不同生物有機肥用量對韭菜產(chǎn)量、品質(zhì)及養(yǎng)分利用的影響

王 成，呂 劍，李 靜，張 婧，唐超男，張迎春，頡建明

（甘肅農(nóng)業(yè)大學園藝學院，甘肅 蘭州 730070）

合理施肥是提高作物產(chǎn)量和經(jīng)濟效益，改善品質(zhì)的重要措施之一［1］，而農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中普遍存在單施化肥造成養(yǎng)分單一、供肥不平衡及施用未經(jīng)腐熟的有機肥等問題，盲目施肥已成為農(nóng)戶追求高效益的重要手段［2］。合理施肥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中尤為重要，而生物有機肥和化肥配施是提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)，增加土壤肥力，維持和提高土壤養(yǎng)分的有效途徑，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)科學合理施肥和可持續(xù)發(fā)展具有重要意義［3］。

生物有機肥集生物肥和有機肥的優(yōu)點于一體，將生物、有機、無機相結(jié)合形成養(yǎng)分互動互補的作用，克服了化肥養(yǎng)分單一，供肥不平衡的問題，既能夠調(diào)控作物生長、改善產(chǎn)品品質(zhì)，又可增加土壤肥力、減少化肥用量［4-5］。已有研究表明，使用生物有機肥和平衡施肥，具有較好的土壤改良效果［6-7］，能夠明顯改善植物的性狀和品質(zhì)［8］。周莉華等［9］研究表明，生物有機肥能夠促進小麥生長和改善土壤理化性質(zhì)。韓曉玲等［10］和王冰清等［11］研究中發(fā)現(xiàn)，化肥配施有機肥可以提高番茄、黃瓜和甘藍的產(chǎn)量和營養(yǎng)品質(zhì)。李杰等［12］研究表明，與單施化肥相比，配施生物有機肥能夠明顯改善花椰菜的品質(zhì)、提高肥料利用率和光合效率。以往關于生物有機肥的研究大多關注在作物生長和土壤生物學特性上，而生物有機肥與化肥配施對蔬菜生長、生理特性及養(yǎng)分利用的影響報道較少。韭菜（A．tuberosum Rottl．ex Spreng.）作為一種多年生宿根蔬菜，在我國栽培歷史悠久，是我國北方冬春季重要設施蔬菜之一，人們對其研究多集中在連作障礙、韭蛆防治等方面，關于化肥配施生物有機肥對韭菜生長和養(yǎng)分利用效果的研究鮮有報道。本研究通過設置常規(guī)施肥、常規(guī)施肥配施不同量的生物有機肥在設施韭菜上的田間肥效試驗，旨在探討合理配施生物有機肥對韭菜產(chǎn)量、品質(zhì)及養(yǎng)分利用的影響，以期為生物有機肥在當?shù)鼐虏嗽耘嗌系膽锰峁├碚摷凹夹g依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗在甘肅省武山縣清池韭菜核心示范區(qū)進行。武山縣屬溫帶大陸半濕潤季風氣候，年均氣溫10℃，平均日照2199h，≥10℃作物生長期176d，無霜期180d，年降水量450mm，年蒸發(fā)量1644mm。試驗區(qū)土壤為砂質(zhì)土壤，地勢平坦，肥力中等均勻，耕層土壤（0～20cm）堿解氮55.6mg/kg，有效磷75.4mg/kg，速效鉀131.6mg/kg，有機質(zhì)16.4g/kg，pH6.8，EC2.5mS/cm。

1.2 供試材料

試驗韭菜品種為“馬藺韭-大青根”，該品種是利用高寒氣候條件下雜交而成的抗寒、高產(chǎn)、抗病的雜交一代品種，葉片寬厚肥大，分蘗能力強且生長快，在我國北方廣泛種植。

試驗供試生物有機肥由有機物料、礦物質(zhì)、微生物等原料加工而成的有機、無機、微生物復合型的綠色高能肥料，有效菌為枯草芽孢桿菌、施氏假單胞菌、巨大芽孢桿菌、地衣芽孢菌，有效菌落數(shù)0.2 億/g，氮磷鉀含量為5%，有機質(zhì)含量為40%，腐植酸含量為25%，水分含量為30%，pH6.8。供試普通化肥：尿素（N46%）、過磷酸鈣（P2O512%）及硫酸鉀（K2O50%）。

