化肥不同減量比例對白菜、甘藍(lán)產(chǎn)量和肥料利用率的影響

耿川雄，張 茜，朱紅業(yè)，魯 耀，陳拾華，尹艷瓊，劉發(fā)倫，李春慧，段宗顏*

(1.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境資源研究所，云南 昆明 650205；2.通海縣植保植檢站，云南 通海 652700； 3.通?？h經(jīng)濟(jì)作物工作站，云南 通海 652700)

【研究意義】中國蔬菜種植面積約占農(nóng)作物總播種面積的12.5 %[1]，露地蔬菜在蔬菜產(chǎn)業(yè)中占有重要生產(chǎn)地位。云南省具有獨(dú)特的氣候資源和地形特征，大部分地區(qū)夏秋季蔬菜種植均為露地種植。長期以來大肆的投入化肥，以追求產(chǎn)量的提升。盡管這一目標(biāo)實(shí)現(xiàn)了，但導(dǎo)致作物品質(zhì)下降，農(nóng)田生態(tài)環(huán)境破壞等一系列負(fù)面影響[2]。在蔬菜連續(xù)種植區(qū)域尤為突出，由于作物種植模式單一、土壤復(fù)種指數(shù)高、化學(xué)肥料投入量大、忽視有機(jī)肥料的施用，致使土壤出現(xiàn)了鹽漬化、板結(jié)的現(xiàn)象，加劇了土壤質(zhì)量的退化。【前人研究進(jìn)展】有研究結(jié)果表示，等養(yǎng)分 (氮) 投入條件下，有機(jī)無機(jī)肥料的配比施用有提高作物產(chǎn)量，改善土壤的作用[3-5]。腐熟充分的畜禽糞便是商品有機(jī)肥的優(yōu)質(zhì)肥源，據(jù)估計(jì)，中國每年至少可以產(chǎn)生20億噸畜禽糞便[6]。【本研究切入點(diǎn)】本文以大白菜和結(jié)球甘藍(lán)2種十字花科蔬菜品種為對象，開展替代部分化肥，對蔬菜農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量、以及肥料利用率和偏生產(chǎn)力的影響，對實(shí)現(xiàn)化肥減量和蔬菜品質(zhì)提升的雙重目標(biāo)，滿足蔬菜種植區(qū)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的要求，具有理論依據(jù)和生產(chǎn)實(shí)踐指導(dǎo)意義。【擬解決的關(guān)鍵問題】以這些畜禽糞便腐為原料制成的商品有機(jī)肥替代部分化肥施用到農(nóng)田，既可以緩解有機(jī)廢棄物對環(huán)境的壓力又能對治化學(xué)肥料的過量使用的問題[7-8]。開展有機(jī)肥替代部分化肥對露地蔬菜生長和肥料利用率的影響研究具有重大意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地點(diǎn)位于云南省的中南部玉溪市通?？h秀山鄉(xiāng)鎮(zhèn)大樹村，位于北緯24°07′、東經(jīng)102°44′，海拔高度1808 m，氣候?qū)僦衼啛釒駶櫢咴瓫龆撅L(fēng)氣候，年平均氣溫15.6 ℃，年平均降雨量875 mm，但主要集中在5-10月，11月至第2年4月為旱季，平均日照2226.3 h，日照率為50 %。年平均濕度73 %，年平均無霜期262 d。

1.2 供試材料

試驗(yàn)作物為大白菜(品種為大地519)和甘藍(lán)(品種為云綠1317)。供試土壤的基本理化性狀見表1。

表1 土壤的基本理化性狀

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

兩種蔬菜分別設(shè)置不施肥對照(CK)、只施化肥常規(guī)處理(0 %有機(jī)肥)、有機(jī)無機(jī)肥配比2∶8(20 %有機(jī)肥)、3∶7(30 %有機(jī)肥)、4∶6(40 %有機(jī)肥)、5∶5(50 %有機(jī)肥)共6個(gè)處理，3次重復(fù)，36個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積為1.5 m×10 m。大白菜、甘藍(lán)種植規(guī)格和密度均為行距 28 cm×株距28 cm，定植數(shù)為82 500株·hm-2。2019年4月28日施用底肥，5月2日分別移栽大白菜和甘藍(lán)，5月16日第1次追肥，5月30日第2次追肥。6月13日大白菜測產(chǎn)采收，6月24日甘藍(lán)測產(chǎn)。供試肥料有商品有機(jī)肥、尿素(N 46 %)、復(fù)合肥15-15-15、復(fù)合肥24-6-10、硫酸鉀(K2O 50 %)。各處理和施肥量如表2～3所示。

