有機(jī)肥替代化肥對茄子產(chǎn)量、品質(zhì)和土壤肥力的影響

袁 奇，馮 冰，鐘月華，王 靜，許仙菊，馬洪波

（1宿城區(qū)園藝技術(shù)推廣站，江蘇 宿遷 223800；2江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部江蘇耕地保育科學(xué)觀測實(shí)驗(yàn)站，南京 210014；3南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，南京 210095）

0 引言

肥料對于蔬菜是非常重要的，蔬菜一般為短期營養(yǎng)作物，一年中可復(fù)播多茬，由于生長期短，單位時(shí)間內(nèi)吸收的養(yǎng)分多，因此容易造成蔬菜要多施肥的慣性思維，盲目施肥、過量施肥、重?zé)o機(jī)肥而輕有機(jī)肥的現(xiàn)象普遍存在，濫用化肥直接導(dǎo)致蔬菜品質(zhì)、肥料利用率下降，環(huán)境問題日益突出，農(nóng)業(yè)面源污染加劇了湖泊水體質(zhì)量惡化，殘留在土壤中過量氮、磷等養(yǎng)分下滲到地下水中，影響了地下水質(zhì)量，土壤中某種營養(yǎng)元素過多，造成土壤對其他元素的吸收性能下降，有機(jī)質(zhì)含量降低、土壤酸化板結(jié)，從而破壞土壤養(yǎng)分的內(nèi)在平衡，引起土壤肥力衰退等[1]，成為中國蔬菜產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的又一瓶頸[2]，亟待實(shí)施化肥減量增效的措施。

針對蔬菜地化肥減量增效方面已有一些措施，如測土配方施肥，應(yīng)用緩控釋肥料、水溶肥料、生物肥料等新型肥料和增施有機(jī)肥等技術(shù)[3-4]。減少化肥、配施有機(jī)肥在經(jīng)濟(jì)上是可行的，也是發(fā)展可持續(xù)農(nóng)業(yè)的環(huán)保方法[5]。增施有機(jī)肥可以改善土壤結(jié)構(gòu)，增加團(tuán)聚體數(shù)量和生物活性[6]，為蔬菜提供全面營養(yǎng)，而且肥效長，能促進(jìn)蔬菜生長、改善品質(zhì)、提高蔬菜產(chǎn)量[7-9]。而合理施用有機(jī)肥，提倡有機(jī)肥與化肥配合施用是目前普遍的共識，但不同土壤條件和管理背景下，有機(jī)肥的替代比例和效果存在差異。有機(jī)肥雖然養(yǎng)分全面，但全部用有機(jī)肥不太合理而且見效慢，要想獲取蔬菜的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)，僅施用有機(jī)肥是不夠的，只有合理搭配施用化肥才能實(shí)現(xiàn)養(yǎng)分的平衡供應(yīng)。在蔬菜生產(chǎn)地實(shí)行有機(jī)肥部分替代化肥，不僅有利于平衡施肥，而且從長遠(yuǎn)看可以培肥地力、改良土壤，實(shí)現(xiàn)蔬菜的持續(xù)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)。適宜的有機(jī)肥替代比例，可顯著提高玉米[10]、水稻[11]、小麥[12]、馬鈴薯[13]、番茄[14]產(chǎn)量。但有機(jī)肥替代化肥對茄子產(chǎn)量、品質(zhì)和地力提升的影響研究相對較少，最佳替代比例尚不清楚。

筆者選擇在江蘇宿遷宿城區(qū)羅圩鄉(xiāng)聯(lián)伍村蔬菜種植區(qū)，研究化肥減量并配施不同水平的有機(jī)肥對茄子生長生理、品質(zhì)、品質(zhì)和產(chǎn)量的影響，系統(tǒng)闡述有機(jī)肥替代化肥的優(yōu)勢，同時(shí)篩選適宜試驗(yàn)區(qū)茄子生產(chǎn)的有機(jī)肥替代用量，以期為當(dāng)?shù)厍炎拥母咝?yōu)質(zhì)和可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)合理的施肥方案。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)時(shí)間、地點(diǎn)

研究田間試驗(yàn)于2018年在宿遷宿城區(qū)進(jìn)行，室內(nèi)試驗(yàn)在羅圩鄉(xiāng)大棚里進(jìn)行。供試土壤的基本理化性狀為pH 7.95，有機(jī)質(zhì)14.89 g/kg，堿解氮54.13 mg/kg，有效磷31.18 mg/kg，速效鉀586.5 mg/kg。

