化肥減量配施不同有機(jī)肥對(duì)油麥菜及土壤理化性質(zhì)的影響

謝育利，張 野，蘇天明*，王吉平，王 瑾，何鐵光，李嘉維，譚伯壽，梁 健，楊文軍，方 露

（1.廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，廣西 南寧 530007；2.廣西源創(chuàng)農(nóng)業(yè)科技開發(fā)有限公司，廣西 南寧 530022；3.廣西貴港天潮農(nóng)業(yè)科技有限公司，廣西 貴港 537135；4.廣西函農(nóng)生物質(zhì)科技有限公司，廣西 貴港 537118）

油麥菜（Lactuca sativa var. longifoliaf Lam， Lettuce）是常見的綠葉菜，質(zhì)地脆嫩，風(fēng)味獨(dú)特，富含多種維生素和礦物質(zhì)，有較高的營養(yǎng)價(jià)值，抗病性也強(qiáng)，深受人們的喜愛。油麥菜生長周期短，屬于速生葉菜，在全國各地廣泛種植，是效益較好的一類蔬菜［1］。長期以來，蔬菜種植主要通過施用化肥來提高產(chǎn)量，但長期施用化肥會(huì)導(dǎo)致土壤酸化、板結(jié)等問題，降低土壤微生物的數(shù)量和活性，由于化肥利用率較低，未被利用的化肥易被雨水沖刷進(jìn)入附近水域造成水體污染，破壞水源生態(tài)平衡［2］。研究表明，化肥配施有機(jī)肥對(duì)作物具有增產(chǎn)提質(zhì)的作用，并能改良土壤［3-4］。因此研究化肥配施不同有機(jī)肥對(duì)油麥菜的增產(chǎn)提質(zhì)和種植土壤的改良具有重要意義。

有機(jī)肥中含有植物必需的各種營養(yǎng)元素，能夠有效改良土壤、培肥地力［5-6］，與化肥配施對(duì)作物還具有增產(chǎn)提質(zhì)的效果。豬糞有機(jī)肥部分替代化肥可提高油麥菜的產(chǎn)量和品質(zhì)，與單施化肥對(duì)照相比，有機(jī)肥替代比例為75%時(shí)效果最優(yōu)［7］。炭基肥的施用可以提升油麥菜地上部的生物量，但隨著生物炭及炭基肥的添加，油麥菜地上部的生物量呈現(xiàn)先增后減的趨勢(shì)［8］。以羊糞和菇渣為原料生產(chǎn)的蚯蚓糞與化肥配施可在一定程度上提高油麥菜產(chǎn)量，等量氮的條件下，蚯蚓糞氮占比為30%~50%時(shí)的效果最佳［9］。此外，也有研究表明化肥配施有機(jī)肥可有效改善土壤理化性質(zhì)?；逝c沼液配施可顯著提高毛竹林地土壤微生物的碳和氮含量，且能顯著提高土壤蔗糖酶、脲酶、過氧化氫酶的活性［10］。有機(jī)無機(jī)肥料配施可提高土壤細(xì)菌多樣性，且化肥配施高碳基土壤修復(fù)肥時(shí)，土壤細(xì)菌多樣性最高［11］?；蕼p量配施生物有機(jī)肥可顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)含量及堿解氮、速效磷和速效鉀含量，并顯著提高氮、磷、鉀肥的吸收利用率［12］。當(dāng)前針對(duì)減施化肥并配施不同有機(jī)肥料對(duì)油麥菜生長、品質(zhì)和土壤理化性質(zhì)的影響未見報(bào)道。

本試驗(yàn)研究化肥減量配施不同有機(jī)肥處理下油麥菜生長、品質(zhì)及土壤理化性質(zhì)的變化特征，旨在為油麥菜種植中施肥方式的選擇提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)區(qū)位于廣西壯族自治區(qū)貴港市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所種植基地（23.11°N，109.54°E）。本試驗(yàn)布置于貴港市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所蔬菜大棚內(nèi)，試驗(yàn)開始前采集了0~20 cm耕層土壤，檢測(cè)其基本理化性質(zhì)。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，本試驗(yàn)大棚土壤的理化性質(zhì)：pH值為7.3，全磷含量為1.08 g/kg，全鉀含量為4.24 g/kg，有效磷含量為14.1 mg/kg，速效鉀含量為139 mg/kg，有機(jī)質(zhì)含量為22.7 g/kg，水解性氮含量為95.9 mg/kg，全氮含量為1.49 g/kg。

