有機(jī)肥部分替代化肥對(duì)甘藍(lán)生長(zhǎng)、品質(zhì)及土壤狀況的影響

梁曼恬 黃科 袁怡鳴 毛舒香 吳秋云 王軍偉

摘 ?要：為探明化肥的減施并增施有機(jī)肥對(duì)甘藍(lán)生長(zhǎng)的影響，改善因施用過(guò)量化肥導(dǎo)致的蔬菜品質(zhì)下降、肥料利用率降低和土地鹽堿化等問(wèn)題。本試驗(yàn)在冬閑田種植條件下，以雞心甘藍(lán)‘探春為試驗(yàn)材料，采用田間小區(qū)（100%化肥、75%化肥+25%有機(jī)肥、50%化肥+50%有機(jī)肥）試驗(yàn)方法研究化肥減量及有機(jī)肥增施對(duì)甘藍(lán)生長(zhǎng)、品質(zhì)以及土壤狀況的影響。結(jié)果表明，化肥減量同時(shí)增施一定量有機(jī)肥對(duì)甘藍(lán)產(chǎn)量和生物量無(wú)顯著影響;隨著有機(jī)肥施用量的增加，甘藍(lán)橫徑有顯著增加;隨著有機(jī)肥施用比重的增加，硝酸鹽含量逐漸從26.3 mg/kg降至17.7 mg/kg，亞硝酸鹽含量從0.86 mg/kg降至0.60 mg/kg;同時(shí)土壤放線菌數(shù)量顯著提高至300.99×104 CFU/g，土壤真菌數(shù)量顯著降低至149.99×103 CFU/g;減施化肥顯著提高了土壤pH（土壤pH提高至7.03），土壤有機(jī)質(zhì)含量無(wú)顯著變化。可見(jiàn)，有機(jī)肥部分替代化肥可滿足甘藍(lán)生長(zhǎng)過(guò)程中對(duì)肥料的需求，T50處理的甘藍(lán)能夠在化肥減量50%的情況下保持產(chǎn)量與品質(zhì)不下降，同時(shí)提高土壤狀況與放線菌數(shù)量，是相同條件下冬閑田甘藍(lán)栽培一種穩(wěn)產(chǎn)合理的施肥模式。

關(guān)鍵詞：甘藍(lán);有機(jī)肥;生長(zhǎng)生理;土壤養(yǎng)分;土壤肥力

中圖分類號(hào)：S635 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract： The study was aimed to investigate the effect of reducing fertilizer application and increasing organic ferti-lizer application on cabbage growth， and to improve the problems of vegetable quality decline， fertilizer utilization rate reduction and soil salinization caused by excessive fertilizer application， etc. Under the condition of winter fallow field planting， taking chicken heart cabbage ‘Tanchun as the test material， the effects of chemical fertilizer reduction and organic fertilizer increase on cabbage growth， quality and soil condition were studied by field plots （100% chemical fertilizer， 75% chemical fertilizer+25% organic fertilizer， 50% chemical fertilizer+50% organic fertilizer）. The results showed that the reduction of chemical fertilizer and the addition of a certain amount of organic fertilizer had no sig-nificant effect on cabbage yield and biomass. With the increase of organic fertilizer application， the transverse di-ameter of cabbage increased significantly. With the increase of specific gravity of organic fertilizer application， nitrate content gradually decreased from 26.3 mg/kg to 17.7 mg/kg， and nitrite content decreased from 0.86 mg/kg to 0.60 mg/kg. At the same time， the number of soil actinomycetes increased significantly to 300.99×104 CFU/g， and the number of soil fungi decreased significantly to 149.99×103 CFU/g. Reducing fertilizer application significantly in-creased the soil pH value， and the soil pH value increased to 7.03， which had no significant effect on the content of soil organic matter. Partial substitution of organic fertilizer for chemical fertilizer could meet the demand for fertilizer during cabbage growth. The cabbage treated with T50 could keep the yield and quality unchanged under the condition of 50% reduction of chemical fertilizer and at the same time improve the soil condition and the number of actinomycetes. It is a stable and reasonable fertilization mode for cabbage cultivation in winter fallow fields under the same condi-tions.

