塑料大棚栽培下有機(jī)無(wú)機(jī)配施對(duì)大白菜產(chǎn)量、品質(zhì)及土壤肥力的影響

徐麗萍

摘要：針對(duì)設(shè)施蔬菜生產(chǎn)中因氮肥施用過(guò)量引起的蔬菜品質(zhì)降低問(wèn)題，在南京市塑料大棚中通過(guò)田間小區(qū)試驗(yàn)研究有機(jī)肥氮不同比例替代化肥氮對(duì)大白菜生長(zhǎng)及土壤肥力的影響。試驗(yàn)處理包括CK（不施肥）、100% CF（只施用化肥）、80% CF+20% OM（以有機(jī)肥氮替代20%化肥氮）、70% CF+30% OM（以有機(jī)肥氮替代30%化肥氮）、60% CF+40% OM（以有機(jī)肥氮替代40%化肥氮）。研究結(jié)果表明，80% CF+20% OM處理的大白菜生物量、產(chǎn)量和商品果率都高于其他處理，但差異不顯著。相比100% CF處理，80% CF+20% OM處理顯著提高了大白菜氨基酸含量，而3種有機(jī)肥替代化肥處理顯著降低了大白菜可溶性糖含量;60% CF+40% OM顯著提高了大白菜有機(jī)酸含量，70% CF+30% OM和60% CF+40% OM處理顯著降低了大白菜硝酸鹽含量;70% CF+30% OM和60% CF+40% OM處理顯著降低了大白菜氮含量，60% CF+40% OM處理顯著降低了大白菜鉀含量;80% CF+20% OM處理顯著提高了土壤電導(dǎo)率。說(shuō)明相比100%化肥處理，在設(shè)施大白菜栽培中施用有機(jī)肥替代20%～40%的化肥氮在穩(wěn)產(chǎn)下可改善大白菜品質(zhì)。

關(guān)鍵詞：大白菜;有機(jī)無(wú)機(jī)配施;產(chǎn)量;品質(zhì);養(yǎng)分吸收;土壤化學(xué)性狀

氮是影響蔬菜生長(zhǎng)和產(chǎn)量形成的首要因素，對(duì)蔬菜品質(zhì)也有重要的影響。然而，我國(guó)設(shè)施蔬菜施肥存在氮肥施用過(guò)量及其結(jié)構(gòu)不合理等問(wèn)題[1]，導(dǎo)致蔬菜品質(zhì)降低，如蔬菜中硝酸鹽積累過(guò)量、口感變差等，嚴(yán)重影響我國(guó)設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[2]。大量研究表明，以有機(jī)肥氮替代部分化肥氮在穩(wěn)產(chǎn)甚至增產(chǎn)下可提高蔬菜品質(zhì)。羅佳等研究了等氮條件下有機(jī)肥不同替代比例對(duì)生菜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，有機(jī)肥替代40%化肥氮時(shí)可保持生菜產(chǎn)量穩(wěn)定，同時(shí)提高生菜的可溶性糖含量和可溶性蛋白含量[3]。張宇等研究發(fā)現(xiàn)，以有機(jī)肥氮替代25%化肥氮在穩(wěn)產(chǎn)下可降低大蒜的硝酸鹽含量，提高可溶性糖含量，改善大蒜品質(zhì)[4]。趙征宇等研究發(fā)現(xiàn)有機(jī)肥氮替代化肥氮比例為40%可促進(jìn)土壤氮素礦化，增加番茄產(chǎn)量[5]。湯桂容等采用田間小區(qū)試驗(yàn)研究豬糞有機(jī)肥替代化肥氮對(duì)白菜和萵苣產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)豬糞有機(jī)肥氮替代20%化肥氮在增產(chǎn)前提下還可提高蔬菜中維生素C和可溶性糖含量，同時(shí)降低硝酸鹽含量，顯著改善蔬菜的品質(zhì)[6]。劉麗鵑等在等氮條件下研究有機(jī)肥替代化肥氮對(duì)青菜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，有機(jī)肥替代化肥降低了青菜產(chǎn)量及其硝酸鹽含量，但是提高了維生素C、蛋白質(zhì)和可溶性糖含量[7]。綜上可知，施用有機(jī)肥氮替代部分化肥氮可有效提高蔬菜品質(zhì)，然而，目前關(guān)于設(shè)施大白菜生產(chǎn)中的相關(guān)研究較少，尤其是關(guān)于有機(jī)肥提高蔬菜品質(zhì)的機(jī)理尚不清楚。

