有機肥替代化肥對土壤養(yǎng)分及甘藍產(chǎn)量、品質(zhì)的影響

閆佳會，張廣楠，杜中平

(青海大學農(nóng)林科學院，農(nóng)業(yè)部西寧作物有害生物科學觀測實驗站，青海省農(nóng)業(yè)有害生物綜合治理重點實驗室，青海 西寧 810016)

有效的化肥投入是保證糧食快速增長的主要措施。作為我國糧食生產(chǎn)中的戰(zhàn)略資源，化肥被稱為糧食的“糧食”，在糧食單產(chǎn)增長貢獻率方面，化肥的貢獻率在40%～50%左右，在發(fā)展中國家，這一比例更是高達55%[1]。然而，單一超量使用化肥所帶來的農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)下降、化肥利用率降低、土壤地下水污染等問題也日益凸顯[2-7]。有機肥替代化肥不僅能有效降低土壤酸化，增加有機質(zhì)含量，而且對于作物品質(zhì)的提升也有極大的促進作用[8-9]，國內(nèi)圍繞有機肥[10]、腐殖酸肥[11]、微生物菌肥[12]等開展了較多施肥處理對蔬菜品質(zhì)和土壤理化性質(zhì)影響的研究。徐大兵等[13]研究表明，小白菜硝酸鹽含量在有機肥替代比例超過50%以上時才能顯著降低；有機肥替代比例為100%，大白菜的硝酸鹽含量才能顯著降低，100%施用有機肥也不能降低生菜硝酸鹽含量，且增施有機肥能顯著降低土壤氮淋失風險。牛振明等[14]研究結(jié)果證實化肥減量配施生物肥減少了甘藍中硝酸鹽和可溶性固形物的含量，Vc含量有不同程度的增加?？傮w來看，減少化肥同時配施其他形式的有機肥均有助于蔬菜品質(zhì)的改善和土壤理化性質(zhì)的改良。青海省作為我國重要的生態(tài)屏障區(qū)，保護該區(qū)域內(nèi)的土壤和水資源免受污染對于維系整個長江黃河流域的生態(tài)平衡起著重要的作用，在該區(qū)域內(nèi)探討不同梯度化肥減量、增施有機肥對改善當?shù)赝寥拉h(huán)境，提高蔬菜產(chǎn)量和品質(zhì)具有參考意義。

1 材料與方法

1.1試驗材料

供試甘藍品種為“綠科50”，耐寒性好，依據(jù)甘藍定植時間，于2019年3月15日在溫室進行育苗，5月24日定植。供試化肥分別為尿素(N含量46%)，過磷酸鈣(P2O5含量12%)，硫酸鉀(K2O含量50%)，有機肥為市售商品有機肥(N∶P2O5∶K2O=2.6∶2.2∶0.7，有機質(zhì)≥45%)。替代化肥試驗所用肥料均購自于大通縣農(nóng)資經(jīng)銷站。

1.2試驗地概況

試驗于2019年3—8月在青海省大通縣朔北藏族自治鄉(xiāng)得明合作社(36°57′N，101°42′E)進行。該區(qū)域地處青海省東部河湟谷地，屬高原大陸性氣候，平均海拔2 547.8 m，年平均氣溫4.9 ℃，年平均降水量523.3 mm，且降雨主要集中在6—8月，年均無霜期131 d。土壤類型為栗鈣土，基本理化性質(zhì)為pH 8.40，全氮、全磷、全鉀、有機質(zhì)含量分別為2.27、1.47、22.81、26.25 g/kg，堿解氮、速效磷、速效鉀含量分別為137.4、69.7、85.6 mg/kg。

1.3試驗設計

試驗共設置6個處理，4次重復，共計24個小區(qū)，每小區(qū)面積30 m2(5 m×6 m)，于2019年5月24日每小區(qū)定植600株，株行距為20 cm×30 cm，隨機區(qū)組排列。以當?shù)厝┗?100%)處理為對照(CK)，共設置5個有機肥替代處理，分別為20%有機氮80%化肥氮(T1)、40%有機氮60%化肥氮(T2)、60%有機氮40%化肥氮(T3)、80%有機氮20%化肥氮(T4)和100%有機氮(T5)。所有處理的有機肥、鉀肥和磷肥均作為底肥一次性施入，有尿素使用量的，一半作為底肥施入，一半作為追肥施入，于6月27日結(jié)球初期進行追施。各處理氮肥用量一致，均為345 kg/hm2，氮磷鉀肥和有機肥具體用量見表1。

