不同減肥增效模式對毛白菜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

王素萍, 朱文革, 雷雄浩, 王勝軍, 曾學軍, 張貴友, 杜 雷, 姜 利, 劉 鑫, 洪 娟

（1.武漢市農(nóng)業(yè)科學院環(huán)境與安全研究所, 武漢 430345；2.武漢市蔡甸區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務中心, 武漢 430100；3.武漢生物智造投資管理有限公司, 武漢 430100）

設施菜地復種指數(shù)高, 人為干預多, 受外界環(huán)境影響較小, 因此, 施肥是引起其土壤理化性質(zhì)變化的主要原因。近年來, 中國設施蔬菜的種植面積逐年增加[1］, 肥料投入雖可以保持農(nóng)作物的產(chǎn)量, 但同時不正確的施肥也造成了農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量問題[2, 3］, 尤其是養(yǎng)分大量投入以后, 造成農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)下降[4］, 但農(nóng)戶片面追求產(chǎn)量和經(jīng)濟效益, 肥大水勤已成為大棚蔬菜的主要管理理念[5］。大量研究表明, 蔬菜種植中肥料施用過量與配比不協(xié)調(diào)現(xiàn)象同時存在[6, 7］。施用化肥是蔬菜生產(chǎn)的重要保障, 然而蔬菜生產(chǎn)中化肥過量使用, 養(yǎng)分大量盈余, 肥料利用率降低[6, 8-10］, 使土壤中大量養(yǎng)分積累[11, 12］, 從而導致鹽害發(fā)生, 土壤的生物活性下降, 土壤酶活性降低以及土壤有機質(zhì)消耗, 引起蔬菜產(chǎn)量和土壤可持續(xù)生產(chǎn)能力低[13］。

隨著經(jīng)濟發(fā)展和人們生活水平的提高, 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)在關注農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)的同時, 越來越關注資源高效利用及生態(tài)環(huán)境保護的可持續(xù)性, 因此, 本文研究了不同減肥增效措施對毛白菜生長、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響, 分析試驗后土壤養(yǎng)分變化及施肥措施之間的關系, 旨在探索武漢市設施蔬菜減肥潛力, 為設施毛白菜的養(yǎng)分管理和化肥零增長提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗概況

試驗點位于武漢市蔡甸區(qū)武漢市新鴻水產(chǎn)專業(yè)合作社, 土壤類型為潮土, 前茬是毛白菜, 劃分試驗小區(qū), 每小區(qū)面積20 m2。耕層土壤的理化性質(zhì)pH 5.62, 容重1.07 g/cm3, EC 為1 062 μS/cm, 有機質(zhì)含量18.74 g/kg, 堿解氮含量99.59 mg/kg, 有效磷含量115.31 mg/kg, 速 效 鉀 含 量332.12 mg/kg, 含 水 量20.48%。

供試毛白菜品種為金美快菜, 2021 年5 月8 日整地、施肥, 5 月14 日撒播, 5 月28 日追肥, 6 月10 日試驗結(jié)束。

1.2 試驗設計

試驗設5 個處理, 每個處理3 次重復, 所有施肥處理在三葉一心時追肥, 田間管理保持一致。各處理具體肥料投入情況見表1。

表1 各處理的肥料投入情況

供試肥料：尿素（N 46%）, 過磷酸鈣（P2O516%）, 硫酸鉀（K2O 50%）, 有機肥的有機質(zhì)含量為47%, 有機碳含量為27.26%, 養(yǎng)分（N-P2O5-K2O）含量分別為2.80%、0.82%、1.38%, 水溶肥采用尿素、磷酸二銨和硫酸鉀等原料配制而成。

1.3 采樣及測定

1.3.1 土壤樣品采集與測試 試驗前采集耕層（0～20 cm）土壤樣品, 作物收獲后, 采用環(huán)刀法測定每個小區(qū)的土壤容重和土壤含水量。采取多點混合法采集每個小區(qū)土壤樣品, 充分混合后采用 “四分法” 留取1 kg 土壤, 帶回實驗室風干, 除去植物殘體和礫石, 碾碎, 過篩裝袋, 供化學分析用。土壤化學性質(zhì)的測定方法參見《土壤農(nóng)化分析》[14］。pH, 電位法；EC, EC 計；有機質(zhì), 硫酸重鉻酸鉀氧化外加熱, 容量法；堿解氮, 堿解擴散法；有效磷, 碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法；速效鉀, 乙酸銨浸提-火焰光度法。

1.3.2 蔬菜產(chǎn)量監(jiān)測 毛白菜收獲期按小區(qū)單獨收, 記錄產(chǎn)量。

1.3.3 蔬菜品質(zhì)測定 毛白菜收獲期, 采集毛白菜可鮮食部分, 測定其品質(zhì), 采用蒽酮比色法測定可溶性糖含量, 2, 6-二氯酚靛酚滴定法測定維生素C（VC）含量, 紫外分光光度法測定硝酸鹽含量, 考馬斯亮藍法測定可溶性蛋白質(zhì)含量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2007 和SPSS 17.0 軟件對數(shù)據(jù)進行處理分析, 采用LSD法進行差異顯著性檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對毛白菜生長的影響