南京市郊區(qū)是我國(guó)大白菜生產(chǎn)的重要區(qū)域之一，常年向南京市區(qū)供應(yīng)大白菜。然而，過(guò)量施肥等導(dǎo)致該地區(qū)大白菜品質(zhì)逐漸降低，為解決這一問(wèn)題，本試驗(yàn)在南京市六合區(qū)塑料大棚大白菜栽培中研究有機(jī)肥氮替代化肥氮不同比例對(duì)大白菜品質(zhì)、養(yǎng)分吸收及土壤化學(xué)性狀的影響，并通過(guò)相關(guān)性分析初步了解有機(jī)肥提高蔬菜品質(zhì)的機(jī)理，為南京市設(shè)施大白菜生產(chǎn)建立合理的綠色施肥模式提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試大白菜品種為改良青雜三號(hào)。

試驗(yàn)地點(diǎn)位于江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院六合動(dòng)物科學(xué)基地（南京市六合區(qū)竹鎮(zhèn)鎮(zhèn)）。竹鎮(zhèn)鎮(zhèn)氣候?yàn)闇貛Ъ撅L(fēng)氣候，年降水量914.6 mm，平均氣溫 15.6 ℃。小區(qū)試驗(yàn)田土壤為馬肝土，土壤pH值56，有機(jī)質(zhì)含量11.8 g/kg，總氮含量0.9 g/kg，硝態(tài)氮含量 23.7 mg/kg，有效磷含量51.4 mg/kg，速效鉀含量374.0 mg/kg。

供試肥料包括豬糞稻草有機(jī)肥，尿素（N 46%）、過(guò)磷酸鈣（P2O5 12%）、硫酸鉀（K2O 50%）。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)5個(gè)處理：處理1，空白對(duì)照（CK），不施肥;處理2，100%化肥氮（100% CF），只施用化肥;處理3，80%化肥氮+20%有機(jī)肥氮（80% CF+20% OM）;處理4，70%化肥氮+30%有機(jī)肥氮（70% CF+30% OM）;處理5，60%化肥氮+40%有機(jī)肥氮（60% CF+40% OM）。處理2、處理3、處理4、處理5的總氮量一致。所有施肥處理的氮肥基追比為4.5 ∶ 5.5，所有處理的磷鉀肥一次性基施，各處理化肥養(yǎng)分施用量具體見(jiàn)表1。追肥采用條施，微噴澆水。每個(gè)處理3個(gè)小區(qū)，隨機(jī)區(qū)組排列。試驗(yàn)小區(qū)面積4.6 m×3.8 m=17.48 m2。每個(gè)小區(qū)共栽7行大白菜，株距50 cm，行距60 cm。

2018年10月1日按試驗(yàn)設(shè)計(jì)施基肥，10月9日移栽，7月10日追施分蘗肥，11月12日追肥，除施肥不同外，各處理其余田間管理均一致。2019年1月4日收獲。

1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

1.3.1 植株樣品采集及測(cè)定 大白菜收獲后每小區(qū)采集植株樣后，取部分鮮樣進(jìn)行品質(zhì)測(cè)定，其余稱(chēng)鮮質(zhì)量，然后在105 ℃下殺青30 min，于60 ℃持續(xù)烘干，稱(chēng)質(zhì)量。植株烘干樣品粉碎后用硫酸-過(guò)氧化氫法消煮后用Smartchem全自動(dòng)化學(xué)分析儀測(cè)定氮和磷含量[10]，用火焰光度計(jì)測(cè)定鉀含量[11]。

1.3.2 大白菜品質(zhì)測(cè)定 可溶性糖含量采用蒽酮比色法測(cè)定;維生素C含量采用2，6-二氯靛酚滴定法測(cè)定;硝酸鹽含量采用紫外比色法測(cè)定;有機(jī)酸含量采用中和滴定法測(cè)定;氨基酸含量采用茚三酮比色法測(cè)定。

1.3.3 化肥氮的利用效率 氮肥回收率=（施氮區(qū)地上部吸氮量-空白區(qū)地上部吸氮量）/化肥施氮量×100%;

氮肥農(nóng)學(xué)利用率=（施氮區(qū)產(chǎn)量-空白區(qū)產(chǎn)量）/化肥施氮量;

氮肥生理利用率=（施氮區(qū)產(chǎn)量-空白區(qū)產(chǎn)量）/（施氮區(qū)地上部吸氮量-空白區(qū)地上部吸氮量）。

1.3.4 土壤樣品采集及測(cè)定 大白菜收獲后每個(gè)小區(qū)采集3個(gè)土壤樣品，采樣深度為15～20 cm，每個(gè)樣品均為多點(diǎn)混合，剔除植物殘根，自然條件下風(fēng)干。在實(shí)驗(yàn)室測(cè)定土壤pH值、電導(dǎo)率、硝態(tài)氮含量、有效磷含量和速效鉀含量。取過(guò)1 mm篩的風(fēng)干土樣10 g，加超純水50 mL，振蕩5 min，靜置 30 min 后測(cè)定pH值和電導(dǎo)率;風(fēng)干土樣過(guò)1 mm篩后采用KCl浸提-酚二磺酸比色法測(cè)定硝態(tài)氮含量;風(fēng)干土樣過(guò)1 mm篩后采用NaHCO3浸提-鉬藍(lán)比色法測(cè)定有效磷含量[8];風(fēng)干土樣過(guò)1 mm篩后采用醋酸銨浸提-火焰光度法測(cè)定速效鉀含量[9]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

