增值硝酸磷肥在設施生菜上的應用效果研究

孟品品，關(guān)小敏，韓冬芳，陳貴有，方 進，王宗抗

（1. 深圳市芭田生態(tài)工程股份有限公司，廣東 深圳 518052；2. 深圳市碧有科技有限公司，廣東 深圳 518104；3. 貴州芭田生態(tài)工程有限公司，貴州 甕安 550400）

蔬菜是我國種植業(yè)中僅次于糧食的第二大類農(nóng)作物，設施蔬菜作為其重要的板塊，已發(fā)展成農(nóng)民收入的新增長點和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的新亮點［1］。據(jù)統(tǒng)計，2016年我國設施蔬菜種植面積為391.5萬hm2，產(chǎn)量為2.52 億t，占蔬菜總產(chǎn)量的30.5%［2］。由于設施蔬菜生產(chǎn)給農(nóng)民帶來較高的經(jīng)濟效益，土地利用強度和復種指數(shù)非常高，N、P2O5和K2O平均施用量分別是各自推薦量的1.9、5.4、1.6 倍［3］，過度施肥或不合理施肥現(xiàn)象嚴重，導致設施蔬菜連作障礙問題日益凸顯，出現(xiàn)了諸如土壤團粒結(jié)構(gòu)被破壞，土壤酸化板結(jié)、透氣性降低，土壤養(yǎng)分失調(diào)等問題，最終導致農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量和品質(zhì)安全堪憂［4］，嚴重制約著設施蔬菜產(chǎn)業(yè)的健康、高效和可持續(xù)發(fā)展。

硝酸磷肥是優(yōu)質(zhì)磷復肥品種，既具有速效的硝態(tài)氮與水溶性磷，又具有肥效持久的銨態(tài)氮與枸溶性磷，氮磷比例合理，非常符合蔬菜營養(yǎng)需求［5-6］。據(jù)中國植物營養(yǎng)與肥料學會2019 年調(diào)研分析，我國硝酸磷肥的市場容量將超過3 000萬t/a，可以替代磷銨800萬t/a，每年可減少磷石膏排放2 000萬t、硫黃消耗400萬t［7］。據(jù)統(tǒng)計，目前已有的硝酸磷肥應用研究大多集中于小麥［8］、玉米［9］、西瓜［10］、馬鈴薯［11］等北方大田作物上，在南方設施蔬菜栽培條件下研究較少，所選用的硝酸磷肥也僅具備營養(yǎng)補給功能，盲目施用仍可能會出現(xiàn)連作障礙問題。因此，在設施蔬菜上高效施用硝酸磷肥并改善土壤質(zhì)量方面的問題亟待解決。

本研究采用作物營養(yǎng)平衡施肥理論和改土培肥理論，研究增值硝酸磷肥對設施生菜生長發(fā)育和土壤理化性質(zhì)的影響，探究增值硝酸磷肥減肥增效新施肥模式，為設施蔬菜產(chǎn)業(yè)減肥生產(chǎn)提供有效的技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗時間、地點

田間試驗在深圳市光明農(nóng)場進行。試驗地屬亞熱帶海洋性氣候，年平均氣溫22.4 ℃，年均降雨量1 933.3 mm，年均日照2 120.5 h，太陽能年輻射量5 225 MJ/m2。供試土壤為赤紅壤，w（有機質(zhì)）16.6 g/kg，w（堿解氮）110.68 mg/kg，w（速效磷）80.71 mg/kg，w（速效鉀） 122.26 mg/kg，pH 4.62。于2019年3月4日播種育苗，3月19日移栽，4月28日收獲。

