現(xiàn)蕾期葉片磷素開始向花球轉(zhuǎn)運，各施肥處理間磷素積累量差異不顯著；成熟期，T4處理根、莖部位磷素積累量顯著增加，T3、T4花球中磷素積累量較CK2分別顯著增加32.1%，22.7%。幼苗期和蓮座期不同施肥處理對松花菜根、葉各器官鉀素吸收積累無明顯影響，且葉是主要分布部位?，F(xiàn)蕾期，不同施肥處理各器官鉀素積累量依次表現(xiàn)為葉>莖>根>花球；花球膨大期開始，各器官鉀素積累量呈現(xiàn)出葉>花球>莖>根；成熟期，T3、T4處理花球部位鉀素積累量顯著高于CK2，分別增加30.6%，23.8%。

由表2-4中花球部位養(yǎng)分占比可以看出，相比常規(guī)施肥處理，化肥減量配施生物有機肥處理促進生育后期養(yǎng)分向花球部位的運輸分配。成熟期，花球氮素分配比例由CK2的25.39%提高至28.02%，磷素占比由24.88%提高至28.99%，鉀素占比由26.88%提高至31.57%。

表4 不同施肥處理對松花菜各器官鉀素積累分配的影響Tab.4 Effects of different fertilization treatments on potassium accumulation and distribution in various organs of cauliflower

2.3 不同施肥處理對松花菜產(chǎn)量的影響

由表5可知，相比CK2，T1處理生物產(chǎn)量和經(jīng)濟產(chǎn)量均降低，經(jīng)濟產(chǎn)量下降3.8%；T2、T3、T4處理的經(jīng)濟產(chǎn)量均表現(xiàn)為顯著增加，分別提高9.5%，11.3%，18.8%；各施肥處理經(jīng)濟系數(shù)以CK2處理最低，T3處理最高，比CK2增加4.9百分點；T1、T2、T3、T4處理花球縱橫徑較CK2均增大，最大增幅分別達11.5%，7.8%。表明化肥減量配施生物有機肥可以達到減施增產(chǎn)的效果。

表5 不同施肥處理對松花菜產(chǎn)量的影響Tab.5 Effects of different fertilization treatments on the yield and its components of cauliflower

2.4 不同施肥處理對松花菜種植肥料利用率的影響

從表6可以看出，合理施肥可以有效提高肥料利用率。T3、T4處理氮肥利用率較CK2分別提高3.0，2.7百分點；相比CK2處理，化肥減量處理磷肥利用率均提高，T1、T2、T3、T4處理的磷肥利用率分別是CK2處理的3.1，5.7，7.0，7.0倍；T2、T3、T4處理鉀肥利用率較CK2處理分別提高14.2，29.9，29.4百分點。T3處理肥料利用率最高，氮肥利用率由CK2的28.8%提高到31.8%，磷肥利用率由3.7%提高到26.0%，鉀肥利用率由43.5%提高到73.4%。

表6 不同施肥處理對肥料利用率的影響Tab.6 Effects of different fertilization treatments on fertilizer utilization rate %

3 討論與結(jié)論

生育期氮、磷、鉀等養(yǎng)分的供應(yīng)是松花菜生長及產(chǎn)量的基礎(chǔ)，而養(yǎng)分的吸收受水肥管理[18]、栽培模式[19]等多個因素影響。有研究表明，化肥平衡施肥并配施生物有機肥對作物生長發(fā)育、產(chǎn)量等產(chǎn)生積極的影響[20-21]。本研究發(fā)現(xiàn)，化肥減量30%平衡施肥并配施6 000 kg/hm2生物有機肥松花菜莖粗和株幅均顯著高于常規(guī)施肥處理，且經(jīng)濟產(chǎn)量顯著提高11.3%。此結(jié)果與前人研究相一致。邱堯等[22]發(fā)現(xiàn)，增施生物有機肥可以促進水稻的生長，增加產(chǎn)量。唐宇等[23]研究發(fā)現(xiàn)，化肥減量30%條件下配施生物有機肥番茄產(chǎn)量不降反增。