1.2 供試材料

供試作物為溫室作物茄子‘綠茄二號’，來源于沈陽依農(nóng)園藝有限公司。供試有機(jī)肥由江蘇沃綠寶生物科技股份有限公司和宿遷百可農(nóng)有機(jī)肥公司供應(yīng)。試驗(yàn)前對廠家提供的有機(jī)肥取樣進(jìn)行養(yǎng)分分析。沃綠寶有機(jī)肥烘干基有機(jī)質(zhì)和氮磷鉀養(yǎng)分含量分別為46.05%、2.07%(N)、1.18%(P2O5)、2.88%(K2O)，百可農(nóng)有機(jī)肥烘干基有機(jī)質(zhì)和氮磷鉀養(yǎng)分含量分別為45.81%、1.79%(N)、1.22%(P2O5)、2.34%(K2O)。

1.3 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)設(shè)置2種有機(jī)肥、2種有機(jī)肥替代比例，共6個(gè)處理。處理1不施氮肥處理，處理2為常規(guī)施肥600 kg/hm2(15:15:15)，處理3為百可農(nóng)有機(jī)肥替代化肥30%[百可農(nóng)有機(jī)肥12000 kg/hm2+常規(guī)復(fù)合肥420 kg/hm2(15:15:15)]，處理4為百可農(nóng)有機(jī)肥替代化肥40%[百可農(nóng)有機(jī)肥15000 kg/hm2+常規(guī)復(fù)合肥360 kg/hm2(15:15:15)]，處理5為沃綠寶有機(jī)肥替代化肥30%[沃綠寶有機(jī)肥12000 kg/hm2+常規(guī)復(fù)合肥420 kg/hm2(15:15:15)]，處理6為沃綠寶有機(jī)肥替代化肥40%[沃綠寶有機(jī)肥15000 kg/hm2+常規(guī)復(fù)合肥360 kg/hm2(15:15:15)]。計(jì)算肥料用量時(shí)，各處理氮肥用量一致，并按照不同處理中的最大磷鉀投入量，以過磷酸鈣和硫酸鉀補(bǔ)充使各處理氮磷鉀量總量一致。氮磷鉀化肥分別為尿素、過磷酸鈣和硫酸鉀，各處理3次重復(fù)，小區(qū)面積4 m×5 m，隨機(jī)排列。先施基肥，有機(jī)肥和磷鉀化肥均一次基施，然后用鋤頭將肥料和土拌勻，再栽茄子苗；化肥氮肥施用按照3-3-4的運(yùn)籌比例分別在基肥-盛花期-盛果期施用，追肥方式為撒施。除肥料外，其他澆水、施藥等管理措施各處理一致。

1.4 測定方法

1.4.1 土壤樣品 用土鉆按S形在試驗(yàn)區(qū)取0～20 cm土層土壤樣品，取8個(gè)點(diǎn)混在一起為一個(gè)樣品，樣品去除各種雜質(zhì)后，風(fēng)干后過100目和10目篩待測。pH測定采用電位法，堿解氮含量測定采用堿解擴(kuò)散法，速效鉀含量測定采用1 mol/L乙酸銨浸提、火焰光度法，有效磷含量測定采用0.5 mol/L碳酸氫鈉浸提、分光光度計(jì)法，有機(jī)質(zhì)含量測定采用高溫外熱重鉻酸鉀氧化-容量法。

1.4.2 植株樣品 茄子成熟期隨機(jī)采集試驗(yàn)區(qū)5株，然后將茄子根、莖葉、果實(shí)分開，將分開的部分稱重、切碎，在烘箱108℃下殺青30 min，然后用80℃下烘干，烘干后磨樣，過100目篩待用。植株采用H2SO4-H2O2消煮，用凱氏定氮法測定植株樣全氮，用鉬銻抗顯色法測定植株全磷，用火焰光度法測定植株樣全鉀。茄子果實(shí)鮮樣經(jīng)20 g/L草酸組織勻漿，采用2,6-二氯靛酚滴定法測維生素C含量；經(jīng)pH 9.6～9.7氨緩沖溶液組織勻漿，紫外分光光度法測硝酸鹽含量；經(jīng)蒸餾水組織勻漿，鹽酸水解-銅還原直接滴定法測水溶性糖總量。

1.5 數(shù)據(jù)處理及分析方法

采用Excel 2010軟件處理數(shù)據(jù)，采用SPSS 18.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用Duncan進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)(P<0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 有機(jī)肥替代化肥對茄子產(chǎn)量和氮肥利用率的影響