Keywords： cabbage; organic fertilizer; growth physiology; soil nutrients; soil fertility

DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2021.05.024

在蔬菜的生產(chǎn)過(guò)程中，隨著蔬菜栽培面積的不斷擴(kuò)增，化肥的使用量逐年增大，為追求更大的經(jīng)濟(jì)效益，蔬菜種植者盲目施用化肥，這導(dǎo)致了蔬菜產(chǎn)量和品質(zhì)下降，土壤的生產(chǎn)力降低，土壤中各養(yǎng)分比例失調(diào)，酸堿失衡[1]。有機(jī)肥可以產(chǎn)生多種活性物質(zhì)，并且該類活性物質(zhì)能夠溶解土壤中的難溶化合物，提升土壤肥力，有機(jī)肥具有保水性和長(zhǎng)效性，肥效可以持續(xù)多年，但存在肥效慢等問(wèn)題[2-3]。為綜合兩種肥料的優(yōu)點(diǎn)，有機(jī)肥部分代替化肥的施肥方式成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn)，有較多研究表明，化肥配施一定量有機(jī)肥能夠提高土壤肥效，使作物提質(zhì)增產(chǎn)[4-6]。也有研究表明，減施化肥配施生物有機(jī)肥可促進(jìn)油菜生長(zhǎng)，提高油菜根系活力[7]。在小麥[8]、黃瓜[9]等作物的研究中發(fā)現(xiàn)，有機(jī)肥部分替代化肥可以通過(guò)提高作物的葉綠素含量和光合作用強(qiáng)度，進(jìn)而提升作物的產(chǎn)量。土壤微生物群落是維持土壤肥力和保證作物正常生長(zhǎng)發(fā)育的重要因素，施用有機(jī)肥對(duì)于植物根際環(huán)境pH有良好的緩沖性，可提高土壤中細(xì)菌數(shù)量和放線菌數(shù)量，抑制土壤真菌的生長(zhǎng)，顯著改變土壤微生物群落結(jié)構(gòu)[10-12];生物有機(jī)肥部分替代化肥可以調(diào)節(jié)作物土壤微生物的種類和數(shù)量，提升土壤中易于被植物吸收的養(yǎng)分含量，這對(duì)維持土壤生態(tài)系統(tǒng)平衡和可持續(xù)生產(chǎn)力具有重要作用[13]。目前，對(duì)于化肥減施研究多集中在常規(guī)葉菜類及瓜類蔬菜栽培，對(duì)于冬閑田甘藍(lán)栽培相關(guān)的化肥減施方式研究較少。湖南地區(qū)冬季有大量冬閑田，用于種植生育期較短的作物可提高經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)有機(jī)肥施用減輕土壤養(yǎng)分流失，提高土壤利用率，對(duì)于同類型土壤利用及減施化肥有重要意義。本試驗(yàn)以雞心甘藍(lán)‘探春為材料，研究化肥減量并增施一定量有機(jī)肥對(duì)冬閑田甘藍(lán)產(chǎn)量及品質(zhì)的影響。通過(guò)測(cè)定甘藍(lán)產(chǎn)量、生物量、品質(zhì)、葉球形態(tài)、葉色、光合作用參數(shù)、土壤微生物數(shù)量和根際土壤養(yǎng)分含量，探究有機(jī)肥部分替代化肥對(duì)甘藍(lán)生長(zhǎng)發(fā)育及土壤養(yǎng)分和肥力的影響。通過(guò)有機(jī)肥和化肥不同配比之間相互比較，選出最優(yōu)的肥料配比，為甘藍(lán)高效優(yōu)質(zhì)的栽培方式和土壤的可持續(xù)利用提供理論依據(jù)。

