羊糞有機肥施用量對沙地甘藍生長和產(chǎn)量及土壤化學性質(zhì)的影響

李 娟，韓 慧，常少剛，李 穎，王 競，王 銳，孫 權(quán)

（寧夏大學農(nóng)學院，銀川750021）

結(jié)球甘藍（Brassicaoleraceavar.capitata）是十字花科（Brassicaceae）蕓薹屬（Brassica）植物，為甘藍變種，二年生草本植物，別名洋白菜、包菜、卷心菜等，屬于葉類蔬菜，其耐寒性、抗病性、適應(yīng)性強，具有較高的經(jīng)濟價值和營養(yǎng)價值［1-2］，是寧夏菜農(nóng)重要的經(jīng)濟來源之一。甘藍是喜肥作物，適宜在有機質(zhì)豐富、保水保肥能力強的土壤中生長［3］。然而寧夏地處西北內(nèi)陸，為典型的大陸性氣候，干旱少雨，區(qū)內(nèi)沙漠和沙化土壤面積占全區(qū)面積的18.73%，且沙化程度嚴重，是風沙土集中分布的區(qū)域之一［4］。風沙土質(zhì)地粗，保水保肥性差，土壤有機質(zhì)含量低，肥力不足，生產(chǎn)力低下［5］，不利于甘藍生產(chǎn)的穩(wěn)產(chǎn)增效。研究發(fā)現(xiàn)，合理施用有機肥能夠全面補充土壤養(yǎng)分含量并提高養(yǎng)分的有效性，增強土壤保水保肥性能，改善土壤物理結(jié)構(gòu)，可以持久平緩供給作物養(yǎng)分，有效改善其生長環(huán)境，顯著促進作物生長發(fā)育，增加干物質(zhì)積累，進而增加作物產(chǎn)量［6-9］。目前，在甘藍生產(chǎn)上有機肥種類較多，其中羊糞是一種常見的微堿性、熱性肥料，有機質(zhì)含量較高，可達30%—40%，且氮鉀含量均高于1%，肥效快，肥力足［10-11］，在瘠薄的風沙土中施入羊糞有機肥可以快速補充作物所需養(yǎng)分，培肥土壤。國內(nèi)外研究多集中于比較不同有機肥對甘藍生長、產(chǎn)量、養(yǎng)分吸收及土壤的影響［12-16］，然而因地理位置和栽培條件等不同，有機肥施用量存在較大差異。本試驗研究不同羊糞有機肥施用量對甘藍生長發(fā)育、產(chǎn)量及土壤化學性質(zhì)的影響，旨在確定最適于寧夏風沙土區(qū)甘藍種植的羊糞有機肥施用量，為風沙土培肥改良和可持續(xù)生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地在寧夏鹽池縣高沙窩工業(yè)園區(qū)（東經(jīng)107°41′，北緯37°04′，海拔1 320 m），位于寧夏中部干旱帶，干旱少雨，日照充足，年平均氣溫7.6℃。該地風多且大，氣候干燥，降水量較少，年平均降水量為296.5 mm，蒸發(fā)量為降水量的5—7倍，有效積溫為2 945℃左右，年日照時數(shù)為2 867.3 h，全年太陽輻射總量為140 J/cm2。

1.2 供試材料

供試作物為結(jié)球甘藍，品種為‘京育1號’。供試肥料為羊糞有機肥，有機質(zhì)45%，純N 2.6%，P2O51.3%，K2O 1.1%。供試土壤為風沙土，砂壤，其0—20 cm表土基本化學性質(zhì)為有機質(zhì)0.48 g/kg，全氮0.08 g/kg，全磷 0.08 g/kg，堿解氮 13.76 mg/kg，有效磷 2.4 mg/kg，速效 鉀 68.58 mg/kg，全 鹽0.15 g/kg，pH 8.69。