用SPSS 22.0進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，采用單因素方差分析比較不同處理間差異顯著性。產(chǎn)量與其他指標(biāo)相關(guān)性分析采用Pearson相關(guān)系數(shù)分析法。

2 結(jié)果與分析

2.1 大白菜生物量及產(chǎn)量

從表2可以看出，80% CF+20% OM處理的大白菜生物量、產(chǎn)量和商品果率都高于其他施肥處理，但差異不顯著。此外，通過(guò)對(duì)化肥氮和有機(jī)肥氮施用量與生物量、產(chǎn)量和商品果率分別進(jìn)行相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)化肥氮施用量與生物量、產(chǎn)量和商品果率均呈極顯著正相關(guān)。

2.2 大白菜品質(zhì)分析

從表3可以看出，相比100%化肥處理，80% CF+20% OM處理顯著增加了大白菜氨基酸含量，而3種有機(jī)肥替代化肥處理顯著降低了大白菜可溶性糖含量。相比100% CF處理，60% CF+40% OM顯著增加了大白菜有機(jī)酸含量，70% CF+30% OM和60% CF+40% OM處理顯著降低了大白菜硝酸鹽含量。此外，通過(guò)對(duì)化肥氮和有機(jī)肥氮施用量與大白菜品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，可溶性糖含量與有機(jī)肥氮施用量呈顯著負(fù)相關(guān)（r=-0.568）;維生素C含量與化肥氮呈極顯著負(fù)相關(guān)（r=-0.694），與有機(jī)肥氮施用量呈顯著負(fù)相關(guān)（r=-0.633）;硝酸鹽含量與化肥氮施用量呈顯著正相關(guān)（R=0.532）。

2.3 大白菜氮磷鉀養(yǎng)分吸收量及利用效率

2.3.1 大白菜氮磷鉀養(yǎng)分吸收情況 從圖1可以看出，相比100%CF處理，70% CF+30% OM和60% CF+40% OM處理顯著降低了大白菜氮含量，60% CF+40% OM處理顯著降低了大白菜鉀含量。圖2可以發(fā)現(xiàn)，80% CF+20% OM處理的氮磷鉀養(yǎng)分累積量高于其他處理，但差異不顯著。

2.3.2 大白菜的氮素利用情況 從表4可以發(fā)現(xiàn)，3個(gè)有機(jī)肥氮替代化肥氮處理的氮肥回收率高于100%化肥處理，但差異不顯著。3個(gè)有機(jī)肥氮替代化肥氮處理的氮肥農(nóng)學(xué)利用率顯著高于100%CF處理，其中70% CF+30% OM處理最高。70% CF+30% OM和60% CF+40% OM處理的氮肥生理利用率顯著高于100%CF處理。

2.4 土壤化學(xué)性狀

從表5可以發(fā)現(xiàn)，相比100%CF處理，其他施肥處理提高了土壤電導(dǎo)率，且80% CF+20% OM處理顯著提高。各施肥處理間的土壤pH值、硝態(tài)氮含量、有效磷含量和速效鉀含量差異不顯著。此外，通過(guò)對(duì)化肥氮和有機(jī)肥氮施用量與土壤化學(xué)性狀進(jìn)行相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，土壤硝態(tài)氮含量與化肥氮和有機(jī)肥氮施用量均呈顯著正相關(guān)（r分別為0552、0.521），土壤有效磷含量與有機(jī)肥氮施用量呈顯著正相關(guān)（r=0.579）。

2.5 相關(guān)性分析

本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，大白菜養(yǎng)分含量、品質(zhì)及土壤化學(xué)性狀對(duì)大白菜生物量和產(chǎn)量具有顯著的影響作用。從表6可以看出，大白菜的生物量和產(chǎn)量與維生素C含量都呈極顯著負(fù)相關(guān)，r分別為 -0.752、-0.698，與植株全氮含量及土壤硝態(tài)氮含量均呈極顯著正相關(guān)，與植株全鉀含量及土壤電導(dǎo)率均呈顯著正相關(guān)。

從表6還發(fā)現(xiàn)，大白菜可溶性糖含量與土壤硝態(tài)氮含量呈顯著負(fù)相關(guān)。此外，大白菜植株全氮含量與全磷、全鉀含量，全磷含量與全鉀含量呈極顯著正相關(guān)，而全氮含量與土壤硝態(tài)氮含量呈顯著正相關(guān)。