1 ?材料與方法

1.1 ?材料

本研究所采用的甘藍(lán)品種為雞心甘藍(lán)‘探春，由長(zhǎng)沙春潤(rùn)公司提供;供試化肥為硫酸鉀型復(fù)合肥和鈣鎂磷肥，購(gòu)于湖北三寧化工股份有限公司（硫酸鉀型復(fù)合肥其有效含量≥45%，純N含量為17%，P2O5含量為6%，K2O含量為25%;鈣鎂磷肥其有效含量≥60%，P2O5≥15%，MgO≥8%，CaO≥30%）;供試有機(jī)肥購(gòu)于湖南天心日日春有機(jī)肥有限公司，有效活菌數(shù)≥0.2億個(gè)，N + P2O5 + K2O≥5%，有機(jī)質(zhì)≥50%，腐植酸≥25%，供試肥料均為市售，符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

試驗(yàn)于2018年11月—2019年5月在湖南省長(zhǎng)沙市湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)蔬菜基地進(jìn)行，該地域?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，氣候溫和，降水充沛，雨熱同期，四季分明。該試驗(yàn)地為菜園土，主要的理化性狀為：pH為5.05，有機(jī)質(zhì)含量為45.6 g/kg，全氮、全磷、全鉀含量分別為3.48、2.01、11.24 g/kg，堿解氮、有效磷、速效鉀含量分別為99.7、148.6、297.0 mg/kg。

1.2 ?方法

1.2.1 ?試驗(yàn)設(shè)計(jì) ?根據(jù)甘藍(lán)栽培基肥應(yīng)以有機(jī)肥與無(wú)機(jī)肥相結(jié)合的模式，通過(guò)對(duì)湖南省內(nèi)長(zhǎng)沙、岳陽(yáng)、邵陽(yáng)等地農(nóng)戶進(jìn)行調(diào)研可計(jì)算得出湖南地區(qū)常規(guī)冬季甘藍(lán)栽培的田間化肥施用量為硫酸鉀型復(fù)合肥50 kg/667 m2和鈣鎂磷肥80 kg/667 m2，同時(shí)施用300 kg/667 m2有機(jī)肥。本試驗(yàn)設(shè)計(jì)3個(gè)施肥處理，設(shè)常規(guī)施用化肥為對(duì)照（CK）、化肥減施25%+增施25%有機(jī)肥（T25）、化肥減施50%+增施50%有機(jī)肥（T50），試驗(yàn)采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，各處理重復(fù)3次，隨機(jī)區(qū)組排列，共計(jì)9個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)面積13.2 m2。其中化肥減施25%和減施50%均是在常規(guī)施肥總施肥量的基礎(chǔ)上進(jìn)行減施，即化肥較常規(guī)施肥總施肥量減施25%（鈣鎂磷肥減施25%，硫酸鉀型復(fù)合肥減施25%）;化肥較常規(guī)施肥總施肥量減施50%（鈣鎂磷肥減施50%，硫酸鉀型復(fù)合肥減施50%）。各處理具體化肥施用設(shè)置見(jiàn)表1。

1.2.2 ?測(cè)試指標(biāo)及方法 ?產(chǎn)量與生物量測(cè)定：成熟期按小區(qū)采收后用天平進(jìn)行稱重，按部位計(jì)算單株產(chǎn)量和生物量;于每個(gè)小區(qū)隨機(jī)挑選3株甘藍(lán)，縱切后采用直尺測(cè)量甘藍(lán)縱徑（從植株基部至最外層葉片的高度，cm）、橫徑（葉球左右的最大寬度，cm）及軸長(zhǎng)（從植株基部至生長(zhǎng)點(diǎn)的長(zhǎng)度，cm）。

每小區(qū)隨機(jī)選取3株甘藍(lán)測(cè)定葉球各項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)：可溶性蛋白含量用考馬斯-G250溶液法測(cè)定，可溶性糖含量用蒽酮-硫酸比色法測(cè)定，硝酸鹽含量用水楊酸-硫酸比色法測(cè)定，亞硝酸鹽采用磺胺比色法測(cè)定，維生素C含量用2，6-二氯酚靛酚染色法測(cè)定。在每小區(qū)隨機(jī)選取3株甘藍(lán)，采用氮平衡儀測(cè)定甘藍(lán)第3片葉的氮平衡指數(shù)、葉綠素指數(shù);選擇相同葉片于晴天上午9：00—11：00采用便攜式光合儀測(cè)定光合參數(shù)，并采用Fluorpen便攜式葉綠素?zé)晒鈨x測(cè)定葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)曲線（OJIP）。