1.3 田間試驗設計

試驗采用隨機區(qū)組設計，設5 個處理：不施肥（CK），常規(guī)施肥（T1），2400kg/hm2生物有機肥+常規(guī)施肥（T2），3600kg/hm2生物有機肥+常規(guī)施肥（T3），4800kg/hm2生物有機肥+常規(guī)施肥（T4），3 次重復，小區(qū)面積為25m2。各處理常規(guī)施肥均按照當?shù)剞r(nóng)戶韭菜種植普通化肥傳統(tǒng)習慣施肥量施肥，即各施肥處理所需化肥用量相同。肥料用量見表1。

表1 試驗各處理肥料配比及施肥量（kg/hm2）

定植前（6月20日）各處理撒施干雞糞9750kg/hm2，并翻入土壤。定植時（6月25日），將韭苗起出，剪去須根先端，留2～3cm 以促進新根發(fā)育，行距20cm、穴距10cm，每穴栽苗3 株。各處理常規(guī)施肥養(yǎng)根期每次追施25%的化肥，分別于7月10日、7月27日、8 月15日、9月4日追肥，共4次。所有處理于8月20日撒施油渣2475kg/hm2，于11月25日一次性施入越冬生產(chǎn)期所需化肥和生物有機肥，11月30日扣棚。分別于2018年1月17日、2月7日收割兩刀韭菜。試驗各處理其他田間管理措施均一致。

1.4 測定指標及測定方法

韭菜收割時全小區(qū)計產(chǎn)，以總產(chǎn)值減去肥料成本計算凈收益。收割第二刀時每小區(qū)隨機選取9 穴韭菜用于測定營養(yǎng)品質(zhì)：2，6-二氯酚靛酚鈉染色法測定維生素C 含量；蒽酮比色法測定可溶性糖含量；硝基水楊酸法測定硝酸鹽含量［13］；考馬斯亮藍G-250 溶液法測定可溶性蛋白含量［14］。

收割時每小區(qū)隨機選取9 穴韭菜，分根、莖、葉稱鮮重，105℃下殺青30min，70℃下烘干至恒重，用于測定韭菜養(yǎng)分含量：稱重法測定植株干物質(zhì)量；采用凱氏定氮法測定植株全氮含量；釩鉬黃比色法測定植株全磷含量；火焰光度法測定植株全鉀含量［15］。

按王宜倫等［16］的公式計算氮（磷、鉀）肥利用率：

氮（磷，鉀）肥利用率［REN（P，K），%］=［施肥區(qū)植物地上部分吸氮（磷、鉀）量-不施肥區(qū)植物地上部分吸氮（磷、鉀）量］/氮（磷、鉀）肥投入量×100

1.5 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)處理使用Excel2010，統(tǒng)計分析采用SPSS20.0，顯著性水平為P＜0.05，用Origin9.0 繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同生物有機肥用量對韭菜產(chǎn)量的影響

隨著生物有機肥用量的增加韭菜產(chǎn)量不斷提高（表2）。T2、T3 和T4 處 理 產(chǎn) 量 均 顯 著 高 于T1，分別增產(chǎn)13.2%、19.2%和19.9%。不同生物有機肥用量之間，與T2 相比，T3、T4 處理產(chǎn)量顯著提高，分別增產(chǎn)5.3%、5.9%，但T3 和T4 處理之間產(chǎn)量無顯著差異。相對于T1，T2、T3 和T4 均有顯著的增產(chǎn)效果，增產(chǎn)效果為T4＞T3＞T2＞ T1。

表2 不同生物有機肥用量對韭菜產(chǎn)量的影響

2.2 不同生物有機肥用量對韭菜經(jīng)濟效益的影響

各追肥處理凈收益依次為T3＞T2＞T4＞T1。與T1 相比，T2、T3 和T4 均顯著提高了韭菜凈收益，分 別 增 加 收 益7373.4、9471.1 和7297.9 元/hm2，凈收益分別提高10.2%、13.1%和10.1%，但各生物有機肥處理之間凈收益無顯著差異。相對于T1，配施生物有機肥均可以提高韭菜產(chǎn)量和產(chǎn)值，但肥料成本相應大幅度增大，由凈收益可以看出，T3處理取得了較高的凈收益增長。