1.2 試驗材料

供試作物品種為意大利耐抽薹生菜，種子購于深圳市光明區(qū)樓村種子市場。供試肥料：常規(guī)硝酸磷肥26-17-0（N-P2O5-K2O），樓村農(nóng)資市場購得；增值硝酸磷肥26-17-0（0.6%功能助劑（硝基腐植酸與聚丙烯酰胺（PAM）質(zhì)量比為0.5 ∶1.0）+0.5%生物酵素（w（有機質(zhì)）≥65%）），深圳市芭田生態(tài)工程股份有限公司提供。

1.3 試驗方法與設計

試驗在光明農(nóng)場5年鍍鋅鋼管拱形薄膜大棚內(nèi)進行，所選地塊地勢平坦、肥力均勻、具有代表性。試驗共設5 個處理，處理1，不施肥（記為CK，下同）；處理2，施用常規(guī)硝酸磷肥26-17-0（記為NPF，下同）；處理3，施用增值硝酸磷肥26-17-0（記為OIF，下同）；處理4，在處理2 的基礎(chǔ)上減量20%施用常規(guī)硝酸磷肥（記為80%NPF，下同）；處理5，在處理3的基礎(chǔ)上減量20%施用增值硝酸磷肥（記為80%OIF，下同）。每個處理3次重復，隨機區(qū)組排列，小區(qū)面積10.0 m×1.2 m，行距25 cm，株距20 cm，種植密度為每667 m213 339株。各施肥處理在移栽緩苗后（3月25日）每667 m2統(tǒng)一施用苗肥30 kg，在4月3日、12日每667 m2分別追肥15、20 kg。各施肥處理每667 m2統(tǒng)一配施硫酸鉀（w（K2O）52%）26 kg，分3次施用，移栽緩苗后施用50%，4 月3 日、12 日每667 m2各追施6.5 kg。各處理田間管理措施相同。

1.4 樣品采集與測定方法

1.4.1 生菜生長指標測定

生菜移栽定植后，分別在苗期（4月2日）、發(fā)棵期（4 月11 日）、蓮座期（4 月20 日）和收獲期（4 月27 日）每小區(qū)隨機選取長勢均一的生菜8株，分別測量生菜的葉綠素SPAD、株高、葉寬、冠幅。其中葉綠素含量選擇生長健壯的功能性葉片，用SPAD-502 Plus 手持便攜式葉綠素儀測量；株高為地面到莖頂端的距離，用直尺測量；葉寬為第2 或第3 片功能性葉片寬度，用直尺測量；冠幅為植株頂端最大展開距離，用直尺測量。

1.4.2 生菜產(chǎn)量測定

每個小區(qū)隨機選取8 株生菜，測定單株質(zhì)量后，取平均值進行比較；各小區(qū)單獨采收，單獨稱量計產(chǎn)，并進行統(tǒng)計分析；采用經(jīng)濟學原理計算純收入、投資效率［12］。

1.4.3 生菜品質(zhì)測定

每小區(qū)隨機選取5株生菜作為植株樣品，用自來水洗凈，保存在4 ℃冰箱中用于測定植株維生素C、可溶性糖、可溶性蛋白質(zhì)、硝酸鹽含量。其中維生素C含量測定采用2，6-二氯酚靛酚法［13］；可溶性糖含量測定采用蒽酮比色法［14］；可溶性蛋白質(zhì)含量測定采用考馬斯亮藍比色法［14］；硝酸鹽含量測定采用水楊酸-濃硫酸法［14］。

1.4.4 土壤理化性質(zhì)測定

在生菜收獲后，采用5點取樣法在每小區(qū)取0 ～20 cm 土層土樣，混合均勻，自然風干后研磨裝袋，用于測定土壤理化性質(zhì)。其中土壤pH 用pH計分析測試法（水浸提，水土質(zhì)量比為5 ∶1）測定；土壤容重（田間自然壘結(jié)狀態(tài)下單位容積土體（包括土粒和孔隙）的質(zhì)量）［15］采用環(huán)刀法測定；土壤總孔隙度采用計算法求得；土壤團粒結(jié)構(gòu)占比采用約爾得法測定；土壤有機質(zhì)含量采用重鉻酸鉀容量法測定；堿解氮含量采用堿解擴散法測定；速效磷含量采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測定；速效鉀含量采用火焰光度法測定［16］。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2010 軟件進行整理并繪圖，使用統(tǒng)計分析軟件SPSS 19.0 進行方差分析，采用最小顯著差數(shù)法（LSD）進行差異顯著性檢驗（P=0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對設施生菜生長指標的影響