表1 田間試驗各處理肥料用量

表1(續(xù))

1.4 測定項目及測定指標

1.4.1 土壤養(yǎng)分測定 甘藍采收時采用“S”形每小區(qū)多樣點采集0～20 cm耕層土壤，4分法留樣1 kg，帶回實驗室置于陰涼處自然風干。土壤各養(yǎng)分含量參照鮑士旦[15]研究方法測定，有機質(zhì)采用重鉻酸鉀-硫酸外加熱法；半微量凱氏法測定全氮，堿解擴散法測定堿解氮；氫氧化鈉熔融-鉬銻抗比色法測定全磷，鉬銻抗比色法測定速效磷；氫氧化鈉熔融-火焰光度法測定全鉀，醋酸銨浸提-火焰光度測定速效鉀。

1.4.2 甘藍產(chǎn)量、農(nóng)藝性狀及品質(zhì)測定 當甘藍進入成熟期后，采用馬彥霞等[16]研究方法對各處理的球高、中心柱長、葉球縱橫徑、經(jīng)濟學產(chǎn)量及生物學產(chǎn)量進行測定，每小區(qū)測定樣本數(shù)為30株。甘藍成熟后，參照鄒琦[17]研究方法對其可食部分的游離氨基酸、可溶性蛋白、硝酸鹽、可溶性糖及Vc含量進行測定。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

幫葉比=(球葉中幫鮮質(zhì)量/全葉鮮質(zhì)量)×100%

葉球緊實度(g/cm3)[18]=單球質(zhì)量/(葉球縱莖×葉球橫莖)

采用Microsoft Excel 2007軟件、SPSS 20.0數(shù)據(jù)分析軟件對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計檢驗、多重比較及方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 有機肥替代化肥對土壤主要養(yǎng)分含量的影響

由表2可知，土壤理化性狀受有機質(zhì)含量高低的影響，有機肥替代肥后各處理有機質(zhì)含量均顯著高于CK，與CK相比增加了11.85%～53.09%，其中T5處理的有機質(zhì)含量最高，為33.71 g/kg；土壤氮素的基礎肥力通常用全氮含量來衡量，有機肥替代化肥后土壤全氮含量變化趨勢與有機質(zhì)含量一致，均隨有機肥替代比例的增大而增大，有機肥替代比例為100%時，全氮含量為2.72 g/kg，顯著高于其他處理；有機肥替代化肥后，土壤全磷和速效磷含量均隨有機肥替代比例的增加而減小，CK顯著高于其他處理；有機肥替代化肥對全鉀、堿解氮、速效鉀和pH的影響均不顯著。

表2 有機肥替代化肥對土壤養(yǎng)分含量的影響

2.2 有機肥替代化肥對甘藍產(chǎn)量和產(chǎn)值的影響

由表3可知，與CK相比，T1、T2和T3處理，甘藍單球重、小區(qū)生物產(chǎn)量、小區(qū)商品產(chǎn)量及干物質(zhì)量均呈增加趨勢，分別提高了2.04%～6.09%(P>0.05)、3.96%～9.33%(P>0.05)、2.61%～11.60%(P<0.05)、3.50%～5.81%(P<0.05)，其中T3處理的有機肥替代比例最佳，增長幅度均達到最大值；與CK相比，T4和T5處理甘藍單球重、小區(qū)生物產(chǎn)量、小區(qū)商品產(chǎn)量及干物質(zhì)量均呈降低趨勢，分別減少了16.91%～18.80%(P<0.05)、4.45%～5.70%(P>0.05)、4.87%～11.46%(P>0.05)、0.38%～1.14%(P>0.05)；有機肥替代化肥對各處理經(jīng)濟系數(shù)影響不顯著；有機肥替代化肥大幅度增加了肥料投入，對凈收益影響顯著，T3處理下經(jīng)濟效益最高，顯著高于CK、T1、T4和T5處理。