土壤理化性質(zhì)及微生物測(cè)定：在距離主根5 cm處用取樣器采集0～20 cm耕層土樣，每小區(qū)按五點(diǎn)采樣法取樣，將所采土壤混合均勻后帶回實(shí)驗(yàn)室分析土壤理化性質(zhì)及微生物。真菌、細(xì)菌和放線菌采用林先貴[14]平板培養(yǎng)法，分別采用馬?。∕artin）培養(yǎng)基、營(yíng)養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基、改良高氏Ⅰ號(hào)培養(yǎng)基;采用鮑士旦[15]常規(guī)農(nóng)化分析方法測(cè)定風(fēng)干土的堿解氮、有效磷、速效鉀及有機(jī)質(zhì)含量。

1.3 ?數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)分析采用 SPSS 20.0軟件，數(shù)據(jù)作圖采用Microsoft Excel 2010軟件。

2 ?結(jié)果與分析

2.1 ?有機(jī)肥部分代替化肥對(duì)甘藍(lán)產(chǎn)量與生長(zhǎng)的影響

由圖1可知，對(duì)照與各處理之間甘藍(lán)的產(chǎn)量和生物量沒(méi)有顯著差異;在不同的處理之間，甘藍(lán)的縱徑與軸長(zhǎng)沒(méi)有顯著差異，而在橫徑上存在顯著差異，其中T25處理的橫徑顯著長(zhǎng)于CK和T50處理，而在CK和T50處理之間，橫徑?jīng)]有顯著差異。

2.2 ?有機(jī)肥部分代替化肥對(duì)甘藍(lán)品質(zhì)的影響

在蔬菜品質(zhì)的評(píng)判中，蔬菜中硝酸鹽、維生素C、可溶性糖和可溶性蛋白是常見(jiàn)的品質(zhì)測(cè)量指標(biāo)。從表2可見(jiàn)，與CK處理相比，硝酸鹽含量隨著化肥施用量的減少而顯著降低，相較于CK，T50處理甘藍(lán)硝酸鹽含量降至最低僅為17.7 mg/kg;亞硝酸鹽具有致癌作用，從表2中可以看出，隨著減施化肥的比例增加，各處理亞硝酸鹽的含量逐漸降低，其中T50處理顯著低于CK。本試驗(yàn)中，T25處理維生素C含量與對(duì)照之間無(wú)顯著差異，而T50處理顯著降低;T50處理可溶性糖含量顯著低于對(duì)照;可溶性蛋白隨化肥施用量減少呈下降趨勢(shì)，但各處理間無(wú)顯著差異。

2.3 ?有機(jī)肥部分代替化肥對(duì)甘藍(lán)光合作用的影響

光合作用是植物重要的生理過(guò)程，聞靖等[16]指出葉色是反映葉片中葉綠素含量最直觀的指標(biāo)，葉綠素含量直接影響著作物光合作用的強(qiáng)度，進(jìn)而影響作物的生長(zhǎng)狀況。從表3可以看出，各處理下甘藍(lán)葉片的氮平衡指數(shù)、葉綠素指數(shù)以及凈光合速率沒(méi)有顯著差異，減施化肥同時(shí)配施有機(jī)肥不會(huì)減少葉片中光合色素的含量，降低作物的光合速率。Xu等[17]和Saikia等[18]研究表明，在增施有機(jī)肥的情況下，隨著有機(jī)肥施用量的增加，植物葉片碳同化能力增強(qiáng)。這意味著可以將更多的光能轉(zhuǎn)為化學(xué)能，說(shuō)明生物有機(jī)肥與化肥配施在一定程度上保證植株的光合效率，不會(huì)因?yàn)榛适┯昧康臏p少而降低植物的生長(zhǎng)和干物質(zhì)的積累。本試驗(yàn)中，從表3可知，不同的施肥處理對(duì)甘藍(lán)葉片的氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度、蒸騰速率均沒(méi)有顯著影響，因而短期內(nèi)進(jìn)行有機(jī)肥部分代替化肥對(duì)甘藍(lán)的光合作用強(qiáng)度無(wú)影響。