不同處理對設施生菜生長指標的影響見表1。

表1 不同處理對設施生菜生長指標的影響

由表1可以看出，在苗期，各施肥處理間設施生菜的葉綠素SPAD、株高、葉寬、冠幅均差異不顯著，但隨著生育期的推進，各處理間生長指標差異不斷變大。

在發(fā)棵期生菜進入快速生長階段，OIF處理設施生菜的葉綠素SPAD值、株高、葉寬、冠幅最高，且較80%NPF 處理差異顯著；在蓮座期和收獲期，各處理生菜的葉綠素SPAD值、株高、葉寬、冠幅增長速度由快至慢，皆趨于平緩，其中OIF 處理最高，除株高外，其余指標較其他處理均差異顯著。

與常規(guī)硝酸磷肥處理相比，80%常規(guī)硝酸磷肥處理各生長指標降幅明顯，80%增值硝酸磷肥處理與之差異不顯著，等量增值硝酸磷肥處理增益效果明顯。因此，在設施生菜上施用增值硝酸磷肥具有較好的減肥增效作用。

2.2 不同處理對設施生菜產(chǎn)量的影響

不同處理對設施生菜單株質(zhì)量及產(chǎn)量的影響見表2。

表2 不同處理對設施生菜單株質(zhì)量和產(chǎn)量的影響

由表2 可知，與常規(guī)硝酸磷肥處理相比，80%常規(guī)硝酸磷肥處理生菜產(chǎn)量明顯降低，而80%增值硝酸磷肥處理產(chǎn)量與常規(guī)硝酸磷肥處理差異不明顯，等量增值硝酸磷肥處理單株質(zhì)量和產(chǎn)量明顯提高，達到增產(chǎn)的作用。因此，在設施生菜上施用增值硝酸磷肥具有減肥不減產(chǎn)，甚至增產(chǎn)的良好功效。

2.3 不同處理對設施生菜經(jīng)濟效益的影響

根據(jù)經(jīng)濟學原理對不同處理設施生菜經(jīng)濟效益進行分析，結(jié)果見表3。

由表3 可以看出，與NPF 處理相比，CK 處理667 m2收入減少2 113.57 元，80%NPF 處理667 m2收入減少681.21 元，OIF 處理667 m2增收1 247.26元，80%OIF 處理667 m2增收261.74 元；各處理投資效率排名從高到低依次為OIF ＞80%OIF ＞NPF ＞80%NPF ＞CK。因此，在設施生菜上施用增值硝酸磷肥可以達到減肥增收的效果。

表3 不同處理對設施生菜經(jīng)濟效益的影響

2.4 不同處理對設施生菜品質(zhì)的影響

不同處理對設施生菜品質(zhì)的影響見表4。

表4 不同處理對設施生菜品質(zhì)的影響

由表4 可知，各施肥處理生菜維生素C、可溶性糖、可溶性蛋白質(zhì)含量均較CK 處理有不同程度的提升。在維生素C方面，以OIF處理最高，較其他處理差異顯著；其次為80%OIF 處理，較NPF 處理提高3.07%，較80%NPF 處理提高7.47%。在可溶性糖方面，以OIF 處理最高，較NPF 處理提高3.15%，80%OIF 處理較NPF 處理差異不顯著。在可溶性蛋白質(zhì)方面，以OIF處理最高，較NPF處理提高5.58%，較80%NPF 處理提高11.27%，較80%NPF處理差異顯著。在硝酸鹽方面，以NPF處理最高，其次為80%NPF 處理，兩者差異不顯著，OIF處理較NPF 處理降低10.36%，差異顯著，80%OIF處理較NPF、80%NPF 處理分別降低13.15%、10.19%，差異顯著。因此，施用增值硝酸磷肥可以明顯改善設施生菜的品質(zhì)，提高其商品性。