表3 有機肥替代化肥對甘藍產(chǎn)量和產(chǎn)值的影響

2.3 有機肥替代化肥對甘藍農(nóng)藝性狀的影響

表4為有機肥替代化肥甘藍農(nóng)藝性狀表現(xiàn)。T2、T3和T4處理球高和球徑與CK相比差異不顯著，但均呈現(xiàn)上升趨勢，分別增加1.15%～5.43%、1.94%～10.62%，T5處理球高和球徑顯著低于CK；隨著有機肥替代比例的提高，中心柱長逐漸降低，T3、T4和T5處理顯著低于CK、T1和T2處理；增施有機肥顯著提高葉球緊實度，T3處理葉球緊實度最高，為0.525 g/cm3，其次為T4處理，葉球緊實度為0.507 g/cm3，其余處理均在0.5 g/cm3以下；有機肥替代化肥對幫葉比無顯著影響。有機肥替代化肥能顯著增加葉球緊實度，減少中心柱長。

表4 有機肥替代化肥對甘藍農(nóng)藝性狀的影響

2.4 有機肥替代化肥對甘藍品質(zhì)的影響

有機肥替代化肥對甘藍品質(zhì)的影響如表5所示。隨著有機肥替代比例逐漸提高，甘藍中硝酸鹽含量逐漸降低，分別降低了2.28%、7.27%、8.10%、25.42%和40.70%。有機肥替代化肥顯著增加甘藍Vc含量，不同替代比例下各處理Vc含量較CK分別增加了7.06%、15.56%、13.40%、22.66%、22.08%；增施有機肥對游離氨基酸和可溶性糖的含量影響較小；隨著有機肥替代比例的增加，可溶性蛋白含量逐漸增加，相比CK增加了20.95%～80.95%。增施有機肥顯著提升Vc和可溶性蛋白含量，顯著降低硝酸鹽含量，對游離氨基酸和可溶性糖的含量影響不大。

表5 有機肥替代化肥對甘藍品質(zhì)的影響

3 討論與結(jié)論

(1)作物生長的物質(zhì)基礎是土壤，土壤理化性質(zhì)的好壞直接決定了作物的生長發(fā)育，影響產(chǎn)量的高低和品質(zhì)的優(yōu)劣[19]。青海省東部農(nóng)業(yè)區(qū)土壤類型為栗鈣土，pH高、土壤黏性大、易板結(jié),轉(zhuǎn)化和供應養(yǎng)分均較慢。增施有機肥后，有機質(zhì)含量最高為33.71 g/kg，與CK相比增加了53.09%，全氮含量最高為2.72 g/kg，與CK相比增加了36.68%，顯著提升土壤有機質(zhì)和全氮含量，改善了土壤的理化性質(zhì)。這與魯洪娟等[20]的研究結(jié)果一致

(2)本試驗中，有機肥替代比例在20%～60%時，甘藍單球重、小區(qū)生物產(chǎn)量、小區(qū)商品產(chǎn)量及干物質(zhì)量呈增加趨勢，其中T3處理的增長幅度均達到最大值；有機肥替代比例為60%和80%時，葉球緊實度分別為0.525、0.507 g/cm3；有機肥替代比例在40%～100%時，各處理的中心柱長分別為球高的0.47、0.44、0.46、0.47倍。趙有為等[21]認為葉球緊實度在0.5 g/cm3以上，中心柱長不超過球高的0.5倍，幫葉比不超過30%的甘藍為優(yōu)質(zhì)甘藍，本研究均達到以上要求，這說明甘藍生產(chǎn)中配施有機肥能改善甘藍的農(nóng)藝性狀。

(3)有機肥替代化肥對甘藍品質(zhì)影響顯著，與CK相比，T1、T2、T3、T4和T5處理的硝酸鹽含量降低了2.28%～40.70%，Vc含量增加了7.06%～22.08%；可溶性蛋白含量增加了20.95%～80.95%?？傮w來看，增施有機肥有助于甘藍品質(zhì)的改善。