有機(jī)肥部分替代化肥對青花菜生長、品質(zhì)及土壤狀況的影響

王圣澤，聶 金，費(fèi)丹丹，王軍偉，吳秋云，黃 科

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院 長沙 410128）

青花菜（L.var.）是一種具有較高營養(yǎng)價值和商業(yè)價值的綠色健康蔬菜。在青花菜種植中，出現(xiàn)了大量盲目施用化肥的現(xiàn)象?；实倪^量施用使作物營養(yǎng)品質(zhì)下降、口感風(fēng)味降低，造成土壤結(jié)構(gòu)破壞以及生態(tài)環(huán)境污染。統(tǒng)計表明，在蔬菜栽培中，一個季度的平均磷肥施用量遠(yuǎn)高于磷元素在蔬菜中的需求量，高的可達(dá)1308 kg·hm。在我國蔬菜生產(chǎn)中，氮肥損失嚴(yán)重，氧化亞氮排放量是糧食作物的1.24～4.16 倍，硝酸鹽淋洗損失量高達(dá)79.1 kg·hm。因此，減少蔬菜農(nóng)事活動中化肥的使用量是亟需解決的重要科學(xué)問題。

生物有機(jī)肥是一種新型高效安全的復(fù)合肥料，富含多種營養(yǎng)元素，能夠為植物提供充分的養(yǎng)分，可改善土壤的理化性質(zhì)，增強(qiáng)土壤持水、持肥力。同時，有機(jī)肥對植物抗病蟲能力也有顯著效果，可使作物豐產(chǎn)，提高品質(zhì)。有試驗表明，有機(jī)肥替代化肥對果蔬的生長、品質(zhì)及土壤狀況有積極作用，減施化肥、輔施有機(jī)肥不會降低作物產(chǎn)量；增施有機(jī)肥減施化肥可提高番茄、芝麻等作物的產(chǎn)量；減施化肥配施有機(jī)肥可有效提高甘藍(lán)、黃瓜和苦瓜中可溶性糖、可溶性蛋白和維生素C 的含量，降低硝酸鹽含量。

筆者以青花菜為試驗材料，研究了有機(jī)肥部分替代化肥對青花菜產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，通過有機(jī)肥和化肥不同配比比較，優(yōu)化肥料配比，為青花菜高效優(yōu)質(zhì)栽培和土壤可持續(xù)利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試青花菜品種為國王100（浙江溫州肇豐種苗公司培育）。供試肥料主要有兩種，分別是自湖北三寧化工股份有限公司購買的硫酸鉀型復(fù)合肥（硫酸鉀型復(fù)合肥其有效含量≥45%，純N 含量為17%，PO含量為6%，KO 含量為25%），有機(jī)肥購自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，純N 含量為1.42%，PO含量為1.71%，KO 含量為2.32%，有機(jī)質(zhì)含量≥50%，腐植酸含量≥25%）。

1.2 方法

1.2.1 試驗設(shè)計 試驗于2020 年9 月至2021 年1月在湖南省湘潭市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所試驗基地開展，試驗地屬常規(guī)露地栽培蔬菜田。根據(jù)青花菜栽培基肥宜以有機(jī)肥與化肥相結(jié)合的模式，通過對湖南省內(nèi)長沙、岳陽、邵陽等地農(nóng)戶進(jìn)行調(diào)研計算，得出湖南地區(qū)常規(guī)冬季青花菜栽培的田間化肥施用量為硫酸鉀型復(fù)合肥50 kg·667 m。本試驗共設(shè)計4個處理，試驗采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，設(shè)不施用肥料為空白對照（CK），常規(guī)施用化肥為對照（CF），化肥減施25%+增施200 kg·667 m有機(jī)肥（T200）和化肥減施25%+增施400 kg·667 m有機(jī)肥（T400）共4 個處理，各處理重復(fù)3 次，隨機(jī)區(qū)組排列，共計12 個小區(qū)，每個小區(qū)面積12 m，每小區(qū)以露地栽培的方式各種植52 株。以其中化肥減施25%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%（硫酸鉀型復(fù)合肥減施25%）。各處理具體化肥施用設(shè)置見表1。