1.3 試驗設(shè)計

試驗采用單因素多水平隨機區(qū)組設(shè)計，共設(shè)5個施肥梯度處理，分別為3 t/hm2（T1）、6 t/hm2（T2）、9 t/hm2（T3）、12 t/hm2（T4）和15 t/hm2（T5）羊糞有機肥，同時設(shè)不施肥處理為對照（CK）。每處理 3個重復，共18個小區(qū)，小區(qū)面積12.6 m2，隨機區(qū)組排列。羊糞有機肥基施，撒施后起壟，鋪滴灌帶，覆膜。甘藍育苗后移栽，株距25 cm，行距30 cm，栽培密度133 400株/hm2。后期水肥管理所有處理完全一致，并分別于甘藍蓮座期和結(jié)球期人工除草各1次，采用藥物噴施法進行病蟲害防治。其他管理同大田。

1.4 取樣方法

試驗前采用五點取樣法，采集基礎(chǔ)土樣。收獲期每個小區(qū)采用五點取樣法，采集根層土壤。在甘藍每個生育期內(nèi)，每小區(qū)分別采集甘藍10株進行稱重與烘干，計算單株平均干物質(zhì)累積量。

1.5 測定指標與方法

1.5.1 甘藍生長指標測定

每小區(qū)測量10株甘藍葉片的長和寬，按系數(shù)法計算單株平均葉面積；葉綠素采用手持SPAD-502型儀器測定；鮮重與干重采用電子天平稱量。

1.5.2 甘藍產(chǎn)量測定

甘藍成熟后各處理小區(qū)單獨采收，以3次重復產(chǎn)量的平均值代表該處理的實際產(chǎn)量。

1.5.3 土壤養(yǎng)分測定

土壤pH采用PSH-3精密酸度計測定；土壤全鹽采用DDS-11電導率儀測定；有機質(zhì)采用重鉻酸鉀氧化-硫酸亞鐵滴定法測定；土壤堿解氮采用堿解擴散法測定；土壤有效磷采用NaHCO3浸提，鉬銻抗比色法測定；土壤速效鉀采用醋酸銨-火焰光度計法測定；全氮采用凱氏消煮法測定；全磷采用HClO4-H2SO4消化，鉬銻抗比色法測定［17］。

1.6 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)使用SPSS 17.0和Excel 2003軟件進行方差分析與數(shù)據(jù)處理。采用新復極差法進行顯著性檢驗，P＜0.05為差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 羊糞有機肥施用量對甘藍生長指標的影響

2.1.1 羊糞有機肥施用量對甘藍生育期葉面積的影響

由圖1可知，隨著生育期的推進，各處理甘藍葉面積逐漸增大，增長速率均為先快后慢。與CK相比，羊糞有機肥可以顯著促進甘藍葉面積增長。甘藍葉面積在苗期增長較為緩慢，羊糞有機肥施用量為12 t/hm2時達到最大值，為66.64 cm2/株，其次為15 t/hm2處理。苗期至蓮座期，甘藍葉面積迅速增長，羊糞有機肥施用量為12 t/hm2時達到最大值，且較苗期增大78.24%。結(jié)球期施入羊糞有機肥小于6 t/hm2時，由于低施用量羊糞有機肥后效不足，不同處理甘藍葉面積變化不大；羊糞有機肥施用量為9—12 t/hm2時，葉面積顯著增加；而羊糞有機肥施用量為15 t/hm2時，葉面積顯著下降。表明施用適量羊糞有機肥即可滿足甘藍所需營養(yǎng)量，繼續(xù)增加施用量，不僅增加生產(chǎn)成本，而且降低肥料利用率。

2.1.2 羊糞有機肥施用量對甘藍生育期SPAD值的影響

SPAD是表征葉綠素相對含量的參數(shù)。由圖2可知，隨著甘藍生育期的推進，SPAD值呈先快后慢的上升趨勢。甘藍在苗期與蓮座期主要進行營養(yǎng)生長，生長迅速，但生長量小，SPAD值在各處理間無顯著差異。結(jié)球期，羊糞有機肥施用量為12 t/hm2、15 t/hm2時甘藍SPAD值較高，3 t/hm2處理SPAD值最小，與CK無顯著差異。與羊糞有機肥施用量3 t/hm2相比，12 t/hm2和15 t/hm2處理的甘藍SPAD值分別顯著提高12.24%、11.60%。高施用量羊糞有機肥處理在甘藍結(jié)球期顯著提高SPAD值，促進葉綠素的合成，主要是由于有機肥釋放肥效較為緩慢，前期無顯著影響，而后期氮素釋放較多，有助于提高SPAD值，促進甘藍進行光合作用。

