氮肥減量配施不同生物有機(jī)肥對(duì)芹菜生長(zhǎng)和產(chǎn)量品質(zhì)的影響

呂海龍，王姣敏，郭子軍，曹力強(qiáng)，張 旦，白 鍵，謝淑琴

(定西市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，甘肅 定西 743000)

0 引 言

芹菜(Apiumgraveolens)，是一種傘形花科植物。原產(chǎn)于地中海沿岸的沼澤地帶，現(xiàn)已在全世界普遍栽培。在我國(guó)廣泛分布，南北各地都有種植。芹菜具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，含有豐富的蛋白質(zhì)、脂肪、糖類和豐富的維生素及礦物質(zhì)，是人們飲食中不可缺少的蔬菜之一。

近年來，甘肅省定西市緊緊圍繞資源優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步調(diào)整優(yōu)化農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。已逐步形成了馬鈴薯、中藥材和畜牧業(yè)三大特色優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)和以設(shè)施農(nóng)業(yè)為主的高原夏菜產(chǎn)業(yè)[1]。隨著專業(yè)化、規(guī)?；a(chǎn)迅速發(fā)展，當(dāng)?shù)厥卟朔N植規(guī)模不斷加大，目前已逐步形成川區(qū)帶動(dòng)山區(qū)發(fā)展蔬菜種植的良好局勢(shì)。然而隨著市場(chǎng)需求的進(jìn)一步擴(kuò)大，芹菜連茬栽培成為常態(tài)，造成了嚴(yán)重的連作障礙。當(dāng)?shù)亻L(zhǎng)期大量使用化學(xué)肥料使土壤理化性狀變劣，肥料利用率[2]、產(chǎn)量和品質(zhì)降低，嚴(yán)重影響了芹菜的品質(zhì)和商品性。導(dǎo)致菜農(nóng)的化肥用量和成本不斷加大，種植效益下降。降低了農(nóng)戶的種植積極性，影響了當(dāng)?shù)馗咴牟说目沙掷m(xù)生產(chǎn)。盡管化肥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中起到了舉足輕重的作用，適宜的化肥施用量可以增加產(chǎn)量。過量施用不但會(huì)造成作物產(chǎn)量下降，而且會(huì)造成農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的破壞，對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量也會(huì)造成影響[3]。有研究表明蔬菜中硝酸鹽含量與氮肥的施用量具有正相關(guān)性，過量施用氮肥會(huì)引起植株內(nèi)硝酸鹽含量過多，影響人體健康[4-5]。

隨著肥料科學(xué)的發(fā)展，生物肥料開始在生產(chǎn)中應(yīng)用。該肥料是一種集有機(jī)肥、菌肥和化肥等多重優(yōu)點(diǎn)于一體的新型肥料。大量研究表明生物有機(jī)肥不僅含有大量有機(jī)質(zhì)和促生物質(zhì)，同時(shí)含有較多的功能微生物。能顯著促進(jìn)植物苗期根系生長(zhǎng)和吸收能力的提高，活化土壤養(yǎng)分，改善微生物區(qū)系。協(xié)調(diào)作物營(yíng)養(yǎng)的均衡供應(yīng)，并能增強(qiáng)植株的抗病能力[6-7]。一直以來有機(jī)肥替代部分化肥的施肥制度成為我國(guó)農(nóng)業(yè)施肥的指導(dǎo)方針[8]。張迎春等[9]研究表明，在化肥減量20%的條件下，配施5 997 kg·hm-2生物有機(jī)肥可提高萵筍產(chǎn)量，改善其品質(zhì)。用生物有機(jī)肥替代部分化肥，可以調(diào)整化肥使用結(jié)構(gòu)，改進(jìn)施肥方法，達(dá)到化肥減量并對(duì)蔬菜提質(zhì)增效的目的[10]?；谝陨仙a(chǎn)現(xiàn)狀，本試驗(yàn)研究了氮肥減量并配施不同種類生物肥對(duì)當(dāng)?shù)厍鄄说纳L(zhǎng)、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響。明確生物有機(jī)肥對(duì)芹菜提質(zhì)增效的作用，篩選出適宜當(dāng)?shù)厍鄄松a(chǎn)的氮肥施用量和生物有機(jī)肥種類。為當(dāng)?shù)厍鄄说膬?yōu)質(zhì)高效可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)合理的施肥依據(jù)和技術(shù)方案。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2020年5月至9月在定西市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院設(shè)施農(nóng)業(yè)創(chuàng)新園進(jìn)行。當(dāng)?shù)匚挥诟拭C省中部偏南，地理位置介于104°12′48″～105°01′06″E，35°17′54″～36°02′40″N。平均海拔1 898.7 m，屬溫帶大陸性氣候，光照充足，干旱多風(fēng)，降雨稀少，年平均蒸發(fā)量1 400 mm，是甘肅省重要的旱作農(nóng)業(yè)區(qū)之一。試驗(yàn)地土壤為壤土，定植前基本理化性狀為(耕層土0～30 cm)：pH6.9、有機(jī)質(zhì)15.23 g·kg-1、銨態(tài)氮102.46 mg·kg-1、有效磷170.12 mg·kg-1、速效鉀536.72 mg·kg-1。