2.5 不同處理對土壤理化性質(zhì)的影響

不同處理對土壤理化性質(zhì)的影響見表5。

土壤板結(jié)的一個主要特征指標就是土壤容重較大，楊金玲等［17］研究發(fā)現(xiàn)，土壤容重達到1.4 g/cm3時根系生長受到限制，當土壤容重大于1.3 g/cm3時存在嚴重壓實狀態(tài)。由表5可知，OIF處理較NPF處理、80%NPF處理土壤容重分別降低8.82%、7.46%，差異顯著。因此，施用增值硝酸磷肥會明顯降低土壤容重，使土壤變?yōu)槭杷蔂顟B(tài)（土壤容重＜1.3 g/cm3）。

表5 不同處理對土壤理化性狀的影響

OIF 處理較NPF 處理、80%NPF 處理土壤總孔隙度分別提高5.10%、4.63%，差異顯著；80%OIF處理較NPF、80%NPF 處理土壤總孔隙度分別提高3.96%、3.49%，差異顯著。因此，施用增值硝酸磷肥會明顯提高土壤總孔隙度。

OIF處理較NPF、80%NPF處理＞0.25 mm土壤團粒結(jié)構(gòu)占比分別提高13.34%、12.79%，差異顯著；80%OIF 處理較NPF、80%NPF 處理＞0.25 mm土壤團粒結(jié)構(gòu)占比分別提高6.93%、6.41%，差異顯著。因此，施用增值硝酸磷肥會明顯提高土壤團粒結(jié)構(gòu)占比。

不同施肥處理土壤pH均較CK處理有不同程度的提升，以OIF處理最高，較CK提升0.21，其次為80%OIF、NPF、80%NPF 處理，與OIF 處理均差異顯著。與NPF處理相比，OIF處理pH提高2.78%。

與CK 處理相比，NPF 處理和80%NPF 處理土壤w（有機質(zhì)）分別降低3.11%、1.24%，OIF 處理和80%OIF處理分別提高10.56%、6.21%。

OIF處理土壤w（堿解氮）、w（速效磷）、w（速效鉀）均最高，較NPF處理分別提高8.44%、5.48%、1.36%。

綜上所述，施用增值硝酸磷肥不僅能有效改善土壤pH，使其更接近適宜生菜生長的pH范圍，還可以明顯提升土壤有機質(zhì)含量，培肥地力，同時使土壤中不易被利用的養(yǎng)分轉(zhuǎn)化為可被吸收利用的養(yǎng)分，提高土壤中有效養(yǎng)分含量，促進作物生長發(fā)育。

3 討論

3.1 增值硝酸磷肥可改善土壤物理性質(zhì)

土壤容重和孔隙度是土壤重要的物理性質(zhì)，土壤容重越小，孔隙度越大，土壤的通透性越好，更利于作物的生長發(fā)育［18］，大于0.25 mm水穩(wěn)性團粒對土壤肥力也有非常重要的影響［19］。本研究結(jié)果表明，與常規(guī)硝酸磷肥相比，施用等量和減量20%增值硝酸磷肥會明顯降低土壤容重，提高土壤孔隙度和團粒結(jié)構(gòu)占比，改善土壤的透氣性和結(jié)構(gòu)性。其原因可能是注入的聚丙烯酰胺（PAM）是一種膠結(jié)物質(zhì)，可以把小土粒黏在一起，形成較穩(wěn)定的團粒結(jié)構(gòu)［20］。此外，本研究將硝基腐植酸和PAM按質(zhì)量比1 ∶2添加到硝酸磷肥中，經(jīng)溫變后很可能發(fā)生了接枝共聚反應，共聚物中的PAM 支鏈分布在腐植酸分子周圍，并向外伸展，體積更大，捕捉土壤粒子的能力更強，更有利于土壤形成團粒，且當兩種物質(zhì)質(zhì)量比為1 ∶2時，形成的土壤團粒粒徑最大，含量最多［19］，其具體原因有待進一步試驗研究。