表2 大白菜各處理肥料種類和施肥量

1.4 田間調(diào)查、采樣與分析

1.4.1 田間調(diào)查 小區(qū)分采樣區(qū)和留產(chǎn)區(qū)，結(jié)合作物生長發(fā)育及關(guān)鍵施肥期，分別在苗-蓮座期、膨大期和采摘期，分別調(diào)查葉片展開度、形狀個(gè)頭(球高、球?qū)?、整齊度，測定葉綠素含量(SPAD值)等生物指標(biāo)。

1.4.2 樣品采集與分析 采用5點(diǎn)“S” 型混合法，采集基礎(chǔ)土壤樣品1 kg左右，帶回實(shí)驗(yàn)室風(fēng)干后測定土壤pH及有機(jī)質(zhì)、有效氮、磷、鉀。待蔬菜成熟采收時(shí)，在每個(gè)小區(qū)的留產(chǎn)區(qū)，隨機(jī)采集待測植株樣品，均勻選取植株樣品，進(jìn)行烘干后稱重測定干物質(zhì)累積量，及全氮、全磷和全鉀含量，計(jì)算氮、磷、鉀吸收累積量和養(yǎng)分利用效率。

表3 甘藍(lán)各處理肥料種類和施肥量

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用 Microsoft Excel 2016 進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，采用DPS 7.5軟件進(jìn)行方差分析，LSD 法進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)(α=0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 大白菜結(jié)果分析

2.1.1 不同施肥對大白菜的植物學(xué)性狀的影響 從表4可見，不同施肥處理對大白菜各植物學(xué)性狀影響不同。就株高而言，處理B1～B5大白菜的株高較處理B0 (CK)均有顯著提高，以處理B3和處理B5為優(yōu)。葉綠素和株高有相似的規(guī)律，其中以處理B3和處理B5葉綠素提高程度最大。除處理B4與處理B1相差不大外，其余處理較處理B1的葉綠素含量均有所提高。處理B3和處理B5的葉片展開度最大，分別為45.6和50.2 cm，顯著大于只施化肥的處理；其次為處理B2。綜合看，處理B5和處理B3比處理B0 (CK)在株高、葉綠素、葉片展開度等植物學(xué)性狀上均有顯著的提高。比只施化肥的處理B1也有不同程度的提高，但未達(dá)顯著差異。

表4 不同施肥處理對大白菜植物學(xué)性狀的影響

2.1.2 不同施肥對大白菜的產(chǎn)量的影響 由表5可知，不同的施肥處理對大白菜的產(chǎn)量影響也有較大的不同，以處理B2、處理B3的產(chǎn)量最高，均在117 t·hm-2以上，和處理B1及處理B0(CK)產(chǎn)量均達(dá)到顯著性差異。處理B1的大白菜產(chǎn)量為102.7 t·hm-2，顯著低于處理B2、處理B3、處理B5。有機(jī)肥不同比例替代化肥比只施化肥白菜產(chǎn)量上有明顯優(yōu)勢。處理B0(CK)下產(chǎn)量最低，為61.5 t·hm-2。相比不同處理的商品產(chǎn)量，B3處理的優(yōu)勢顯著高于其他處理，商品產(chǎn)量高達(dá)94.7 t·hm-2，較處理B0(CK)商品產(chǎn)量增幅為112.8 %，較處理B1的商品產(chǎn)量增加了14.5 %。

表5 不同施肥處理對大白菜產(chǎn)量的影響

在有機(jī)肥替代30 %化肥被的基礎(chǔ)上隨著替代比例的增加，大白菜的商品產(chǎn)量顯示出逐漸降低的趨勢。處理B1和處理B3的經(jīng)濟(jì)系數(shù)均為0.81，顯著高于其他處理，處理B0(CK)、處理B2、處理B4經(jīng)濟(jì)系數(shù)相差不大，在0.72～0.73，處理B5大白菜經(jīng)濟(jì)系數(shù)最小，為0.63。

2.1.3 不同施肥對大白菜的養(yǎng)分吸收和肥料利用率的影響 如表6所示，不同施肥處理下的，大白菜氮素吸收量各有差異；各施肥處理和農(nóng)民常規(guī)施肥處理與處理B0 (CK)相比，均能顯著提高大白菜氮素的吸收量，處理B2和處理B3的氮素吸收量優(yōu)勢比較明顯，較處理B0(CK)分別高出261.8和249.9 t·hm-2。處理B2的大白菜氮素吸收量較處理B5均顯著增加。不同施肥處理下，大白菜磷素吸收量與氮素規(guī)律相同，磷素吸收量最大為處理B2，磷素吸收量比農(nóng)民常規(guī)施肥處理B1均有提高。除對照處理B0(CK)外，不同施肥處理間大白菜鉀素的吸收量有差異但未達(dá)顯著。