本試驗(yàn)采用Fluorpen便攜式葉綠素?zé)晒鈨x測(cè)量甘藍(lán)葉片葉綠素?zé)晒饪焖僬T導(dǎo)動(dòng)力學(xué)曲線。FK、FJ和FI分別是300 μs、2 ms和30 ms時(shí)的熒光強(qiáng)度，F(xiàn)M=FP即最大熒光強(qiáng)度。從圖2可以看出，不同施肥處理的葉片熒光誘導(dǎo)動(dòng)力學(xué)曲線各時(shí)間點(diǎn)和形態(tài)略有差異，各點(diǎn)之間都以T50處理的熒光強(qiáng)度最大。

2.4 ?有機(jī)肥部分代替化肥對(duì)甘藍(lán)根際微生物數(shù)量的影響

劉鵬等[19]和黃紹文等[20]的研究表明土壤中微生物的種類組成和數(shù)量對(duì)土壤的質(zhì)量具有直接影響，土壤中微生物具有改善土壤理化性質(zhì)、提高土壤肥力、抑制土傳病害產(chǎn)生的作用。由圖3可知，T25處理的根際細(xì)菌數(shù)量顯著低于CK與T50處理，而T50處理與對(duì)照之間的細(xì)菌數(shù)量無(wú)顯著差異。有機(jī)肥部分替代化肥可減少根際真菌數(shù)量，在不同的施肥處理間，T50處理顯著低于對(duì)照，但與T25處理無(wú)顯著差異;隨著有機(jī)肥增施量的增大，放線菌數(shù)量呈顯著上升趨勢(shì)。

2.5 ?有機(jī)肥部分替代化肥對(duì)甘藍(lán)根際土壤養(yǎng)分含量的影響

郭小強(qiáng)等[21]指出施用生物肥可增加土壤微生物功能群數(shù)量，改善土壤微生態(tài)環(huán)境和土壤氮素營(yíng)養(yǎng)循環(huán)，提高土壤酶活性和土壤肥力。由表4可知，隨著有機(jī)肥施用量的增加，土壤中的pH呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，T50處理顯著高于CK;不同處理之間的有機(jī)質(zhì)含量呈下降趨勢(shì)，各處理間無(wú)顯著差異;CK、T25、T50處理后有效磷、速效鉀含量較原土壤有明顯提高;T50處理全氮、堿解氮含量與CK處理中全磷含量較原土壤有所下降，各處理中其他養(yǎng)分較原土壤無(wú)明顯差異。

3 ?討論

植物光合作用的效率直接決定作物產(chǎn)量的高低，施肥量對(duì)作物的葉片氣體交換參數(shù)和葉綠素?zé)晒鈪?shù)有著重要的影響[22]。本試驗(yàn)中，減少化肥施用量，并增施有機(jī)肥，甘藍(lán)葉片的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度、蒸騰速率均沒(méi)有顯著下降，表明化肥減施并增施有機(jī)肥沒(méi)有降低甘藍(lán)葉片的光合作用，光合速率和氣孔開(kāi)度不降低，能夠保證光合作用正常進(jìn)行，其原因可能是增施有機(jī)肥有利于保持正常狀態(tài)下的氣孔開(kāi)度，確保有充足的CO2進(jìn)入葉肉細(xì)胞參與植物體內(nèi)的光合作用，并保證CO2的正常供應(yīng)，這與在花生[23]上的研究結(jié)果較為一致。