1.2 試驗(yàn)材料

供試材料為抗熱無斑香油麥品種（購于柳州陳興達(dá)種子有限公司）。使用肥料為YARA復(fù)合肥（21-6-13）、氨基酸生物有機(jī)肥、雞糞（含花生腐植酸）和炭基肥，各肥料的養(yǎng)分狀況見表1。

表1 試驗(yàn)肥料養(yǎng)分狀況

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì) 本試驗(yàn)共設(shè)置4個(gè)施肥處理，分別是單施化肥（T1）、減量20%化肥+氨基酸生物有機(jī)肥（T2）、減量20%化肥+雞糞（含花生枯腐植酸）（T3）、減量20%化肥+炭基肥（T4）。每個(gè)處理設(shè)置3個(gè)重復(fù)小區(qū)，小區(qū)面積20.16 m2（8.4 m×2.4 m），各小區(qū)為隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)。本試驗(yàn)于2020年4月初育苗，4月中旬移栽，5月下旬采收。

根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r本試驗(yàn)確定各處理施肥量為T1：化肥N的施用量為120 kg/hm2，即復(fù)合肥（21-6-13）571.5 kg/hm2； T2：減量20%化肥+氨基酸生物有機(jī)肥，即氨基酸生物有機(jī)肥15 t/hm2，復(fù)合肥（21-6-13）457.5 kg/hm2；T3：減量20%化肥+雞糞（含花生枯腐植酸），即雞糞（含花生枯腐植酸）15 t/hm2，復(fù)合肥（21-6-13）457.5 kg/hm2；T4：減量20%化肥+碳基肥，即碳基肥15 t/hm2，復(fù)合肥（21-6-13）457.5 kg/hm2。化肥按照3∶3∶4的比例分3次施用，有機(jī)肥一次性基肥施用。

1.3.2 樣品采集 待油麥菜成熟后，每個(gè)小區(qū)進(jìn)行測(cè)產(chǎn)，測(cè)產(chǎn)后每個(gè)小區(qū)選取10株長勢(shì)均勻的油麥菜，收集地上部分用作植株的品質(zhì)分析，同時(shí)每個(gè)小區(qū)采集收獲后的土壤進(jìn)行理化性質(zhì)分析。

1.3.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.3 .1 農(nóng)藝性狀測(cè)定 蔬菜成熟采收時(shí)，分別在各小區(qū)選取5株長勢(shì)均勻的油麥菜，用卷尺測(cè)量其株高、葉片長、葉片寬，同時(shí)測(cè)定葉片的SPAD值并記錄；再將長勢(shì)均勻的10株油麥菜沿地面剪斷裝袋，帶回實(shí)驗(yàn)室清洗后選取其中5株計(jì)算單株葉片數(shù)，另外5株進(jìn)行單株鮮重稱量。

1.3.3 .2 產(chǎn)量測(cè)定 蔬菜成熟后將每個(gè)小區(qū)的所有油麥菜沿地面剪斷收集，并進(jìn)行稱重，各施肥處理的產(chǎn)量分別為各自重復(fù)小區(qū)產(chǎn)量的均值。

1.3.3 .3 地下性狀測(cè)定 蔬菜成熟收取地上部分后，每個(gè)小區(qū)選擇5株長勢(shì)均勻的油麥菜，挖取油麥菜整株根系，裝袋后帶回實(shí)驗(yàn)室。在實(shí)驗(yàn)室沖洗后采用游標(biāo)卡尺測(cè)量根粗，用皮尺測(cè)量主根長， 用α-萘胺法測(cè)定根系活力，用烘干法測(cè)定根系水分。

1.3.3 .4 油麥菜品質(zhì)測(cè)定 蔬菜成熟后，考慮到測(cè)定指標(biāo)較多，每個(gè)小區(qū)選擇長勢(shì)均勻的油麥菜10株，沿地面剪斷，將地上部分整株裝袋，帶回實(shí)驗(yàn)室冷藏備用。采用對(duì)二苯酚-亞硫酸鈉還原法測(cè)定磷含量，火焰原子吸收光譜法測(cè)定鉀和鎂含量，直接滴定法測(cè)定總糖含量，2，6-二氯靛酚滴定法測(cè)定維生素C含量，銅還原碘量法測(cè)定可溶性糖含量，分光光度法測(cè)定亞硝酸鹽含量，凱氏定氮法測(cè)定氮含量［13］，粗纖維含量的測(cè)定參照《植物類食品中粗纖維的測(cè)定》（GB/T 5009.10—2003）。