表3 不同生物有機肥用量對韭菜經(jīng)濟效益的影響（元/hm2）

2.3 不同生物有機肥用量對韭菜營養(yǎng)品質(zhì)的影響

不同生物有機肥用量對韭菜營養(yǎng)品質(zhì)的影響見圖1。與T1 相比，T3 和T4 處理均顯著提高了韭菜可溶性糖含量，分別提高25.0%和28.0%，與T2 的可溶性糖含量差異不顯著；各追肥處理之間韭菜可溶性蛋白含量無顯著差異；T3、T4 處理均顯著提高了韭菜維生素C的含量，分別提高7.5%、22.0%，T2 對韭菜維生素C含量無顯著影響；T2、T3、T4 處理均顯著降低了葉片硝酸鹽含量，分別降低2.7%、19.4%、25.9%。相對于T1，韭菜可溶性糖和維生素C 含量隨著生物有機肥用量的增加而增加，葉片硝酸鹽含量隨著生物有機肥用量的增加而降低，施用生物有機肥對韭菜可溶性蛋白含量無顯著影響。

2.4 不同生物有機肥用量對韭菜干物質(zhì)積累量及分配率的影響

圖1 不同生物有機肥用量對韭菜營養(yǎng)品質(zhì)的影響

表4 不同生物有機肥用量對韭菜干物質(zhì)積累量及分配率的影響

不同生物有機肥用量對韭菜干物質(zhì)積累和分配率的影響見表4。T3、T4 處理均顯著提高了韭菜干物質(zhì)積累總量，分別提高5.1%、13.5%。與T1相比，T3、T4 顯著提高了韭菜根部干物質(zhì)積累量，分別提高4.0%、17.0%，T2 根部干物質(zhì)積累量顯著下降；各生物有機肥處理葉片干物質(zhì)積累量高于T1，莖部積累量低于T1，但均無顯著差異。干物質(zhì)分配方面，與T1 相比，各生物有機肥處理的韭菜根部和葉片干物質(zhì)分配率均無顯著差異，T2 和T3 莖部干物質(zhì)分配率無顯著差異，T4 的莖部干物質(zhì)分配率顯著降低。隨著生物有機肥用量的增加，T2、T3、T4 的莖部和葉片干物質(zhì)分配率逐漸降低，根部干物質(zhì)分配率逐漸增加。增施一定量的生物有機肥可以提高韭菜根部和葉片干物質(zhì)的積累量，為多年生韭菜進入越冬生產(chǎn)期提供足夠的養(yǎng)分供應，保證韭菜產(chǎn)量。

2.5 不同生物有機肥用量對韭菜不同器官氮素吸收、分配以及氮肥利用率的影響

施用生物有機肥可以大幅度提高韭菜氮肥利用率，氮肥利用率隨著生物有機肥用量的增加而提高（表5）。與T1 相比，T2、T3、T4 氮肥利用率均顯著提高，分別提高27.2%、35.8%、44.0%。各生物有機肥處理之間氮肥利用率逐漸提高，但無顯著性差異。

與T1 相比，T2、T3、T4 處理的葉片和莖部氮素吸收量均顯著增加，分別增加41.0%、32.6%、37.7%和17.3%、12.3%、20.3%；T2、T3 對根部吸氮量無顯著影響，T4 處理的根部吸氮量顯著提高。

T2、T3、T4 處理的葉片氮素分配率均高于T1，對莖部氮素分配率均無顯著影響，根部氮素分配率均有所降低。施用生物有機肥有利于促進氮素向葉片的輸送，增加氮素在葉片中的積累和分配，隨著生物有機肥用量的增加葉片和莖部的氮素分配率逐漸降低，根部氮素分配率逐漸增加。從不同器官氮素分配率來看，各處理均以根部分配率最高，葉片次之，莖部分配率最低。

表5 不同生物有機肥用量對韭菜不同器官氮素吸收、分配以及利用率的影響

2.6 不同生物有機肥用量對韭菜不同器官磷素吸收、分配以及利用率的影響

施用生物有機肥可以大幅度提高韭菜磷肥利用率，磷肥利用率隨著生物有機肥用量的增加而提高（表6）。與T1 相比，T2、T3、T4 磷肥利用率均顯著提高，分別提高18.4%、18.7%、29.7%。T2、T3之間磷肥利用率無顯著性差異。