1.2 試驗(yàn)材料

供試芹菜品種為津美西芹。供試肥料為尿素(含N量為46%)、硝酸鉀(K2O含量為52%)、過磷酸鈣(P2O5含量為16%)。供試生物肥為中農(nóng)綠康抗重茬微生態(tài)制劑(主要成分為防病促生芽孢桿菌和木霉菌，有效活菌≥5.0億/克)和中農(nóng)綠康綠地康生物沖施肥(主要成分為根際有益微生物菌株，有效活菌數(shù)≥5.0億·g-1)，由中農(nóng)綠康(北京)生物技術(shù)有限公司生產(chǎn)；興農(nóng)精贊農(nóng)用微生物菌劑(主要成分為蕈狀芽孢桿菌，有效活菌數(shù)≥2.0億·g-1)，由興農(nóng)藥業(yè)有限公司生產(chǎn)。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2020年5月23日定植，共設(shè)置11個(gè)處理，3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列。小區(qū)面積為4 m×6 m=24 m2。栽培方式為平畦栽培，株行距為25 cm×25 cm。定植前將試驗(yàn)所用肥料以底肥形式施入，在生長(zhǎng)期(定植后30 d)追施一次尿素。田間管理按照常規(guī)方法進(jìn)行，具體處理見表1。

表1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及處理Table 1 The experimental design and treatments

1.4 測(cè)定指標(biāo)與方法

于芹菜葉叢生長(zhǎng)盛期(定植后60 d)分別測(cè)定芹菜的株高、莖粗、葉片數(shù)、單株干重和鮮重等生長(zhǎng)指標(biāo)。株高用鋼卷尺測(cè)定，莖粗用精度為0.001 cm電子游標(biāo)卡尺。將植株從根頸部位切斷，用天平稱量植株地上部分鮮重，將稱完鮮重的植株在105 ℃烘箱中殺青30 min，于70 ℃烘干至恒重后稱量其干重。每個(gè)處理測(cè)定5株，重復(fù)三次。芹菜于2020年8月13日按小區(qū)采收并稱重測(cè)產(chǎn)，同時(shí)測(cè)定芹菜可溶性蛋白、維生素C和硝酸鹽含量等品質(zhì)指標(biāo)。硝酸鹽含量采用紫外吸收法測(cè)定，維生素C含量采用2.6-二氯酚靛酚鈉染色法測(cè)定，可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍(lán)溶液法測(cè)定[11]。

1.5 統(tǒng)計(jì)方法

采用SPSS 22.0數(shù)據(jù)處理軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析與差異顯著性檢驗(yàn)，用Microsoft Excel 2010繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)芹菜生長(zhǎng)的影響