1.3.3 .5 土壤理化性質(zhì)測(cè)定 采收油麥菜時(shí)，分別在各個(gè)小區(qū)用環(huán)刀采集土樣，帶回實(shí)驗(yàn)室測(cè)定土壤容重、土壤含水量、總孔隙度、毛管孔隙度及非毛管孔隙度。同時(shí)用梅花布點(diǎn)法在每個(gè)小區(qū)采集0~10 cm土樣1 kg左右，裝袋后帶回實(shí)驗(yàn)室風(fēng)干備用。采用重鉻酸鉀氧化-油浴加熱法測(cè)定有機(jī)質(zhì)含量，堿解擴(kuò)散法測(cè)定水解性氮含量，碳酸氫鈉提取-鉬銻抗比色法測(cè)定有效磷含量，乙酸銨提取-火焰光度計(jì)法測(cè)定速效鉀含量，pH計(jì)測(cè)定酸堿度（pH值）［10］，腐植酸的測(cè)定參照《有機(jī)肥料中腐植酸含量的測(cè)定》（DB21/T 1322—2004）。

1.4 數(shù)據(jù)處理

1.4.1 數(shù)據(jù)分析 采用SPSS 16.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理與統(tǒng)計(jì)分析，使用Excel 2016軟件進(jìn)行繪圖。

1.4.2 肥效綜合評(píng)價(jià) 采用隸屬函數(shù)法［14］對(duì)本試驗(yàn)中油麥菜各測(cè)定指標(biāo)進(jìn)行模糊評(píng)價(jià)，計(jì)算公式如下：

指標(biāo)與評(píng)價(jià)效果為負(fù)相關(guān)時(shí)對(duì)隸屬函數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，公式為：

式（1）和（2）中，R為參與綜合評(píng)價(jià)的指標(biāo)，Xi為各處理指標(biāo)測(cè)定值，Xmax和Xmin分別為所有測(cè)定數(shù)據(jù)中的最大值和最小值。將各指標(biāo)隸屬函數(shù)值分別計(jì)算后，再進(jìn)行累加計(jì)算平均值，采用平均隸屬函度進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，平均值越大則說明綜合效果越好。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對(duì)油麥菜農(nóng)藝性狀的影響

在不同的施肥處理下，油麥菜的農(nóng)藝性狀存在一定差異，整體表現(xiàn)為化肥減量配施有機(jī)肥的處理優(yōu)于單施化肥的處理。其中T1的株高最大（45.06 cm），比最小值（39.94 cm）提高了12.82%；T2的葉片長（43.03 cm）、葉片寬（5.10 cm）、單株葉片數(shù)（21片）及SPAD值（29.34）均最高，分別比最小值提高了7.3%、18.60%、16.7%、和8.94%；T4的單株鮮重最大（97.44 g），比最小值（75.85 g）提高了28.46%。但各處理間農(nóng)藝性狀只有葉片寬差異達(dá)到顯著水平（P﹤0.01），其他農(nóng)藝性狀差異不顯著（P﹥0.05，下同）。在測(cè)定的6項(xiàng)農(nóng)藝性狀中， T2在葉片長、葉片寬、單株葉片數(shù)、SPAD值這4項(xiàng)指標(biāo)上的測(cè)算結(jié)果值最高，說明T2對(duì)油麥菜生長的促進(jìn)效果最好。

2.2 不同施肥處理對(duì)油麥菜產(chǎn)量的影響

不同肥料對(duì)油麥菜產(chǎn)量的增產(chǎn)效果不一，調(diào)查結(jié)果顯示各施肥處理產(chǎn)量大小排序?yàn)椋篢2（54.72 kg）＞T4（48.72 kg）＞T3（42.48 kg）＞T1（35.28 kg）。T2、T3、T4的產(chǎn)量相較于T1分別提高了55.10%、20.41%、38.09%，其中T2的產(chǎn)量顯著高于T1（P＜0.05，圖1），T3、T4產(chǎn)量高于處理T1，但與T1差異 均不顯著。由此可見， T2對(duì)油麥菜的增產(chǎn)效果最好。