表1 試驗各處理的施肥量 （kg·667 m-2）

1.2.2 測試指標(biāo)及方法 青花菜理化性質(zhì)：成熟期時，在每小區(qū)隨機(jī)選取3 株青花菜，分別用直尺測量青花菜植株株高（莖基部到花球頂端的高度）、莖粗（花球基部莖的周長）、花球橫徑（花球的最大寬度）、花球縱徑（垂直于花球橫徑的花球?qū)挾龋?、開展度（植株最大展開葉片間距離）、花球粗度（花球基部最大周長）；成熟期后，按小區(qū)分別采收，立刻用天平進(jìn)行稱質(zhì)量，按部位計算單株產(chǎn)量和生物量。自每小區(qū)隨機(jī)選取3 株青花菜分別測定其葉球各項品質(zhì)指標(biāo)：用蒽酮-硫酸比色法測定可溶性糖含量、用考馬斯-G250 溶液法測定可溶性蛋白含量、用2，6-二氯酚靛酚染色法測定維生素C 含量、用硝基水楊酸比色法測定硝態(tài)氮含量。在每小區(qū)隨機(jī)選取3 株青花菜，采用氮平衡儀測定青花菜第3 片葉的葉綠素SPAD 值。分別取青花菜的根、莖、葉、花球冷凍干燥后，用天平稱干質(zhì)量，參照LY/T 1270—1999《森林植物與森林枯枝落葉層全硅、鐵、鋁、鈣、鎂、鉀、鈉、磷、硫、錳、銅、鋅的測定》測其全氮、鉀、磷含量。采用SPAD-502 型手持式葉綠素儀測定葉綠素值。

土壤理化性質(zhì)：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)按五點采樣法取樣，將所采土壤混合均勻后帶回試驗室分析土壤理化性質(zhì)。參照常規(guī)農(nóng)化分析方法檢測土壤中有機(jī)質(zhì)含量、有效磷含量、速效鉀含量、水解性氮含量、全氮含量、土壤pH 值、總磷含量、全鉀含量。

1.2.3 計算方法 計算方法參照張迎春的方法。

（1）吸收利用率RE/%=（施肥區(qū)地上部養(yǎng)分吸收量-不施肥區(qū)地上部養(yǎng)分吸收量）/施肥量×100；

（2）農(nóng)學(xué)利用率=（施肥區(qū)產(chǎn)量-不施肥區(qū)產(chǎn)量）/施肥量；

（3）偏生產(chǎn)力=施肥區(qū)產(chǎn)量/施肥量；

（4）肥料貢獻(xiàn)率FCR/%=（施肥處理產(chǎn)量-不施肥處理產(chǎn)量）/施肥處理產(chǎn)量×100；

（5）土壤養(yǎng)分依存率SDR/%=不施肥區(qū)地上部養(yǎng)分吸收量/施肥區(qū)地上部養(yǎng)分吸收量×100。

1.3 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析采用SPSS 20.0 軟件，采用Microsoft Excel 2010、Graphpad 6.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析作圖等工作。

2 結(jié)果與分析

2.1 有機(jī)肥部分代替化肥對青花菜生長的影響

由表2 可知，相較于CK，T200 處理青花菜的各項生長指標(biāo)均有顯著提高。在不同處理下，青花菜的株高表現(xiàn)存在差異，表現(xiàn)為CF＞T400＞T200＞CK，CF 處理下青花菜株高顯著最高，為42.67 cm；T200 處理青花菜莖粗最大，為26.32 cm，比CK 提高39.48%，二者之間差異顯著；T400 處理青花菜花球粗度最大，為30.49 cm，較CK 顯著增加了30.24%；花球縱徑均呈現(xiàn)出隨著有機(jī)肥的增施而升高的趨勢，在T400 處理最大，為12.92 cm，T200 次之，為12.78 cm，均與CK 處理差異顯著，T400 處理較CK 處理增加了18.64%；花球橫徑大小受施肥影響差異顯著，隨著有機(jī)肥的施用量的升高而升高，T400 的處理花球橫徑達(dá)16.52 cm，T200 次之，為15.59 cm，分別高于CK 處理5.43、4.50 cm，均與CF處理存在顯著差異；CK 處理中青花菜植株開展度顯著低于施肥處理，且發(fā)現(xiàn)增施有機(jī)肥可提高青花菜植株開展度。由圖1 可知，施肥處理相較于CK處理，青花菜花球質(zhì)量和生物量均有顯著提高，有1.5 倍的增長，而施肥情況下青花菜花球質(zhì)量和青花菜的生物量無顯著差異。