施肥影響植株干物質(zhì)的積累與分配，合理的施肥措施可以促進植物的營養(yǎng)物質(zhì)向生殖器官的分配[24]。朱代強[25]研究表明，與常規(guī)施肥相比，化肥減量20%配施6 000 kg/hm2生物有機肥有利于蒜苗假莖中干物質(zhì)積累與分配。張朝軒[26]研究發(fā)現(xiàn)，氮磷鉀優(yōu)化配方施肥有利于青花菜生長和干物質(zhì)積累。本試驗同樣發(fā)現(xiàn)，化肥減量30%平衡施肥和配施生物有機肥可有效促進松花菜干物質(zhì)的積累，以及結(jié)球后期干物質(zhì)向花球的運輸，且以施用6 000 kg/hm2生物有機肥效果最為突出。

大量研究表明，合理施肥可以增加作物對氮、磷、鉀養(yǎng)分的吸收積累，促進養(yǎng)分的合理分配[27-29]。本試驗研究發(fā)現(xiàn)，化肥減量30%平衡施肥并配施生物有機肥促進松花菜對氮磷鉀養(yǎng)分的吸收利用，利于養(yǎng)分向花球的轉(zhuǎn)移分配，達到高產(chǎn)的目的，且以配施6 000 kg/hm2生物有機肥的處理效果最佳。而配施3 000 kg/hm2生物有機肥的處理效果不佳，可能由于化肥減量30%后配施生物有機肥量較少，土壤肥力降低造成。這與張迎春等[30]對萵筍研究試驗中的結(jié)果相似，化肥減量30%配施3 000 kg/hm2生物有機肥時，萵筍葉片和根系中鉀素積累量降低。配施12 000 kg/hm2生物有機肥處理養(yǎng)分吸收積累量略低于配施6 000 kg/hm2生物有機肥的處理，原因可能有2個：一是大量生物有機肥施入，土壤中微生物數(shù)量增多，出現(xiàn)微生物與作物競爭養(yǎng)分現(xiàn)象[31]；二是生物有機肥具有促進土壤養(yǎng)分釋放的作用，土壤養(yǎng)分含量則隨生物有機肥用量的增加而增加，養(yǎng)分含量過高則抑制作物對養(yǎng)分的吸收[32]。

肥料利用率是衡量施肥是否合理的重要指標(biāo)?；势胶馐┓逝涫┥镉袡C肥是減少化肥用量和提高肥料利用率的重要途徑[33-34]。本試驗發(fā)現(xiàn)，化肥減量配施生物有機肥可明顯提高肥料利用率，化肥減量30%配施6 000 kg/hm2生物有機肥處理的肥料利用率為N 31.8%，P2O526.0%，K2O 73.4%，均高于常規(guī)施肥處理的N 28.8%，P2O53.7%，K2O 43.5%，這與前人研究結(jié)果一致。黃立梅等[35]研究表明，平衡施肥顯著增加冬小麥-夏玉米的產(chǎn)量，提高經(jīng)濟效益及肥料利用率。何傳龍等[36]研究表明，相比習(xí)慣施肥，化肥減量30%甘藍氮、磷、鉀肥利用率分別提高27.3%，23.4%，23.5%。魏曉蘭等[37]研究表明，配施生物有機肥能促進小白菜對氮、磷、鉀的吸收，提高肥料利用率。

化肥減量30%配施3 000～12 000 kg/hm2生物有機肥有助于松花菜莖粗和生物量增加；促進整個生育期植株對氮、磷、鉀元素的吸收和積累，并有利于成熟期養(yǎng)分向花球的分配轉(zhuǎn)移，增加產(chǎn)量；同時，能有效地提高化肥的利用率，且以T3處理(即基于平衡施肥化肥減量30%配施6 000 kg/hm2生物有機肥)肥料利用率最高，達到了減施增效的目的。