表2 不同施肥處理下油麥菜農(nóng)藝性狀比較

圖1 不同施肥處理下油麥菜產(chǎn)量比較

2.3 不同施肥處理對(duì)油麥菜地下性狀的影響

不同的施肥處理對(duì)油麥菜地下部的性狀影響未表現(xiàn)出明顯規(guī)律。單株根鮮重排序?yàn)門4＞T2＞T3＞T1，最大值（5.68 g）比最小值（4.49 g）高26.5%；主根長排序?yàn)門4＞T2＞T1＞T3，最大值（3.98 cm）比最小值（3.53 cm）高12.75%；根粗排序?yàn)門4＞T2＞T3＞T1，根系水分排序?yàn)門3＞T1＞T2＞T4，最大值（92.37%）比最小值（91.82%）高0.60%；根系活力排序?yàn)門2＞T1＞T3＞T4，最大值為0.0476 μg/（g·h），比最小值［0.0402 μg/（g·h）］高18.41%。根系活力直接反映出植物個(gè)體的生長營養(yǎng)狀況和產(chǎn)量水平［15］，是最重要的地下性狀指標(biāo)。從調(diào)查結(jié)果看， T2的根系活力最強(qiáng)（表3），說明T2最利于油麥菜的根系生長。

表3 不同施肥處理下油麥菜根系比較

2.4 不同施肥處理對(duì)油麥菜品質(zhì)的影響

檢測(cè)結(jié)果顯示不同肥料處理對(duì)油麥菜的品質(zhì)存在顯著影響（表4）。粗纖維含量表現(xiàn)為單施化肥的處理T1（0.59%）顯著高于其他3個(gè)處理，比最低值（0.51%）高15.69%；總糖含量排序?yàn)門3＞T1＞T2＞T4，最高值（2.52 g/kg）比最低值（1.95 g/kg）顯著提高了29.23%；維生素C含量排序?yàn)門1＞T4＞T3＞T2，最高值（109.07 mg/kg）比最低值（86.10 mg/kg）高26.68%；可溶性糖含量排序?yàn)門3＞T2＞T2、T4，氮含量的排序?yàn)門3＞T2＞T4＞T1，磷含量的排序?yàn)門1＞T2＞T4＞T3，鉀含量的排序?yàn)門4＞T2＞T3＞T1，鎂含量的排序?yàn)門2＞T1＞T4＞T3，其中含量最高值均顯著高于最低值（P<0.01）。各施肥處理間亞硝酸鹽含量也存在顯著性差異，亞硝酸鹽含量排序?yàn)門1＞T3＞T4＞T2，處理T2的亞硝酸鹽含量比處理T1顯著降低了50.24%。蔬菜是一種容易富集亞硝酸鹽的作物，亞硝酸鹽的累積會(huì)誘發(fā)消化系統(tǒng)癌變，因此亞硝酸鹽含量是蔬菜安全性的重要指標(biāo)之一［16］。在本試驗(yàn)中，處理T2的安全性最好。

2.5 不同施肥處理對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響

試驗(yàn)測(cè)定結(jié)果顯示，各施肥處理對(duì)土壤物理性質(zhì)存在一定影響，但差異不顯著，而各施肥處理對(duì)土壤化學(xué)性質(zhì)則存在顯著影響（表5）。有效磷含量排序?yàn)門3＞T2＞T1＞T4，最大值（57.57 mg/kg）比最小值（36.67 mg/kg）顯著提高了56.99%；速效鉀含量排序?yàn)門4＞T3＞T1＞T2，最大值（234.00 mg/kg）比最小值（123.67 mg/kg）顯著提高89.21%；有機(jī)質(zhì)含量排序?yàn)門3＞T4＞T2＞T1，最大值（22.50 g/kg）比最小值（20.33 g/kg）提高了10.67%；水解性氮含量排序?yàn)門3＞T4＞T2＞T1，最 大 值（150.33 mg/kg）比 最 小 值（99.00 mg/kg）顯著提高了51.85%，腐植酸含量排序?yàn)門4＞T1＞T2＞T3，最大值（0.97%）比最小值（0.91%）高6.59%。這些測(cè)定結(jié)果說明化肥減量配施有機(jī)肥能有效改善土壤結(jié)構(gòu)，同時(shí)顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，增強(qiáng)土壤肥力，其中T3的施用效果最好。