氮肥減施并配施生物有機(jī)肥處理對(duì)芹菜的株高、莖粗、葉片數(shù)、單株鮮重和干重的影響見表2。除了CK1外，所有施肥處理芹菜的株高均顯著高于CK(P<0.05)。其中T8(氮肥減30%+“中農(nóng)綠康綠地康”生物沖施肥)處理的株高與CK和CK1處理差異顯著，T2(氮肥減30%+“中農(nóng)綠康”抗重茬微生態(tài)制劑)、T8(氮肥減30%+“中農(nóng)綠康綠地康”生物沖施肥)處理的芹菜莖粗顯著高于CK和CK1；從各處理的鮮重來看，氮肥減施30%且配施生物肥的三個(gè)處理效果較為明顯。T2(氮肥減30%+“中農(nóng)綠康”抗重茬微生態(tài)制劑)、T5(氮肥減30%+“興農(nóng)精贊”農(nóng)用微生物菌劑)、T8(氮肥減30%+“中農(nóng)綠康綠地康”生物沖施肥)處理的單株鮮重顯著高于CK和CK1處理；芹菜干重和鮮重的表現(xiàn)結(jié)果相似，T8處理(氮肥減30%+“中農(nóng)綠康綠地康”生物沖施肥)的干重顯著高于CK和CK1，其次是T2(氮肥減30%+“中農(nóng)綠康”抗重茬微生態(tài)制劑)和T5(氮肥減30%+“興農(nóng)精贊”農(nóng)用微生物菌劑)處理。綜合比較以施用“中農(nóng)綠康綠地康”生物沖施肥處理的效果較優(yōu)。各處理的葉片數(shù)無顯著差異，均在9-11片之間，說明氮肥減施且配施生物有機(jī)肥對(duì)葉片數(shù)沒有明顯的影響。

表2 不同處理對(duì)芹菜生長(zhǎng)的影響Table 2 Effects of different treatments on celery growth

2.2 不同處理對(duì)芹菜產(chǎn)量的影響

氮肥減施并配施生物有機(jī)肥對(duì)芹菜產(chǎn)量均有不同程度的影響(圖1)。配施生物肥后各處理的產(chǎn)量高于單施化肥處理(CK1)。除T7處理(氮肥減15%+“中農(nóng)綠康綠地康”生物沖施肥)外，以氮肥減施30%并配施生物肥的處理對(duì)芹菜的增產(chǎn)效果影響較大。T2(氮肥減30%+“中農(nóng)綠康”抗重茬微生態(tài)制劑)、T5(氮肥減30%+“興農(nóng)精贊”農(nóng)用微生物菌劑)和T8(氮肥減30%+“中農(nóng)綠康綠地康”生物沖施肥)處理的芹菜產(chǎn)量分別為124 t·hm-2，126 t·hm-2和127 t·hm-2，分別較單施化肥處理(CK1)顯著增加了13.3%、14.7%和15.4%(P<0.05)。而T7處理的產(chǎn)量為124 t·hm-2，其產(chǎn)量雖低于T8(氮肥減30%+“中農(nóng)綠康綠地康”生物沖施肥)處理，但顯著高于CK1(P<0.05)?？梢钥闯?，與無機(jī)肥配施的三種生物肥中以“中農(nóng)綠康綠地康”生物沖施肥處理的效果最好。

圖1 不同處理對(duì)芹菜產(chǎn)量的影響Fig.1 Effects of different treatments on the yields of celery