表2 分析了不同施肥處理對毛白菜株高、葉片數(shù)和SPAD 值的影響。從表2 可以看出, 施肥明顯促進了毛白菜株高的增加, 與對照相比, 增幅達11.40%～25.06%, 與農(nóng)民習慣施肥比較, 其他減肥措施的株高均有增加趨勢, 其中施用有機肥處理的株高最高。施肥明顯促進了毛白菜葉片數(shù)的增加, 與對照相比, 增幅達43.01%～45.04%, 所有施肥處理的葉片數(shù)無顯著差異。施肥明顯促進了毛白菜SPAD值的增加, 與對照相比, 增幅達9.31%～26.49%, 所有施肥處理的SPAD 值無顯著差異。

表2 不同施肥處理對毛白菜生長的影響

2.2 不同施肥處理對毛白菜產(chǎn)量和肥料農(nóng)學效率的影響

表3 分析了不同施肥處理對毛白菜產(chǎn)量和肥料農(nóng)學效率的影響。從表3 可以看出, 施肥可以明顯促進毛白菜產(chǎn)量增加, 與對照相比, 施肥處理毛白菜產(chǎn)量增幅為8 433～18 079 kg/hm2, 增產(chǎn)率為60.82%～130.39%。其他施肥處理以OPT 處理的毛白菜產(chǎn)量最高, 為31 945 kg/hm2, 其次為2/3PT+OM 處理, 毛白菜產(chǎn)量為30 149 kg/hm2, 與OPT 處理差異不顯著, 減肥處理的毛白菜產(chǎn)量均高于農(nóng)民習慣處理（FP）, 增幅為6 880～9 646 kg/hm2, 增產(chǎn)率為30.85%～43.26%。

表3 不同施肥處理對毛白菜產(chǎn)量和肥料農(nóng)學效率的影響

分析了不同施肥處理對毛白菜肥料農(nóng)學效率的影響, 其中農(nóng)民習慣施肥處理的農(nóng)學效率最低, 為24.23 kg/kg, WSF 的農(nóng)學利用率最高, 為95.39 kg/kg, 但與OPT 處理的農(nóng)學效率相比, 差異不顯著。因此, 從毛白菜產(chǎn)量和肥料農(nóng)學效率的結(jié)果來看, 毛白菜推薦施肥OPT 和WSF 可以達到較好的效果。

2.3 不同施肥處理對毛白菜品質(zhì)的影響

表4 分析了不同施肥處理對毛白菜品質(zhì)的影響。從表4 可以看出, 施肥明顯增加了毛白菜葉片中硝酸鹽的含量, 與對照相比, 施肥處理的毛白菜葉片中硝酸鹽含量升高了16.02%～61.88%, 農(nóng)民習慣施肥處理的硝酸鹽含量最高, 為327.54 mg/kg（FW）, 其他減肥增效措施使毛白菜葉片中的硝酸含量比農(nóng)民習慣施肥處理降低16.54%～28.33%。施肥對毛白菜葉片VC 含量有促進作用, 與對照相比, 施肥處理的毛白菜葉片中VC 含量升高了18.39%～33.18%。其他施肥處理毛白菜葉片VC 含量無顯著差異。施肥對毛白菜葉片中可溶性糖的含量有促進作用, 但所有處理差異不顯著。施肥明顯增加了毛白菜葉片中可溶性蛋白質(zhì)的含量, 與對照相比, 施肥處理的毛白菜葉片中可溶性蛋白質(zhì)含量升高了14.41%～27.95%, 其他減肥增效措施使毛白菜葉片中的可溶性蛋白質(zhì)含量比農(nóng)民習慣施肥處理升高了4.96%～11.83%。

表4 不同施肥處理對毛白菜品質(zhì)的影響

2.4 不同施肥處理對毛白菜干物質(zhì)積累量及肥料利用率的影響

從表5 可以看出, 施肥明顯促進了毛白菜干物質(zhì)積累量的增加, 與對照相比, 施肥處理的毛白菜干物質(zhì)積累量增加了27.62%～46.49%, 所有施肥處理中, FP 處理的干物質(zhì)積累量最小, 為3 003 kg/hm2, OPT 處理的干物質(zhì)積累量最大, 為3 447 kg/hm2, 比農(nóng)民習慣施肥處理增加了14.79%。所有化肥減量處理的干物質(zhì)積累量無顯著差異。

表5 不同施肥處理對毛白菜干物質(zhì)積累量及肥料利用率的影響

施肥明顯促進了毛白菜氮素積累量的增加, 與對照相比, 施肥處理的氮素積累量增加了11.13%～39.69%, OPT處理氮素積累量最大, 為115.51 kg/hm2, 減肥處理的氮素積累量明顯高于農(nóng)民習慣施肥處理, 增幅為13.20%～25.70%, 不同減肥處理的氮素積累量無顯著差異。施肥促進了毛白菜磷素積累量的增加, 與對照相比, 施肥處理的磷素積累量增加幅度為12.72%～24.07%, 但所有施肥處理的磷素積累量無顯著差異。施肥明顯促進了毛白菜鉀素積累量的增加, 與對照相比, 施肥處理的鉀素積累量增加了18.42%～49.46%, 施用水溶肥處理的鉀素積累量最大, 為159.35 kg/hm2, 所有施肥處理的鉀素積累量無顯著差異。