表4 不同施肥處理下油麥菜的品質(zhì)性狀比較

表5 不同施肥處理下土壤理化性狀的比較

2.6 不同施肥處理的肥效綜合評(píng)價(jià)

由表6可知，不同處理的肥效平均隸屬度排序?yàn)門2（0.56）＞T3（0.49）＞T4（0.450）＞T1（0.40），因此，從油麥菜增產(chǎn)提質(zhì)以及增強(qiáng)土壤肥力方面考量，化肥減量后配施氨基酸生物有機(jī)肥為當(dāng)?shù)赜望湶说淖罴咽┓史绞健?/p>

3 討論與結(jié)論

肥料的施用會(huì)影響土壤的理化性質(zhì)。土壤容重反映土壤的質(zhì)地、結(jié)構(gòu)和松密度等，土壤孔隙度是土壤內(nèi)部空隙多少的體現(xiàn)，其大小決定了土壤的通氣性，富含有機(jī)質(zhì)的土壤孔隙度大，容重小，通氣透水性好［17］。在本試驗(yàn)中，處理T2~T4的土壤容重均小于處理T1的，同時(shí)處理T2~T4的土壤有機(jī)質(zhì)含量也顯著高于處理T1，可見化肥減量配施有機(jī)肥能改善土壤結(jié)構(gòu)及土壤肥力，此結(jié)果與以往研究結(jié)果一致［3，4，18］。肥料的施用不僅影響土壤的理化性質(zhì)，同時(shí)可以有效促進(jìn)作物生長，增加作物產(chǎn)量［19-20］，但化肥的長期施用會(huì)引發(fā)許多環(huán)境問題［2］，因此需要在保證蔬菜產(chǎn)量和品質(zhì)的前提下減少化肥的施用。在本試驗(yàn)中，處理T2~T4的油麥菜產(chǎn)量均高于處理T1，可見化肥減量后配施有機(jī)肥能實(shí)現(xiàn)油麥菜的增產(chǎn)效果（圖1），此結(jié)果與武星魁等［21］有機(jī)肥部分替代化肥氮對(duì)葉菜產(chǎn)量的影響研究結(jié)果一致。張麗英等［22］研究發(fā)現(xiàn)農(nóng)藝性狀對(duì)作物產(chǎn)量具有明顯正效應(yīng)，與本試驗(yàn)結(jié)果一致。徐國偉等［23］研究表明作物根系的活性會(huì)影響作物養(yǎng)分吸收、植株生長及產(chǎn)量的形成。本試驗(yàn)的地下性狀調(diào)查結(jié)果顯示T2的根系活力最強(qiáng)（表3），因此推測(cè)化肥減量后配施氨基酸生物有機(jī)肥可通過提高根系活力，促進(jìn)油麥菜生長，實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)效果。蔬菜的品質(zhì)主要包括營養(yǎng)價(jià)值和衛(wèi)生安全兩大方面，亞硝酸鹽含量是蔬菜重要的安全性指標(biāo)之一［16］，在本試驗(yàn)中，T2的亞硝酸鹽含量比T1顯著降低了50.22%，安全性最好。但處理T2的營養(yǎng)價(jià)值除礦質(zhì)元素鎂的含量最高之外，其他指標(biāo)并未達(dá)到最優(yōu)效果（表4），因此未來可進(jìn)一步探究更合理的施肥方式，在保證油麥菜產(chǎn)量及安全性的基礎(chǔ)上提高其營養(yǎng)價(jià)值。

表6 不同施肥處理下油麥菜的產(chǎn)量、品質(zhì)指標(biāo)及土壤指標(biāo)隸屬度

綜上所述，化肥減量配施有機(jī)肥能有效提高油麥菜產(chǎn)量及土壤肥力，同時(shí)降低亞硝酸鹽含量，提高油麥菜食用的安全性，平均隸屬度結(jié)果顯示：在化肥減量條件下配施氨基酸生物有機(jī)肥對(duì)油麥菜的增產(chǎn)提質(zhì)及土壤改良是最有利的。因此，從油麥菜增產(chǎn)、品質(zhì)安全及提升土壤肥力方面考慮，建議油麥菜種植采用化肥減量并配施氨基酸生物有機(jī)肥的施肥方式。