3 討論與討論

本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與100%化肥相比，施用有機(jī)肥氮在替代20%～40%化肥氮條件下可保持大白菜穩(wěn)產(chǎn)，這說(shuō)明在化肥減施20%條件下施用有機(jī)肥可滿(mǎn)足大白菜生長(zhǎng)所需。有研究認(rèn)為，有機(jī)無(wú)機(jī)肥料配合施用時(shí)，化肥氮可滿(mǎn)足作物前期生長(zhǎng)所需氮素，而在后期由于有機(jī)肥中氮素的釋放延后效應(yīng)，且施用有機(jī)肥可提高土壤對(duì)氮素的固持，從而可滿(mǎn)足大白菜后期生長(zhǎng)所需。然而，很多研究認(rèn)為施用有機(jī)肥氮替代化肥氮比例30%～40%條件下可顯著提高蔬菜產(chǎn)量[8，12]，本研究中與100%化肥相比，有機(jī)肥氮替代化肥氮處理未顯著提高大白菜產(chǎn)量可能是因?yàn)楸驹囼?yàn)區(qū)域的土壤肥力偏低。

本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，有機(jī)肥氮替代化肥氮的不同比例對(duì)大白菜品質(zhì)的影響作用也不同。有機(jī)肥氮在替代20%化肥氮下可顯著提高大白菜氨基酸含量，而有機(jī)肥氮在替代40%下不僅顯著提高大白菜有機(jī)酸含量，還顯著降低大白菜硝酸鹽含量，這主要是因?yàn)榛实臏p施。大量研究已證明過(guò)量施用化肥氮可提高蔬菜中硝酸鹽含量[5，7]，本研究通過(guò)相關(guān)性分析也發(fā)現(xiàn)化肥氮施用量與大白菜硝酸鹽含量呈顯著正相關(guān)。有研究表明，化肥氮尤其是尿素和硝態(tài)氮形態(tài)的氮肥可提高土壤中硝態(tài)氮含量，從而增加蔬菜對(duì)硝態(tài)氮的吸收積累[9]。有研究認(rèn)為， 施用有機(jī)肥替代化肥氮可通過(guò)降低土壤硝酸鹽含量而降低蔬菜中硝酸鹽含量[10]。王立河等在日光溫室黃瓜栽培中研究了不同形態(tài)氮肥對(duì)黃瓜及土壤硝態(tài)氮含量的影響，發(fā)現(xiàn)施用有機(jī)肥氮替代部分化肥氮可通過(guò)減少土壤硝態(tài)氮含量而降低黃瓜果實(shí)中的硝態(tài)氮含量[11]。侯迷紅等認(rèn)為，土壤中硝態(tài)氮與銨態(tài)氮比例對(duì)白菜中的維生素C、有機(jī)酸和硝酸鹽含量有顯著的影響[13]。有機(jī)肥中的氮主要為有機(jī)氮，進(jìn)入土壤后經(jīng)微生物逐漸降解為無(wú)機(jī)氮，且主要以銨態(tài)氮形式存在。本研究中施用有機(jī)肥處理未顯著降低土壤硝態(tài)氮含量。有研究發(fā)現(xiàn)，影響蔬菜硝酸鹽含量的因素除了土壤硝酸鹽含量外，還與蔬菜體內(nèi)的硝酸還原酶活性有關(guān)，當(dāng)蔬菜硝酸鹽的吸收量大于還原同化量時(shí)，會(huì)導(dǎo)致硝酸鹽在蔬菜體內(nèi)積累[14]。由此可見(jiàn)，本研究中施用有機(jī)肥可能是降低了大白菜內(nèi)硝酸還原酶活性，從而降低了大白菜中的硝酸鹽含量。大多研究認(rèn)為施用有機(jī)肥可提高蔬菜可溶性糖含量，而本研究中施用有機(jī)肥氮替代化肥氮處理均降低了大白菜可溶性糖含量，通過(guò)相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)大白菜可溶性糖含量與土壤硝態(tài)氮含量呈顯著負(fù)相關(guān)，這說(shuō)明在本試驗(yàn)條件下土壤硝態(tài)氮含量是影響大白菜可溶性糖的主要因素。

本研究結(jié)果表明，相比100%化肥處理，施用有機(jī)肥氮替代20%～40%化肥氮均可顯著提高大白菜的氮肥農(nóng)學(xué)利用率。一方面是因?yàn)樵诨实獪p施條件下施用有機(jī)肥可通過(guò)提高土壤對(duì)氮肥的固持能力而減少氮素的損失[15-16]，另一方面是因?yàn)槭┯糜袡C(jī)肥可通過(guò)增加土壤微生物數(shù)量促進(jìn)有機(jī)氮的礦化，從而滿(mǎn)足蔬菜生長(zhǎng)的所需氮素，促進(jìn)蔬菜生長(zhǎng)[17]。

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