圖1 羊糞有機肥不同施用量對甘藍生育期葉面積的影響Fig.1 Effects of different application rates of sheep manure organic fertilizer on leaf area of cabbage in grow th period

圖2 羊糞有機肥不同施用量對甘藍生育期SPAD值的影響Fig.2 Effects of different app lication rates of sheep manure organic fertilizer on SPAD value of cabbage in grow th period

2.1.3 羊糞有機肥施用量對甘藍生育期質(zhì)量和鮮干比的影響

由圖3可知，與CK相比，施入羊糞有機肥后，隨著甘藍生育進程的推進，鮮干比呈現(xiàn)明顯的下降趨勢，干物質(zhì)累積量逐漸升高。苗期，羊糞有機肥施用量為12 t/hm2時，甘藍鮮重達到最大值，為27.25 g/株，其次是15 t/hm2處理，3 t/hm2處理較小，各施肥處理均高于CK。蓮座期，羊糞有機肥施用量為12 t/hm2時，鮮干比最小，其次是15 t/hm2處理，3 t/hm2處理生育前期生長快，植株含水率高，鮮干比高于CK。結(jié)球期，除CK外，羊糞有機肥施用量12 t/hm2處理的甘藍鮮干比最小，為5.42，干物質(zhì)累積效果較好，其次是15 t/hm2處理。高施用量羊糞有機肥情況下，甘藍干物質(zhì)累積效果不是最好，這是由于施入過量的有機肥使土壤養(yǎng)分濃度較大，根系吸收能力變?nèi)酰焕诟晌镔|(zhì)累積。

圖3 羊糞有機肥不同施用量對甘藍生育期質(zhì)量和鮮干比的影響Fig.3 Effects of different application rates of sheep manure organic fertilizer on weight and fresh dry ratio of cabbage in grow th period

2.2 羊糞有機肥施用量對甘藍產(chǎn)量及經(jīng)濟效益的影響

由表1可知，與CK相比，施入羊糞有機肥可顯著提高甘藍產(chǎn)量。其中，12 t/hm2處理的甘藍產(chǎn)量最大（31.96 t/hm2），顯著高于其他處理，較 3 t/hm2、6 t/hm2、9 t/hm2、15 t/hm2分別提高 91.61%、27.79%、27.79%、9.53%；其凈收益也最高，為21 235.35元（人民幣，下同）/hm2，其次為6 t/hm2處理，3 t/hm2處理的甘藍產(chǎn)投比最大；而羊糞有機肥施用量為15 t/hm2時，產(chǎn)量有下降趨勢。

表1 羊糞有機肥不同施用量對甘藍產(chǎn)量及經(jīng)濟效益的影響Table 1 Effects of different app lication rates of sheep manure organic fertilizer on the econom ic benefits of cabbage

2.3 羊糞有機肥施用量對土壤化學性質(zhì)的影響

由表2可知，施入羊糞有機肥可以顯著提高土壤有機質(zhì)含量，施用量為15 t/hm2時最大，較施用量3 t/hm2、6 t/hm2、9 t/hm2、12 t/hm2分別提高 119.40%、15.75%、44.12%、0.68%，與 12 t/hm2處理無顯著差異。堿解氮、有效磷、速效鉀含量均隨著羊糞有機肥施用量的增加呈遞增的趨勢，在施用量15 t/hm2時達到最大，較CK分別提高92.13%、79.79%、100.98%，堿解氮含量在施用量為15 t/hm2與12 t/hm2處理間無顯著差異。羊糞有機肥施用量增加，土壤全鹽含量呈先增加后減少趨勢，12 t/hm2處理最低，為0.18 g/kg，較CK降低5.26%；羊糞有機肥施用量為9 t/hm2時，土壤pH最低，其次是12 t/hm2處理，兩處理間無顯著差異，均低于CK。土壤全氮、全磷含量在羊糞有機肥施用量為15 t/hm2、12 t/hm2處理間均無顯著差異，兩處理顯著高于其他施用量處理。