與T1 相比，T2、T3、T4 處理的葉片和莖部磷素吸收量均顯著增加，分別增加6.0%、11.4%、15.0%和22.4%、9.8%、22.6%；T2 和T3 對根部吸磷量無顯著影響，T4 處理的根部吸磷量顯著提高。

與T1 相比，T2、T3、T4 處理的葉片和莖部磷素分配率均有所提高，根部磷素分配率均有所降低。施用生物有機肥有利于促進磷素向葉片的輸送，增加磷素在葉片中的積累和分配。從不同器官磷素分配率來看，各處理均以根部分配率最高，葉片次之，莖部分配率最低。

表6 不同生物有機肥用量對韭菜不同器官磷素吸收、分配以及利用率的影響

2.7 不同生物有機肥用量對韭菜不同器官鉀素吸收、分配以及利用率的影響

施用生物有機肥可以大幅度提高韭菜鉀肥利用率（表7）。與T1 相比，T2、T3、T4 鉀肥利用率均顯著提高，分別提高26.9%、15.4%、25.9%。與T3 相比，T2 和T4 鉀肥利用率均顯著提高。T2 和T4 處理之間鉀肥利用率無顯著性差異。

表7 不同生物有機肥用量對韭菜不同器官鉀素吸收、分配以及利用率的影響

與T1 相比，T2、T3、T4 處理的葉片鉀素吸收量均顯著增加，分別增加19.7%、16.3%、22.5%；T2 和T4 莖部吸鉀量顯著提高，T3 和T4 根部吸鉀量顯著提高。

與T1 相比，T2、T3 處理的葉片和莖部鉀素分配率均顯著提高，根部鉀素分配率均顯著降低。施用生物有機肥有利于促進鉀素向葉片的輸送，增加鉀素在葉片中的積累和分配。從不同器官鉀素分配率來看，各處理均以根部分配率最高，葉片次之，莖部分配率最低。

3 討論

3.1 不同生物有機肥用量對韭菜干物質(zhì)積累及產(chǎn)量的影響

化肥配施生物有機肥具有養(yǎng)分組成完全、肥效好等特性，能夠增加土壤有機質(zhì)、全氮含量及其他營養(yǎng)元素，改善土壤性狀，是作物優(yōu)質(zhì)、穩(wěn)產(chǎn)的有效途徑［17］。本研究表明，與常規(guī)施肥相比，3600、4800kg/hm2生物有機肥處理顯著增加了根部干物質(zhì)積累量；所有配施生物有機肥的處理均增加了韭菜葉片干物質(zhì)積累量，說明化肥配施一定量的生物有機肥有利于增加根部和葉片干物質(zhì)的積累，且韭菜干物質(zhì)積累量在一定范圍內(nèi)隨著生物有機肥用量的增加而增加，從而提高了韭菜產(chǎn)量。王延軍等［18］研究結(jié)果表明，生物有機肥的施用可以顯著提高有機水稻和有機番茄的產(chǎn)量。本研究結(jié)果表明，配施不同量生物有機肥均不同程度的提高了韭菜產(chǎn)量，在一定用量范圍內(nèi)，產(chǎn)量隨著生物有機肥用量的增加而增加，這與林志鋒等［19］在豆角和苦瓜上施用生物有機肥的研究結(jié)果相似。本研究結(jié)果中，配施生物有機肥后，韭菜產(chǎn)量增加13.2%～19.9%，經(jīng)濟收益增加10.1%～13.1%；4800kg/hm2生 物 有 機 肥 處 理 產(chǎn) 量 最 高，3600kg/hm2生物有機肥處理經(jīng)濟收益最高，表明化肥配施一定量的生物有機肥能夠增加韭菜產(chǎn)量和經(jīng)濟收益，過多的生物有機肥雖然獲得了高產(chǎn)，但卻增加了成本，降低了經(jīng)濟收益。