圖1 不同施肥處理下青花菜的花球形態(tài)及生物量

表2 試驗各處理的生長指標(biāo)

2.2 有機(jī)肥部分代替化肥對青花菜品質(zhì)的影響

由表3 可知，T200 處理有利于降低青花菜中硝態(tài)氮含量，且對提高青花菜中可溶性蛋白的含量有顯著作用。在各處理中，青花菜中硝態(tài)氮含量無顯著性差異，但在T200 處理下最低，為117.71 μg·g，比CF 處理下降了3.71%；維生素C 含量在T200處理下達(dá)最高，為1.55 mg·g，比CF 處理提高了12.32%；可溶性糖含量在各處理間無顯著差異，其中T200 處理可溶性糖含量最高，為7.48 mg·g，較CF 處理提高了16.33%；可溶性蛋白含量在T200處理下最高，達(dá)到39.32 μg·g，T400 次之，為37.11 μg·g，CF 處理下最低，低至31.96 μg·g，二者分別較CF 處理提高了23.03%、16.12%。

表3 不同施肥處理下青花菜品質(zhì)分析

2.3 有機(jī)肥部分代替化肥對青花菜中葉綠素值的影響

由圖2 可知，在各處理中，SPAD 表現(xiàn)無顯著差異，在CK 處理中，SPAD 值最低，只有52.68，施肥處理SPAD 值有所升高，最高在T400 處理下可至56.99。

圖2 不同施肥處理下青花菜的葉綠素值

2.4 有機(jī)肥部分代替化肥對青花菜肥料利用率的影響

由表4 可知，與CK 相比，施用肥料可顯著提高青花菜中N、P、K 元素吸收量，且各處理之間差異均達(dá)到顯著水平。在T200 處理下，N、P、K 元素吸收量分別為9.30、9.96、14.01 kg·667 m，較CK 處理N、P、K 元素吸收量分別顯著升高了80.93%、70.26%、71.90%。

表4 不同施肥處理下青花菜養(yǎng)分吸收量

由表5 可知，鉀肥吸收利用率在T200 處理下最高，達(dá)55.43%，T400 處理最低，為27.98%，CF 處理和T200 處理比T400 處理分別提高了24.68%和27.45%，三者之間差異顯著；氮肥吸收利用率三者之間差異顯著，CF 處理最高，T400 處理最低，CF 處理和T200 處理比T400 處理分別提高了46.94%和30.28%；磷肥吸收利用率在CF 處理下最高，T200處理次之，T400 處理下最低，三者之間差異顯著。在化肥使用量相同的情況下，鉀肥、氮肥、磷肥吸收利用率均表現(xiàn)為T200＞T400，且隨著有機(jī)肥的施用量的增加而降低。肥料貢獻(xiàn)率在CF、T200、T400處理之間無顯著差異，表現(xiàn)為T400＞T200＞CF，CF處理利用率表現(xiàn)最低，在化肥使用量相同的情況下，隨著有機(jī)肥施用量的增加而提升。

表5 不同施肥處理下青花菜肥料利用率指標(biāo)

土壤中各元素養(yǎng)分依存率與其在植物體內(nèi)的吸收利用率的變化是相符的，土壤鉀素養(yǎng)分依存率在T400 最高，為68.44%，T200 處理最低，為58.14%，土壤鉀素養(yǎng)分依存率表現(xiàn)為T400＞CF＞T200，三者之間差異達(dá)到顯著水平；土壤氮素養(yǎng)分依存率在CF 處理最低，為51.02%，在T400 處理最高，為57.04%，比CF 處理提高了11.80%，T200 處理比CF 處理提高了8.31%，土壤氮素養(yǎng)分依存率表現(xiàn)為T400＞T200＞CF，三者之間差異達(dá)到顯著水平；土壤磷素養(yǎng)分依存率在T400 處理中最高，在T200 處理中最低，二者之間差距為20.04%，且T200 處理中的土壤磷素養(yǎng)分依存率比CF 處理中減少5.44%，三者之間差異達(dá)到顯著水平。