3.2 增值硝酸磷肥可改善土壤化學性質(zhì)，提高土壤肥力

本研究結(jié)果表明，增值硝酸磷肥可以顯著提高土壤中堿解氮、速效磷含量，80%施用仍優(yōu)于常規(guī)硝酸磷肥，對速效鉀的影響不是十分明顯。這是由于加入的PAM有巨大表面積和多孔結(jié)構(gòu)，可以增強對土壤氮離子的吸附能力，減少其淋溶損失；硝基腐植酸結(jié)構(gòu)中的羧基、酚羥基等官能團可以與磷酸根競爭土壤膠體表面的吸附位點，減少土壤對磷的吸附；生物酵素可以提高磷肥在土壤中的活性，促進磷在土壤中的遷移和擴散。PAM、硝基腐植酸、生物酵素三者協(xié)同增效，共同提高土壤肥力。

本研究發(fā)現(xiàn)，與對照相比，施用增值硝酸磷肥可將土壤pH 提升0.21，使其更接近適宜生菜生長的范圍。這可能是由于增值硝酸磷肥中的生物酵素對土壤中鈣、鎂等陽離子起到螯合活化的作用，提高鈣、鎂有效性，改善土壤酸堿度；此外，林先貴等［21］研究發(fā)現(xiàn)腐植酸易與各種陽離子結(jié)合生成腐植酸鹽，形成腐植酸-腐植酸鹽相互轉(zhuǎn)化的緩沖系統(tǒng)，調(diào)節(jié)和穩(wěn)定土壤pH，這也可能是其原因之一。

增值硝酸磷肥可以明顯提升土壤有機質(zhì)含量，其原因可能是生物酵素和硝基腐植酸均屬于有機類物質(zhì)，不僅可以直接提高土壤有機質(zhì)含量，還可以為土壤微生物提供易于利用的營養(yǎng)源，刺激土壤微生物的生長繁殖，增強土壤微生物的代謝、分泌功能，分解土壤中的動植物殘體，間接增加了土壤有機質(zhì)含量。

3.3 增值硝酸磷肥可提高設施生菜品質(zhì)、產(chǎn)量以及經(jīng)濟效益

增值硝酸磷肥中含有有機類物質(zhì)，可以為設施生菜生長提供多重營養(yǎng)，有利于生菜中糖分和蛋白質(zhì)的累積，提高了作物的品質(zhì)和商品性。

本研究結(jié)果表明，與常規(guī)硝酸磷肥相比，80%常規(guī)硝酸磷肥處理生菜各生長指標、單株質(zhì)量及產(chǎn)量降幅明顯，減產(chǎn)9.33%，667 m2收入減少681.21 元；80%增值硝酸磷肥處理增產(chǎn)3.02%， 667 m2增收261.74元；施用等量增值硝酸磷肥處理增益效果最優(yōu)，增產(chǎn)16.32%，667 m2增收1 247.26元。

3.4 持續(xù)不斷挖掘增值硝酸磷肥減肥增效潛力

本研究對增值硝酸磷肥在南方設施生菜上的應用效果已作初步驗證，后期仍將持續(xù)在不同區(qū)域（尤其是北方主要設施蔬菜種植區(qū)，以山東壽光為例［22］）、作物以及土壤上進一步試驗，摸索出增值硝酸磷肥減肥增效新施肥模式，為設施農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供參考依據(jù)。