表6 不同施肥處理對大白菜養(yǎng)分吸收量和肥料利用率的影響

大白菜的N肥利用率以處理B2和處理B3較高，均高于常規(guī)處理B1，但處理B4、處理B5的N肥利用率低于處理B1，有機(jī)肥替代化肥的比例若超過30 %后表現(xiàn)劣勢。P肥和K肥利用率均有相似規(guī)律。有機(jī)肥部分替代化肥，可降低化肥用量，增加N、P、K肥的利用率。

2.2 甘藍(lán)結(jié)果分析

2.2.1 不同施肥對甘藍(lán)的植物學(xué)性狀的影響 由表7可見，不同施肥處理下，甘藍(lán)植物學(xué)性狀影響不同。各處理間甘藍(lán)葉綠素含量不同但差異不大，值在65～70。葉綠素含量以處理G4最高，顯著高于處理G1以及處理G0(CK)，分別高出14.3 %，28 %。G3處理僅次于G4處理。葉縱球莖以，處理G1和處理G2值最大，各處理間差異不大；緊實(shí)度最高的是處理G3，顯著高于其他處理，達(dá)0.64，表現(xiàn)出良好的商品性。較處理G1高出14.2 %，除處理G3和和處理G0(CK)外，其他各施肥處理下的甘藍(lán)緊實(shí)度差異較小，緊實(shí)度最低的是空白處理G0(CK)，為0.47。綜合看，處理G3較其他處理優(yōu)勢明顯。

表7 不同施肥處理對甘藍(lán)植物學(xué)性狀的影響

2.2.2 不同施肥對甘藍(lán)產(chǎn)量的影響 如表8所示，處理G0(CK)甘藍(lán)產(chǎn)量最低為63.2 t·hm-2，處理G3產(chǎn)量最高為87.3 t·hm-2，處理G2、處理G3的甘藍(lán)產(chǎn)量都高于處理G1，其中G3處理與其他處理差異顯著。處理G4和處理G5的甘藍(lán)產(chǎn)量顯著低于處理G1，處理G3的甘藍(lán)的商品產(chǎn)量最高，顯著高于其他處理，對照處理的甘藍(lán)商品產(chǎn)量顯著低于其他處理，為最低；G3處理下甘藍(lán)經(jīng)濟(jì)系數(shù)最高，其余各處理間經(jīng)濟(jì)系數(shù)略有差異，但都不顯著。處理G2和處理G3的增產(chǎn)均為正值，較處理G1具備增產(chǎn)效果，處理G4、處理G5的增產(chǎn)均為負(fù)值，產(chǎn)量低于處理G1，但差異不顯著；G3處理增幅最大，達(dá)到7.3 %。

表8 不同施肥處理對甘藍(lán)產(chǎn)量的影響

2.2.3 不同施肥對甘藍(lán)的養(yǎng)分吸收和肥料利用率的影響 如表9所示，各處理和空白處理均能顯著提高甘藍(lán)氮素的吸收量，處理G3下氮素吸收量優(yōu)勢比較明顯，較處理G0(CK)高出141.2 kg·hm-2。處理G4和處理G5的甘藍(lán)氮素吸收量顯著低于處理G3，其余各施肥處理間差異不顯著。不同施肥處理下，甘藍(lán)磷素吸收量最大為處理G3，顯著高于G1和G2。除處理G3外，甘藍(lán)磷素吸收量隨著有機(jī)肥替代化肥比例的增加而呈現(xiàn)降低趨勢。處理G3的甘藍(lán)的鉀吸收量最高且顯著高于其他處理，其他處理甘藍(lán)對鉀素的吸收量差異不顯著，鉀素吸收量均在310～340 kg·hm-2。

表9 不同施肥處理對甘藍(lán)養(yǎng)分吸收量和肥料利用率的影響

各施肥處理之間甘藍(lán)的N肥利用率以處理G3最高，與處理G1差異不顯著。P肥利用率以處理G3最高，與處理G1差異不顯著。除處理G3外，甘藍(lán)磷肥利用率隨著有機(jī)肥替代化肥比例的增加而呈現(xiàn)降低趨勢。K肥利用率以G3處理最高，與處理G1差異不顯著。其余各處理鉀肥利用率均無顯著差異，鉀肥利用率從高到低排序?yàn)樘幚鞧2 >處理 G5>處理G4。