由圖3 可知，鉀肥偏生產(chǎn)力以T400 最高，T200處理次之，二者均顯著高于CF 處理，且分別高于CF 處理39.82 g·kg和30.93 g·kg；氮肥偏生產(chǎn)力在3 個處理之間無顯著差異；磷肥偏生產(chǎn)力T400處理最高，T200 處理次之，二者均顯著高于CF 處理，分別高于CF 處理76.75 kg·kg和59.63 kg·kg。鉀、氮、磷肥的農(nóng)學(xué)利用率在各處理之間均無顯著性差異，減施化肥增施有機(jī)肥處理比單施化肥處理可提高氮、磷、鉀肥農(nóng)學(xué)利用率，均表現(xiàn)為T400＞T200＞CF。

圖3 不同施肥處理下青花菜肥料利用率指標(biāo)

2.5 有機(jī)肥部分代替化肥對土壤養(yǎng)分含量的影響

由表6 可知，在種植青花菜前后，土壤中的各養(yǎng)分含量也有一定差異。種植青花菜會短時影響土壤酸堿性、增高速效鉀含量。施肥處理較CK 處理pH 值升高，CF 處理pH 值最高，達(dá)6.38，且顯著高于CK，T200 處理pH 值為6.16，二者分別比CK處理高出0.73、0.51；有機(jī)質(zhì)含量表現(xiàn)為CK＞CF＞T200＞T400；有效磷含量在各處理之間無顯著差異；速效鉀在T200 處理下含量（，后同）最高，為0.38 g·kg，T400 處理最低，為0.23 g·kg，二者之間差異達(dá)到顯著水平；水解性氮含量在T400 處理中最低為0.16 g·kg，較CK 處理下降了15.79%；全氮含量在T400 處理下最低，為0.17%，CK 處理最高，為0.20%，T200 處理較CF 處理下降10%；總磷含量、全鉀含量在各處理中無顯著差異。

表6 不同施肥處理下土壤養(yǎng)分含量的差異性分析

2.6 有機(jī)肥部分代替化肥對青花菜種植成本與經(jīng)濟(jì)效益的影響

從表7 中可知，各處理青花菜產(chǎn)量表現(xiàn)為T200＞T400＞CF＞CK，且在不同施肥處理下，青花菜產(chǎn)量無顯著性差異，T200 處理較CF 處理增產(chǎn)126.23 kg·667 m，T400 處理較CF 處理增產(chǎn)61.71 kg·667 m，表明有機(jī)肥部分代替化肥可使青花菜產(chǎn)量提高。隨著肥料的施入使追肥成本升高，T200 處理比CF 處理增加55.25 元·667 m肥料投入成本，T400 處理較CF 處理增加155.25 元·667 m肥料投入成本。但青花菜的產(chǎn)值增幅明顯，T200 處理為最高的施肥方式，產(chǎn)值可達(dá)到4 277.32 元·667 m，T200 處理為CK 處理的2.22 倍，T400 處理為CK處理的2.05 倍，CF 處理為CK 處理的1.89 倍。平均每667 m青花菜的凈收入比CK 也有提高，為1.80～2.10 倍，CF、T200、T400 處理較CK 處理收益增幅分別為108.39%、148.80%、119.15%。經(jīng)計算統(tǒng)計，施肥對于提高經(jīng)濟(jì)效益有積極作用，增幅1.0～1.5 倍。其中，利用有機(jī)肥部分代替化肥雖然增加了種植成本投入，且增幅為8.17%～22.97%，但凈收入的增幅也較大，為10.76%～40.41%。