2.3 不同處理對(duì)芹菜品質(zhì)的影響

硝酸鹽含量是重要的蔬菜安全品質(zhì)指標(biāo)。如圖2，CK處理的硝酸鹽含量最低，含量為36.6 mg·kg-1，CK1處理硝酸鹽含量最高，其含量為1 767 mg·kg-1，其余各處理的硝酸鹽含量均顯著低于CK1(單施化肥)(P<0.05)。其中T8(氮肥減30%+“中農(nóng)綠康綠地康”生物沖施肥)處理的硝酸鹽含量低于所有施肥處理，與CK1相比顯著降低了73.2%(P<0.05)。T2(氮肥減30%+“中農(nóng)綠康”抗重茬微生態(tài)制劑)處理的硝酸鹽含量為107 mg·kg-1，比施用同種生物肥的T1(氮肥減15%+“中農(nóng)綠康”抗重茬微生態(tài)制劑)和T3(氮肥減45%+“中農(nóng)綠康”抗重茬微生態(tài)制劑)處理顯著降低了54.7%和23.4%，而T5(氮肥減30%+“興農(nóng)精贊”農(nóng)用微生物菌劑)、T6(氮肥減45%+“興農(nóng)精贊”農(nóng)用微生物菌劑)處理的硝酸鹽含量顯著低于T3(氮肥減45%+“中農(nóng)綠康”抗重茬微生態(tài)制劑)(P<0.05)。各處理的芹菜硝酸鹽含量均未超出國(guó)家蔬菜可食用部分衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(≤432 mg·kg-1)[12]。

圖2 不同處理對(duì)芹菜硝酸鹽含量的影響Fig.2 Effects of different treatments on nitrate contents of celery

蛋白質(zhì)作為細(xì)胞中含量最豐富的生物大分子之一，是生物體結(jié)構(gòu)和功能最重要的物質(zhì)基礎(chǔ)?？扇苄缘鞍讌⑴c蔬菜內(nèi)多種生理生化代謝過程的調(diào)控，與蔬菜的生長(zhǎng)發(fā)育、成熟衰老，抗病性密切相關(guān)，因此也作為評(píng)價(jià)蔬菜品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)的重要指標(biāo)[13]。所有施肥處理的可溶性蛋白含量均顯著高于CK(圖3)。其中配施生物有機(jī)肥的T2(氮肥減30%+“中農(nóng)綠康”抗重茬微生態(tài)制劑)、T5(氮肥減30%+“興農(nóng)精贊”農(nóng)用微生物菌劑)、T7(氮肥減15%+“中農(nóng)綠康綠地康”生物沖施肥)、T8(氮肥減30%+“中農(nóng)綠康綠地康”生物沖施肥)處理可溶性蛋白含量顯著高于CK1(單施化肥)(P<0.05)。T2(氮肥減30%+“中農(nóng)綠康”抗重茬微生態(tài)制劑)和T5(氮肥減30%+“興農(nóng)精贊”農(nóng)用微生物菌劑)處理的可溶性蛋白含量顯著高于T1(氮肥減15%+“中農(nóng)綠康”抗重茬微生態(tài)制劑)、T3(氮肥減45%+“中農(nóng)綠康”抗重茬微生態(tài)制劑)、T4(氮肥減15%+“興農(nóng)精贊”農(nóng)用微生物菌劑)和T6(氮肥減45%+“興農(nóng)精贊”農(nóng)用微生物菌劑)處理(P<0.05)；T7(氮肥減15%+“中農(nóng)綠康綠地康”生物沖施肥)和T8(氮肥減30%+“中農(nóng)綠康綠地康”生物沖施肥)處理的可溶性蛋白含量均顯著高于T9(氮肥減45%+“中農(nóng)綠康綠地康”生物沖施肥)處理(P<0.05)?？梢钥闯龌蕼p施30%且配施生物肥對(duì)芹菜中可溶性蛋白含量的提升效果較為顯著，并且從3種不同生物有機(jī)肥的效果來看以“中農(nóng)綠康綠地康”生物沖施肥的效果最好。