2.5 毛白菜收獲后不同施肥處理對土壤養(yǎng)分的影響

表6 分析了不同施肥處理對毛白菜收獲后土壤養(yǎng)分化學性狀的影響。從表6 可以看出, 毛白菜收獲后不同施肥處理土壤的pH 和EC 值無顯著差異, 施用有機肥處理后土壤有機質(zhì)含量顯著升高, 其他處理的土壤有機質(zhì)含量無顯著差異, 土壤礦質(zhì)態(tài)氮含 量 呈2/3OPT+OM 處 理＞FP 處 理＞OPT 處 理＞W(wǎng)SF處理＞CK 處理, 有效磷含量呈2/3OPT+OM 處理＞FP處理＞OPT 處理＞W(wǎng)SF 處理＞CK 處理, 速效鉀含量呈2/3OPT+OM 處理＞FP 處理＞OPT 處理＞W(wǎng)SF 處理＞CK處理。

表6 毛白菜收獲后不同施肥處理對土壤養(yǎng)分的影響

3 小結(jié)與討論

試驗結(jié)果表明, 與對照相比, 施肥促進毛白菜株高、葉片數(shù)和SPAD 值分別增加了11.40%～25.06%、43.01%～45.04%和9.31%～26.49%, 與農(nóng)民習慣施肥比較, 其他減肥措施的株高均呈增加趨勢, 但毛白菜的葉片數(shù)和SPAD 值無顯著差異。施肥促進毛白菜產(chǎn)量增加60.82%～130.39%, 推薦施肥使毛白菜產(chǎn)量最高, 為31 945 kg/hm2, 其次為施用有機肥處理, 毛白菜產(chǎn)量為30 149 kg/hm2, 與OPT 處理差異不顯著, 減肥之后毛白菜產(chǎn)量比農(nóng)民習慣種植增加30.85%～43.26%。農(nóng)民習慣施肥處理的農(nóng)學效率最低, 為24.23 kg/kg, 施用水溶肥的毛白菜農(nóng)學效率最高, 為95.39 kg/kg, 差異不顯著。因此, 從毛白菜的產(chǎn)量和肥料的農(nóng)學效率來看, 毛白菜種植推薦施肥和水溶肥可以達到較好的效果。

施肥增加了毛白菜葉片中硝酸鹽、VC 和可溶性蛋白質(zhì)的含量, 與對照相比, 增幅分別為16.02%～61.88%、18.39%～33.18%和14.41%～27.95%, 農(nóng)民習慣施肥硝酸鹽含量最高, 為327.54 mg/kg（FW）, 化肥減量之后, 毛白菜葉片中的硝酸含量降低了16.54%～28.33%, 可溶性蛋白質(zhì)增加了4.96%～11.83%, 但對VC 和可溶性糖含量無明顯影響, 其中施用有機肥之后硝酸鹽含量明顯降低, 葉片中VC、可溶性糖和可溶性蛋白質(zhì)含量明顯升高, 效果最佳。

施肥使毛白菜干物質(zhì)積累量增加了27.62%～46.49%, 推薦施肥的干物質(zhì)積累量最大, 為3 447 kg/hm2, 比農(nóng)民習慣施肥增加了14.79%。施肥促進毛白菜的氮素、磷素和鉀素積累量分別增加了11.13%～39.69%、12.72%～24.07%和18.42%～49.46%, 減肥處理的氮素積累量明顯高于農(nóng)民習慣施肥處理, 增幅為13.20%～25.70%, 不同施肥磷素積累量和鉀素積累量無顯著差異。

土壤pH 和養(yǎng)分含量的評價對評價土壤質(zhì)量是非常必要的, 土壤pH 反映土壤化學改良緩沖的能力, 養(yǎng)分含量反映了土壤為作物生長提供養(yǎng)分的能力, 土壤有機質(zhì)含量影響土壤團聚體的形成和穩(wěn)定性, 是土壤團聚體的重要組成部分[15］。毛白菜收獲后, 不同施肥處理土壤的pH 和EC 值無顯著差異, 施用有機肥后土壤中礦質(zhì)態(tài)氮、有效磷和速效鉀含量明顯高于其他施肥處理, 農(nóng)民習慣施肥的礦質(zhì)態(tài)氮含量殘留比較高, 施用水溶肥處理的土壤中養(yǎng)分含量比較低。施用有機肥處理后土壤有機質(zhì)含量明顯升高, 其他處理的土壤有機質(zhì)含量無顯著差異。因此, 綜合考慮毛白菜產(chǎn)量品質(zhì)、肥料農(nóng)學效率和培肥土壤, 施用有機肥和水溶肥可以達到較好的效果。