表7 不同施肥處理下青花菜成本與經(jīng)濟(jì)效益分析

3 討論與結(jié)論

筆者發(fā)現(xiàn)，有機(jī)肥配施化肥可使青花菜的產(chǎn)量提高，植株開展度，花球縱、橫徑及單個花球質(zhì)量均呈增長趨勢。馮海萍等的有機(jī)肥配施化肥試驗表明，這種施肥方式可以提高娃娃菜產(chǎn)量，改善其品質(zhì)，朱玲玲也在對花椰菜的試驗中得出相似的結(jié)論。楊靜等和羅佳等分別在對小白菜的研究中指出，有機(jī)肥配施可以使小白菜的單株鮮質(zhì)量、最大葉寬、葉片數(shù)等生物學(xué)性狀有積極的促進(jìn)作用；梁曼恬等在對甘藍(lán)的研究中表明，有機(jī)肥配施使甘藍(lán)橫徑增大；陳自雄等在對馬鈴薯的處理中也發(fā)現(xiàn)了相關(guān)生物學(xué)指標(biāo)的提高。

Negi 等指出施用50%有機(jī)肥（FYM、蚯蚓糞和森林凋落物）和50%生物肥料（黃色固氮菌和熒光假單胞菌）對草莓果實品質(zhì)有顯著提高。江波等在不同有機(jī)氮替代量對辣椒處理的研究中也得出降低了硝酸鹽含量，增高了維生素C 含量和還原糖含量，這與本試驗中T200 處理后青花菜品質(zhì)結(jié)果一致，表明利用生物有機(jī)肥替代化肥對青花菜品質(zhì)具有積極作用。

試驗表明施用有機(jī)肥對土壤養(yǎng)分含量有影響，曲成闖等研究表明隨著生物有機(jī)肥施用量的增加，土壤脲酶和過氧化氫酶的活性均逐漸增強(qiáng)，土壤微生物學(xué)特性得到進(jìn)一步改善。土壤微生物與土壤理化性質(zhì)密切相關(guān)，增施有機(jī)肥有利于功能細(xì)菌的繁殖，能提高土壤細(xì)菌多樣性。賈豪語通過肥料配施試驗表明，生物有機(jī)肥能促進(jìn)花椰菜對氮、磷、鉀的吸收利用。郭小強(qiáng)等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)境和土壤氮素營養(yǎng)循環(huán)，提高土壤酶活性和土壤肥力。孫繼梅、何瑞岳總結(jié)出我國有機(jī)-無機(jī)肥配施利用現(xiàn)狀及問題，得出合理配施可使種養(yǎng)平衡，提高肥料利用率的結(jié)論。楊涵等在研究中表明有機(jī)肥可顯著改善土壤酸性，提高土壤中有機(jī)質(zhì)含量、速效鉀和全鉀含量，提高了土壤肥力。

本試驗中，與單施化肥處理相比，有機(jī)肥替代化肥處理肥料貢獻(xiàn)率、各肥料農(nóng)學(xué)利用率、各肥料偏生產(chǎn)力有明顯提高，在各肥料利用指標(biāo)中T200處理有明顯優(yōu)勢，這表明有機(jī)肥替代化肥可以提高氮、磷、鉀在土壤中的可利用態(tài)轉(zhuǎn)化程度，均衡土壤養(yǎng)分情況，協(xié)調(diào)促進(jìn)土壤的養(yǎng)分供應(yīng)能力，對提高肥料中氮、磷、鉀養(yǎng)分資源利用率有顯著效果。

通過上述研究，得到如下結(jié)論：（1）化肥減施25%、增施有機(jī)肥（T200、T400）與不施肥（CK）處理相比均顯著增加了花球橫徑、花球縱徑。（2）與單施化肥處理相比較化肥減施25%、增施有機(jī)肥（T200、T400）使肥料利用率、農(nóng)學(xué)利用率和偏生產(chǎn)力均有明顯提高，T200 處理顯著增高了鉀肥吸收利用率。（3）與CK 和CF 相比，T200 可提高土壤中速效鉀和全鉀含量。（4）T200（化肥減施25%+增施200 kg·667 m有機(jī)肥）可以有效提高青花菜產(chǎn)量及品質(zhì)、增強(qiáng)肥料有效性、改善土壤養(yǎng)分環(huán)境、增加農(nóng)民收益，綜合表現(xiàn)最佳，是一種適于生產(chǎn)需要、有利于提高青花菜種植經(jīng)濟(jì)效益的合理施肥方式。