3 討 論

3.1 有機(jī)無機(jī)配施對大白菜、甘藍(lán)農(nóng)藝性狀和生物量的影響

蔬菜栽培是高投入、高產(chǎn)出的集約化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，連續(xù)過量施用化學(xué)肥料會(huì)破壞農(nóng)田的生態(tài)平衡[9]。作物的生長發(fā)育離不開氮磷鉀三大必需營養(yǎng)元素?；适┯每梢愿咝Э焖贋橹参锾峁┥L所必需的礦質(zhì)養(yǎng)分，但長期大量施用使土壤鹽堿化、加重紅壤酸化等不良影響[10]。有機(jī)肥除提供速效養(yǎng)分，因含有大量的有機(jī)質(zhì)可以在微生物的作用下釋放緩效養(yǎng)分，可以儲(chǔ)備有機(jī)養(yǎng)分和無機(jī)養(yǎng)分，并且調(diào)控土壤養(yǎng)分的釋放速率，提高作物對氮磷鉀的吸收利用，影響作物生長產(chǎn)量[11]。通過試驗(yàn)常規(guī)施肥處理和有機(jī)肥替代部分化肥處理對大白菜和甘藍(lán)的農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量均比空白對照有顯著性提升作用，基于土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分供應(yīng)難以保證蔬菜生長的品質(zhì)和產(chǎn)量。劉洪江、張晶等[12-13]研究認(rèn)為有機(jī)無機(jī)肥不同比例配施可以通過增加單位面積的穗數(shù)和穗粒數(shù)從而提高水稻產(chǎn)量。前人研究表明，有機(jī)無機(jī)配施比例在一定的閾值范圍內(nèi)對作物生長有促進(jìn)作用，但超過一定的搭配比例增產(chǎn)作用會(huì)大大降低甚至出現(xiàn)負(fù)效應(yīng)[14-16]，本研究和前人研究結(jié)果具有較為一致的結(jié)論。從試驗(yàn)結(jié)果來看，以有機(jī)肥替代30 %化肥施肥處理下為最優(yōu)，此時(shí)大白菜和甘藍(lán)具備最佳的商品特性和產(chǎn)量產(chǎn)出。隨著有機(jī)肥替代比例的增加，比單施化肥增產(chǎn)提質(zhì)作用會(huì)逐漸降低，甚至在株高、葉綠素含量不如只施化肥處理。這種規(guī)律在甘藍(lán)上表現(xiàn)更為明顯，在有機(jī)肥替代化肥比例超過30 %后，和單施化肥比，甘藍(lán)的產(chǎn)量出現(xiàn)負(fù)增長。因此確定有機(jī)肥替代化肥的合理比例，對保證蔬菜的產(chǎn)量和商品性狀。

3.2 有機(jī)無機(jī)配施對大白菜、甘藍(lán)肥料利用率和偏生產(chǎn)力的影響

肥料利用率會(huì)受到諸多因素的影響，如：肥料種類、施肥方式、施肥部位以及土壤理化性狀等。合理施肥能夠促進(jìn)植物對肥料養(yǎng)分的吸收，降低養(yǎng)分的損失，提高肥料的利用效率，對改善土壤肥力和農(nóng)田生態(tài)環(huán)境具有積極意義[17-19]。前人研究顯示用有機(jī)磷替代30 %的無機(jī)磷，磷肥的農(nóng)學(xué)利用效率會(huì)顯著提高[20]，張玉平等研究有機(jī)肥部分替代化肥可以降低菜田土壤中氮素、磷素的損失在30 %的替代比例下，氮磷的損失量最小，對菜田水土保持最為有利[21-22]。郁潔[23]在小麥中的研究報(bào)道中顯示，等氮條件下有機(jī)肥氮替代化肥氮比例在25 %時(shí)，小麥產(chǎn)量和氮肥利用率最高。研究顯示對于白菜有機(jī)肥替代20 %化肥的處理，有著最高的養(yǎng)分吸收量和肥料利用率，且比單施化肥綜合利用率提高23.3 %，肥料偏生產(chǎn)力平均提高了14.6 %。有機(jī)肥替代30 %化肥施用情況下，甘藍(lán)肥料偏生產(chǎn)力和對肥料的利用率均是最高的，相比單施化肥分別平均提高了7.3 %和21.1 %。前人研究也有類似結(jié)果，實(shí)施有機(jī)肥替代化肥比例科學(xué)、合理，不僅可以降低化肥的用量，并可以實(shí)現(xiàn)作物的提質(zhì)增產(chǎn)。

4 結(jié) 論

與單施化肥相比，有機(jī)肥替代部分化肥有利于提高大白菜和甘藍(lán)的產(chǎn)量和農(nóng)藝性狀，有機(jī)肥替代化肥的比例在20 %、30 %下，可以提高作物的產(chǎn)量、品質(zhì)以及肥料利用率，40 %、50 %情況下，由于養(yǎng)分供應(yīng)不足，作物則出現(xiàn)減產(chǎn)，品質(zhì)降低等現(xiàn)象。

與單施化肥相比，有機(jī)肥替代部分化肥提高了大白菜和甘藍(lán)對氮磷鉀的養(yǎng)分吸收量和肥料的利用效率，有機(jī)肥替代30 %化肥的情況下作物養(yǎng)分利用效率是最高的，但有機(jī)肥替代比例增加利用率隨之降低。