維生素C又稱為抗壞血酸，是植株抵抗衰老及抗逆境的重要生理指標(biāo)，也是衡量蔬菜營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的指標(biāo)之一[13]。不同處理對(duì)芹菜維生素C含量的影響見圖4。在氮肥減量配施生物有機(jī)肥均能夠不同程度上提高芹菜的維生素C含量。除T1(氮肥減15%+“中農(nóng)綠康”抗重茬微生態(tài)制劑)和T4(氮肥減15%+“興農(nóng)精贊”農(nóng)用微生物菌劑)處理外，其它處理的維生素C含量均顯著高于CK(不施肥)和CK1(單施化肥)(P<0.05)，其中施用“中農(nóng)綠康綠地康”生物沖施肥的三個(gè)處理(T7、T8、T9)維生素C含量高于其它處理。T8(氮肥減30%+“中農(nóng)綠康綠地康”生物沖施肥)處理的維生素含量較CK和CK1(單施化肥)分別顯著增加了59.8%、43.0%(P<0.05)。T2(氮肥減30%+“中農(nóng)綠康”抗重茬微生態(tài)制劑)、T5(氮肥減30%+“興農(nóng)精贊”農(nóng)用微生物菌劑)處理的維生素C含量分別較CK(不施肥)相比顯著增加了47.7%和32.1%(P<0.05)。研究結(jié)果表明配施興農(nóng)精贊農(nóng)用微生物菌劑的3個(gè)處理維生素C含量低于其它兩種生物肥。

圖4 不同處理對(duì)芹菜維生素C含量的影響Fig.4 Effects of different treatments on vitamin C contents of celery

3 討論

本研究表明，氮肥減施并配施不同生物有機(jī)肥能夠促進(jìn)芹菜的生長(zhǎng)。具體表現(xiàn)在芹菜的株高、莖粗和單株干鮮重等方面有明顯的改善。本研究中T5(氮肥減30%+“興農(nóng)精贊”農(nóng)用微生物菌劑)和T8(氮肥減30%+“中農(nóng)綠康綠地康”生物沖施肥)處理的芹菜生長(zhǎng)狀況優(yōu)于其它處理，而施用“中農(nóng)綠康綠地康”生物沖施肥的處理(T8)效果更佳。沈建國(guó)等[14]研究表明施用復(fù)合生物肥對(duì)芹菜生長(zhǎng)有一定的積極影響，其株高和單株葉片數(shù)等生育表現(xiàn)均有顯著提高。李亞娟等[15]在西瓜上施用生物有機(jī)肥后明顯促進(jìn)了西瓜的生長(zhǎng)，對(duì)西瓜的主蔓長(zhǎng)、葉長(zhǎng)等部位都有明顯的改善。也有研究表明沖施微生物肥料對(duì)芹菜株高、葉面積系數(shù)、單株重有增加作用[16]，這與本研究結(jié)果中配施生物肥對(duì)芹菜的生長(zhǎng)具有顯著作用的結(jié)果相似。但本研究中生物肥對(duì)芹菜的葉片數(shù)沒有明顯的影響，這可能是因?yàn)橹仓暝谇捌谶M(jìn)行營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)的時(shí)候，肥料中有益菌的作用還未完全發(fā)揮出來。

本研究發(fā)現(xiàn)施肥處理較不施肥處理能夠明顯提高芹菜的產(chǎn)量，T2(氮肥減30%+“中農(nóng)綠康”抗重茬微生態(tài)制劑)、T5(氮肥減30%+“興農(nóng)精贊”農(nóng)用微生物菌劑)和T8(氮肥減30%+“中農(nóng)綠康綠地康”生物沖施肥)處理的產(chǎn)量不僅較CK(不施肥)和CK1(只施化肥)相比有顯著提升，而且在施用同種有機(jī)肥的三個(gè)處理中氮肥減施30%的處理產(chǎn)量均高于減施15%和45%的處理，其中T8處理(氮肥減30%+“中農(nóng)綠康綠地康”生物沖施肥)的芹菜產(chǎn)量較CK1(只施化肥)增加了15.4%，較T7(氮肥減15%+“中農(nóng)綠康綠地康”生物沖施肥)和T9(氮肥減45%+“中農(nóng)綠康綠地康”生物沖施肥)處理分別增加了2.2%和10.8%，這說明氮肥減施30%且配施生物肥的處理增產(chǎn)效果更為明顯。這可能是因?yàn)樯镉袡C(jī)肥中的大量腐殖酸和多種有益微生物與化肥的相互作用提高了化肥的利用率，尤其是提高了氮肥的利用效率[17-18]。另一方面可能是因?yàn)榕涫┑纳镉袡C(jī)肥中含有芽孢桿菌，它能夠在植物生長(zhǎng)的土壤中快速、大量繁衍和定植。有效地阻止病原微生物的繁殖，干擾植物病原微生物對(duì)植物侵染[19]。能進(jìn)一步改善微生物區(qū)系結(jié)構(gòu)和土壤生態(tài)環(huán)境，改變土壤酶活性和營(yíng)養(yǎng)條件。從而破壞病原微生物在植物上的定殖，具有良好的抑菌控病效果[10,20]。加之當(dāng)?shù)叵那锛練夂驔鏊?、日照充足、雨量相?duì)充沛、晝夜溫差大等氣候特點(diǎn)，整體上有利于各類蔬菜營(yíng)養(yǎng)器官和干物質(zhì)的積累。胡誠(chéng)等[20]研究表明長(zhǎng)期施用生物有機(jī)肥能夠使土壤的肥力明顯提高，理化性質(zhì)不斷得到改善，進(jìn)而促進(jìn)土壤中微生物的繁殖與生長(zhǎng)，使根系發(fā)育健壯。王慶玲等[21]在化肥減量配施生物有機(jī)肥對(duì)蒜苗產(chǎn)量影響的研究中也得出類似的結(jié)果。