表1結(jié)果表明，隨著有機(jī)氮比例增加，茄子產(chǎn)量、氮肥利用率均呈現(xiàn)升高的趨勢，茄子產(chǎn)量、氮肥利用率均以有機(jī)肥替代化肥比例為40%最高，百可農(nóng)有機(jī)肥處理的茄子產(chǎn)量最高，達(dá)到129.17 kg/20 m2，與常規(guī)施肥對照相比產(chǎn)量提高了5.17%，未達(dá)到顯著水平(P>0.05)，沃綠寶有機(jī)肥處理的氮肥利用率最高，達(dá)到41.57%，與常規(guī)施肥對照相比提高10.49%，未達(dá)到顯著性差異(P>0.05)。表明溫室有機(jī)肥替代化肥比例為40%最適宜茄子的產(chǎn)量和氮肥利用率，從產(chǎn)量角度考慮，百可農(nóng)有機(jī)肥優(yōu)于沃綠寶有機(jī)肥，從氮肥利用率角度考慮，沃綠寶有機(jī)肥優(yōu)于百可農(nóng)有機(jī)肥?？傮w來講，有機(jī)肥替代化肥無論30%或者40%均能達(dá)到減肥增效的目的，不僅能減少化肥用量，還能提高茄子產(chǎn)量和氮肥利用率。

表1 不同有機(jī)肥替代化肥比例對茄子產(chǎn)量和氮肥利用率的影響

2.2 有機(jī)肥替代化肥對茄子品質(zhì)的影響

表2結(jié)果表明，隨著有機(jī)氮比例增加，茄子可溶性糖和Vc含量均呈現(xiàn)升高的趨勢，茄子硝酸鹽含量均呈現(xiàn)下降趨勢，可溶性糖和Vc含量以沃綠寶有機(jī)肥替代化肥比例為40%最高，與常規(guī)施肥對照相比分別提高了9.09%和12.31%，但未達(dá)到顯著水平(P>0.05)，茄子硝酸鹽含量均以百可農(nóng)有機(jī)肥替代化肥比例為40%最低，與常規(guī)施肥對照相比降低了7.09%，未達(dá)到顯著水平(P>0.05)。表明溫室有機(jī)肥替代化肥比例為40%最適宜茄子的品質(zhì)提升，從提升茄子Vc含量和可溶性糖含量角度考慮，沃綠寶有機(jī)肥最適合，從降低茄子硝酸鹽含量角度考慮，百可農(nóng)有機(jī)肥最適合，總體來講，有機(jī)肥替代化肥無論30%或者40%均能達(dá)到減肥增效的目的，不僅能減少化肥用量，還能提高茄子Vc和可溶性糖含量和降低硝酸鹽含量。

表2 不同有機(jī)肥替代化肥比例對茄子品質(zhì)的影響

2.3 不同有機(jī)肥替代化肥比例對土壤理化性狀的影響

隨著有機(jī)肥替代化肥比例增加，土壤有機(jī)質(zhì)含量、堿解氮、有效磷、速效鉀均呈逐漸增加趨勢，均以有機(jī)肥替代化肥比例為40%最高，pH顯現(xiàn)逐漸下降趨勢，以有機(jī)肥替代化肥比例為40%最低，表明在堿性土壤上施用有機(jī)肥可以緩解堿性，趨于中性（表3）。單純從提升有機(jī)質(zhì)含量角度，百可農(nóng)有機(jī)肥替代化肥40%的最高，與常規(guī)施肥對照相比，提高5.67%，達(dá)到顯著性差異(P＜0.05)；從提升堿解氮和速效磷角度，百可農(nóng)優(yōu)于沃綠寶；從提升速效鉀角度，沃綠寶優(yōu)于百可農(nóng)?？傊袡C(jī)肥替代化肥40%更適合溫室土壤地力提升，百可農(nóng)有機(jī)肥提升土壤有機(jī)質(zhì)含量優(yōu)于沃綠寶有機(jī)肥。

表3 不同有機(jī)肥替代化肥比例對土壤理化性狀的影響

3 結(jié)論

溫室有機(jī)肥替代化肥比例為40%，對應(yīng)的氮肥用量減少40%時(shí)，茄子產(chǎn)量和氮肥利用率均增加，也提高了茄子的可溶性糖和Vc含量，硝酸鹽含量明顯下降。隨著有機(jī)肥替代化肥比例增加，收獲時(shí)土壤有機(jī)質(zhì)含量、堿解氮、有效磷、速效鉀呈逐漸增加趨勢，均以有機(jī)肥替代化肥比例為40%最高，pH趨向中性，有利于改良堿化土壤。

有機(jī)肥適宜的品種與種植目的有關(guān)。以提高茄子產(chǎn)量、土壤堿解氮、土壤有機(jī)質(zhì)和有效磷含量為目的時(shí)，宜選擇百可農(nóng)有機(jī)肥；以提升可溶性糖含量、Vc、氮肥利用率、土壤速效鉀角度，宜選擇沃綠寶有機(jī)肥。