路花等[24]在燕麥的施肥研究中指出，隨配施有機(jī)肥量增加，燕麥田土壤微生物群落的豐富度和均勻度顯著提高;在連續(xù)栽種煙草的土壤中，有機(jī)無(wú)機(jī)肥料配施提高了土壤放線菌門（Actinobacteria）的細(xì)菌豐度[25]。本研究中，T50處理的真菌數(shù)量顯著低于對(duì)照;放線菌數(shù)量隨施加有機(jī)肥比重的增加呈上升趨勢(shì)，T50處理與對(duì)照之間的放線菌數(shù)量存在顯著差異。這與在辣椒[21]及萵筍[13]等試驗(yàn)中相似，原因可能是因?yàn)橛袡C(jī)肥中本身就含有大量有益活菌，有機(jī)肥的使用改善了土壤酸性，施入土壤后有益微生物在適宜的土壤環(huán)境中大量繁殖，從而抑制住真菌的生長(zhǎng)。在本試驗(yàn)中，隨著有機(jī)肥施用比重的增加，土壤中的pH呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，其中T50的根際土壤pH值為7.03，這與馬鐵錚等[26]的研究結(jié)果相似，施用有機(jī)肥可以提高土壤pH，是因?yàn)橛袡C(jī)肥含有較高的有機(jī)質(zhì)，還含有大量的有益微生物，對(duì)土壤酸性環(huán)境有良好的緩沖作用。在本試驗(yàn)中，土壤養(yǎng)分變化與在小麥[27]上的研究結(jié)論有出入，處理中有效磷、速效鉀含量顯著高于原土壤，可能是由于本試驗(yàn)中施用肥料中，有效磷、速效鉀的含量較高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了作物在生長(zhǎng)過(guò)程中所需要的含量，所以土壤中有效磷與速效鉀的含量明顯增加;而T50處理中全氮、堿解氮含量與CK處理中全磷含量較原土壤中有所下降，可能是因?yàn)楦仕{(lán)在該處理中對(duì)氮、磷等元素的吸收較好，超過(guò)處理中肥料配比所供給的量。為更深入地探討土壤理化性狀、養(yǎng)分變化與減施化肥之間的關(guān)系，需要排除外界環(huán)境的干擾，通過(guò)長(zhǎng)期試驗(yàn)進(jìn)一步研究。

作物的產(chǎn)量和品質(zhì)與光合作用及土壤微生物結(jié)構(gòu)之間有著密不可分的聯(lián)系[28-29]。本試驗(yàn)條件下，化肥減量50%并增施有機(jī)肥顯著降低了甘藍(lán)葉球中硝酸鹽與亞硝酸鹽的含量，與李杰等[30]的研究結(jié)果相一致，說(shuō)明適宜的有機(jī)肥替代化肥可減少甘藍(lán)硝酸鹽及亞硝酸鹽的積累，提高食用甘藍(lán)的安全性和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。本研究發(fā)現(xiàn)，不同處理之間在橫徑上存在顯著差異，T25處理的橫徑顯著長(zhǎng)于對(duì)照和T50處理，而在CK和T50之間沒(méi)有差異，因而，說(shuō)明適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)肥與化肥配比可以增加甘藍(lán)的橫徑。本研究中，化肥減量25%～50%并增施有機(jī)肥沒(méi)有減少甘藍(lán)產(chǎn)量與生物量，這與楊眉等[31]的研究相似。減少了化肥的施用量，但有機(jī)肥的補(bǔ)充能夠維持作物正常的光合作用，能夠?yàn)樽魑镎ＩL(zhǎng)提供足量的養(yǎng)分，不會(huì)因?yàn)榛实臏p量而降低作物的產(chǎn)量。

4 ?結(jié)論

綜合考慮甘藍(lán)品質(zhì)、土壤微生物以及土壤狀況，T50處理在本試驗(yàn)中優(yōu)于對(duì)照及T25處理。此外，化肥減施25%并增施有機(jī)肥，甘藍(lán)橫徑最長(zhǎng)。綜上所述，在本試驗(yàn)條件下，T50處理甘藍(lán)能夠在化肥減量50%的情況下保持產(chǎn)量與品質(zhì)不下降，同時(shí)提高土壤狀況與放線菌數(shù)量，是相同條件下冬閑田甘藍(lán)生產(chǎn)的一種穩(wěn)產(chǎn)合理的施肥方式。

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責(zé)任編輯：沈德發(fā)