3.2 不同生物有機肥用量對韭菜營養(yǎng)品質(zhì)的影響

生物有機肥營養(yǎng)物質(zhì)釋放緩慢，氮素養(yǎng)分以NH4+或氨基酸形式供植物吸收利用，不用消耗大量能量和光合產(chǎn)物，直接參與植物細胞物質(zhì)的合成，增加營養(yǎng)物質(zhì)的積累，促進植物生長，提高產(chǎn)品質(zhì)量，減少硝酸鹽等有害物質(zhì)的污染［20］。前人研究表明，施用有機肥可明顯改善作物品質(zhì)［21-22］。本研究表明，與單施化肥相比，配施2400kg/hm2生物有機肥處理的韭菜可溶性糖和維生素C 含量雖有所提高，但無顯著差異，這可能是因為配施 2400kg/hm2生物有機肥用量過少，不足以改善和緩解因長期施用大量化肥和連作后導致的土壤微生物生態(tài)失衡和土傳病害［23］等問題。各追肥處理可溶性蛋白含量均無顯著性差異，這與鞏子毓等［24］在黃瓜上施用生物有機肥的研究結(jié)果相反，表明生物有機肥對韭菜可溶性蛋白含量無顯著影響。配施 3600、4800kg/hm2生物有機肥處理均明顯提高了韭菜可溶性糖含量和維生素C 含量，且顯著降低了韭菜葉片硝酸鹽含量；隨著生物有機肥用量的增多可溶性糖和維生素C 含量逐漸增加，葉片硝酸鹽含量逐漸降低，這與朱代強［25］的研究結(jié)果相一致。研究還發(fā)現(xiàn)韭菜葉片維生素C 含量與硝酸鹽含量變化趨勢相反，這主要是因為維生素C 可以阻止硝酸鹽還原為亞硝酸鹽并抑制胺與亞硝酸鹽的結(jié)合［26］。

3.3 不同生物有機肥用量對韭菜養(yǎng)分利用的影響

生物有機肥具有速效、長效、抗病、改良土壤和抗板結(jié)作用，其中添加的微生物還可以不斷將土壤中難以被作物吸收的無效養(yǎng)分分解轉(zhuǎn)化為易吸收的形態(tài)，提高養(yǎng)分供應能力［27-28］。湯宏等［29］在辣椒上的研究發(fā)現(xiàn)，有機肥和無機肥配合施用下相對于單施化肥均能夠提高氮、磷、鉀的吸收量和利用率。本研究表明，配施生物有機肥處理的氮、磷、鉀肥的利用率均顯著高于常規(guī)施肥，且以配施 4800kg/hm2生物有機肥處理的氮、磷肥利用率最高，同時其韭菜葉片吸氮、磷、鉀量相對較高，這與彭華偉等［30］研究結(jié)果相似。這可能是由于生物有機肥含有的多種微生物與作物根際土壤環(huán)境的相互作用，在一定階段內(nèi)通過微生物的活化作用調(diào)節(jié)養(yǎng)分水溶態(tài)、吸附態(tài)和結(jié)合態(tài)的比例，增加了土壤氮、磷、鉀的供應，并有效減少地表徑流造成氮、磷、鉀養(yǎng)分的損失；同時未被植株吸收利用的化肥，被生物有機肥中的有益菌吸收消化，轉(zhuǎn)化為有機質(zhì)后，再供作物利用減少化肥的流失，進而提高了肥料利用率［31］。配施生物有機肥后，根部氮素積累量和分配率隨著生物有機肥用量的增加而增加，配施生物有機肥有利于促進氮、磷、鉀素向葉片的輸送，增加氮、磷、鉀素在葉片中的積累和分配，這和鄭少玲等［32］的研究結(jié)果相似。這主要是因為生物有機肥中添加的固氮微生物，通過其固氮酶的作用，將空氣中的N2還原為能夠被作物吸收利用的NH+4；同時，添加的溶磷微生物和硅酸鹽細菌，施入土壤后經(jīng)與其它土壤微生物協(xié)同作用，分解土壤中的原次生礦物，并將這些礦物所固定的磷、鉀等養(yǎng)分釋放出來，把無效態(tài)磷、鉀轉(zhuǎn)化成可供作物吸收利用的有效態(tài)養(yǎng)分，提高土壤供肥能力，從而提高作物對養(yǎng)分的吸收利用［33］。

4 結(jié)論

在本研究條件下，不同用量生物有機肥配施化肥在保證韭菜高產(chǎn)的同時，配施3600kg/hm2生物有機肥（T3）能夠獲得最大經(jīng)濟收益，顯著降低韭菜葉片硝酸鹽含量，提高維生素C、可溶性糖含量，同時提高韭菜干物質(zhì)積累量及氮、磷、鉀肥的利用率。