生物有機(jī)肥不僅含有較為活躍的微生物菌群和活性酶，同時(shí)含有豐富的微量元素[22]。生物肥效應(yīng)的發(fā)揮主要來源于微生物活動(dòng)對(duì)土壤的改良效果，以此來提高果實(shí)的品質(zhì)[23-24]。增施生物有機(jī)肥能夠有效調(diào)節(jié)植株?duì)I養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)，同時(shí)合理的氮素營(yíng)養(yǎng)促進(jìn)了芹菜營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的改善。牛振明等[25]研究發(fā)現(xiàn)化肥減量配施生物肥可以降低甘藍(lán)葉球中硝酸鹽含量，抗壞血酸含量不同程度增加。王文軍等[26]通過在芹菜上施用生物肥后發(fā)現(xiàn)能夠使其品質(zhì)提高，并且明顯提高總糖和VC含量。趙貞[27]等研究表明施用微生物菌肥后可顯著提高黃瓜果實(shí)中可溶性糖和VC含量，降低硝酸鹽含量。本試驗(yàn)中氮肥減量并配施生物有機(jī)肥可以降低芹菜中的硝酸鹽含量，對(duì)維生素C含量和可溶性蛋白含量均有不同程度的增加，有助于芹菜品質(zhì)的提升。其中氮肥減施30%的處理能明顯降低芹菜中硝酸鹽的含量，并且提高了芹菜中的可溶性蛋白和維生素C的含量，對(duì)芹菜品質(zhì)具有較好的改善作用。

4 結(jié)論

氮肥減量配合施用適量的生物有機(jī)肥能夠顯著促進(jìn)芹菜的生長(zhǎng)，適量的無機(jī)肥料配施生物有機(jī)肥能夠促進(jìn)芹菜的生長(zhǎng)，具體表現(xiàn)為芹菜的株高、莖粗、干鮮重等方面較單施化肥顯著提高。并且無機(jī)肥料與生物有機(jī)肥配合施用有助于提高產(chǎn)量和改善芹菜的內(nèi)在品質(zhì)。芹菜產(chǎn)量增加了5.0%～15.4%，芹菜維生素C含量和可溶性蛋白含量顯著增加，相比較單施化肥處理，增施生物有機(jī)肥更有利于芹菜產(chǎn)量和品質(zhì)的提高。

其中，氮肥減量30%并配施生物肥的處理整體優(yōu)于氮肥減量15%和45%的處理。從三種生物肥料的作用效果來看，“中農(nóng)綠康綠地康”生物沖施肥的效果較好，生物有機(jī)肥部分替代化肥能夠節(jié)省和優(yōu)化肥料資源，提高利用率，可在當(dāng)?shù)厍鄄嗽耘嘀型茝V使用。