表2 羊糞有機肥不同施用量對土壤化學性質(zhì)的影響Table 2 Effects of different application rates of sheep manure organic fertilizer on soil chem ical properties

3 結(jié)論與討論

光合作用是作物生育期內(nèi)最基本的生命活動［18］，植株葉片葉綠素的合成與分解，會影響光合效率［19］，而葉片是葉菜類作物進行光合作用的主要器官，增加葉面積，有利于合成有機化合物，促進干物質(zhì)累積，進而為作物產(chǎn)量奠定基礎(chǔ)。因此，葉面積的大小與葉綠素含量對于干物質(zhì)累積與產(chǎn)量的提高具有重要的意義［20］。呂振宇等［21］研究表明，施入有機肥能夠促進甘藍生長發(fā)育，葉面積增長，與本研究結(jié)果相符。在甘藍不同生育期內(nèi)，羊糞有機肥均可促進葉面積增加，且隨著施用量的增加，甘藍葉面積總體呈先增加后減少的趨勢，施用量為12 t/hm2時葉面積達到最大值，這可能是由于施用量在12 t/hm2時即可滿足甘藍生長所需最高養(yǎng)分，顯著促進葉面積擴展。李夢梅等［22］研究表明，有機肥可以顯著提高葉綠素含量，增強光合速率，增加植株產(chǎn)量。本研究中，施入羊糞有機肥可以提高SPAD值，進而促進葉綠素合成，這與李夢梅等研究結(jié)果一致。

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動中，產(chǎn)量是生產(chǎn)者追求的主要目標［1］。鮮干比可以反映植株根系對水分的吸收，進而反映干物質(zhì)的積累量，而干物質(zhì)的積累量與產(chǎn)量的最終形成有一定的相關(guān)性。本研究中，施入羊糞有機肥有利于甘藍干物質(zhì)積累、提高產(chǎn)量，當施用量為12 t/hm2時，效果最為顯著。合理的施肥量可以保障作物正常生長發(fā)育，提高經(jīng)濟效益。萬水霞等［23］研究表明，施入豬糞有機肥對甘藍有明顯的增產(chǎn)作用，隨著豬糞施用量的增加，甘藍產(chǎn)量逐漸增加，但施用量超過7.5 t/hm2時，產(chǎn)量反而呈下降趨勢。本研究發(fā)現(xiàn)，隨羊糞有機肥施用量的增加，產(chǎn)量呈上升趨勢，當施用量超過12 t/hm2時，產(chǎn)量才呈現(xiàn)下降趨勢，這可能是由于土壤類型與施用有機肥種類不同導致。顯然，更加瘠薄的風沙土對有機肥施用量的耐受上限顯著高于黃棕壤的豬糞有機肥。

施用有機肥料是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中改良土壤和培肥地力的重要措施［24］。有機肥施入土壤后可有效改善土壤物理結(jié)構(gòu)，降低容重，增加孔隙度，進而加速有機質(zhì)大量累積［25］。在本研究中，施入羊糞有機肥顯著提高了土壤有機質(zhì)含量，當羊糞有機肥施用量為15 t/hm2時，有機質(zhì)含量達到最高，其次是12 t/hm2處理。堿解氮、有效磷、速效鉀是土壤中速效養(yǎng)分，為當季作物所能吸收利用的養(yǎng)分［6，26］。本研究中土壤堿解氮、有效磷、速效鉀含量隨著羊糞有機肥施用量的增加均呈增加趨勢，這是由于有機肥的施入一方面可以通過自身釋放有效養(yǎng)分，另一方面可以提高土壤中微生物數(shù)量與酶活性，促進土壤中養(yǎng)分轉(zhuǎn)化，提高其有效性。

綜上，在風沙土上施入羊糞有機肥對甘藍各生長指標、產(chǎn)量及土壤化學性質(zhì)均有良好的效果。羊糞有機肥施用量為12 t/hm2時，甘藍葉面積增長、葉綠素合成及干物質(zhì)累積效果最好，同時可以顯著提高土壤有機質(zhì)及速效養(yǎng)分含量，改善土壤環(huán)境，且產(chǎn)量與凈收益最高，為最佳施肥量。