4 討論

張迎春等[15]研究了有機(jī)肥對萵筍的效果，結(jié)果表明有機(jī)肥在氮料利用率、產(chǎn)量方面能發(fā)揮出重要作用。林志鋒等[16]對包心菜和小青菜施有機(jī)肥的可行性進(jìn)行了研究，結(jié)果表明有機(jī)肥可以提高包心菜和小青菜的產(chǎn)量，在25%替代比例下2種蔬菜產(chǎn)量均達(dá)到最高，羅佳等[17]發(fā)現(xiàn)20%的有機(jī)肥替代處理提高了生菜的產(chǎn)量和氮肥利用率,以上研究結(jié)果與本研究結(jié)論略有不同。本研究表明，有機(jī)肥替代化肥比40%最適宜，與常規(guī)施肥對照相比產(chǎn)量提高了5.17%，氮肥利用率提高了10.49%。表明適宜的有機(jī)肥替代氮肥比例，不僅不會造成茄子減產(chǎn)，還有一定的增產(chǎn)作用，且能提高氮肥利用率，減少氮肥損失造成的環(huán)境問題。

蔬菜品質(zhì)與人的健康息息相關(guān)，越來越引起人們的重視，其中糖分、維生素C和硝酸鹽等指標(biāo)最具代表性，硝酸鹽含量是蔬菜安全衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的重要評價(jià)指標(biāo)之一。徐大兵等[18]在有機(jī)肥替代化肥對辣椒的品質(zhì)影響的研究中表明，有機(jī)氮替代化肥時(shí)辣椒的品質(zhì)優(yōu)于單施化肥，且能降低辣椒的硝酸鹽含量。何東霞[19]發(fā)現(xiàn)，與常規(guī)肥料處理相比，有機(jī)肥替代化肥處理顯著增加韭菜可溶性蛋白、可溶性糖、維生素C的含量，降低硝酸鹽含量。Verma等[20]在研究有機(jī)肥替代化肥對甘藍(lán)生長的影響中發(fā)現(xiàn)，有機(jī)肥對甘藍(lán)的產(chǎn)量、維生素C、總糖等營養(yǎng)品質(zhì)有顯著提高。本研究發(fā)現(xiàn)，可溶性糖和Vc含量以有機(jī)肥替代化肥比例為40%最高，與常規(guī)施肥對照相比分別提高了9.09%和12.31%，茄子硝酸鹽含量均以有機(jī)肥替代化肥比例為40%最低，與常規(guī)施肥對照相比降低了7.09%，這一結(jié)論與閆佳會等[21]在減量氮肥對大蔥生長的影響中的研究結(jié)果相符。

從耕地基礎(chǔ)地力上來看，增施商品有機(jī)肥料可顯著增加土壤有機(jī)質(zhì)，增加通氣性，進(jìn)而提升土壤的可耕性[22]。有機(jī)與無機(jī)養(yǎng)分能協(xié)調(diào)土壤養(yǎng)分平衡供應(yīng)，滿足作物對養(yǎng)分的需求[23]，本研究發(fā)現(xiàn)，有機(jī)肥替代化肥后，與常規(guī)施肥相比，土壤有機(jī)質(zhì)最高提高了5.67%，土壤堿解氮提高了12.64%，土壤有效磷提高了14.21%，對土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷的累積顯著好于常規(guī)化肥，主要原因在于有機(jī)肥的施入在提高有機(jī)碳的同時(shí)，也增加了土壤有機(jī)氮和有機(jī)磷的含量。另外，溫延臣[24]在商品有機(jī)肥替代化肥對土壤肥力的影響中發(fā)現(xiàn)，有機(jī)肥替代化肥與常規(guī)肥料處理相比能提高土壤速效鉀含量，與本研究結(jié)果一致，本研究的有機(jī)肥替代化肥處理的土壤速效鉀含量較常規(guī)肥料處理提高了5.62%。李玉[25]研究表明鹽堿土施用有機(jī)肥可以增加土壤有機(jī)質(zhì)，降低土壤pH，對土壤pH具有很好的緩沖性，本研究表明在堿性土壤上應(yīng)用有機(jī)肥，也可以降低土壤pH，從pH 7.87降低到pH 7.64，有效地緩解了堿性土壤對植物的損害，明顯地提升了土壤地力。

本研究的不足在于有機(jī)肥具有肥效緩慢釋放持久的特點(diǎn)，一年的試驗(yàn)不能完全跟蹤有機(jī)肥對茄子產(chǎn)量品質(zhì)和土壤質(zhì)量的影響，需要長期定位試驗(yàn)進(jìn)一步研究有機(jī)肥替代化肥對茄子和土壤的長期效應(yīng)。另外，本研究有機(jī)肥替代化肥的比例只有30%和40%，還可以增加替代比例，通過試驗(yàn)找到更適合更經(jīng)濟(jì)的替代比例。即使找到了茄子的最佳替代比例，其他經(jīng)濟(jì)作物不一定適合，也需要進(jìn)一步研究不同經(jīng)濟(jì)作物的有機(jī)肥替代化肥的最佳比例。