減氮配施有機肥對結球甘藍產量及品質的影響

劉金雨，劉彥旭，許忠民，黃煒，王杏利

（1.西北農林科技大學園藝學院，楊凌，712100；2.西北農林科技大學圖書館）

結球甘藍（Brassica oleraceaL.var.capitataL.）亦稱甘藍，又名卷心菜、包心菜，為十字花科蕓薹屬蔬菜作物，因具有產量高、營養(yǎng)豐富、抗逆性強等特點在我國廣泛栽培，目前，我國甘藍的年種植面積約90萬hm2，春甘藍在陜西關中地區(qū)蔬菜供應中占有重要地位[1～3]。施用化肥是提高作物產量的重要途徑，氮肥在作物生長發(fā)育、產量與品質形成過程中起到至關重要的作用[4]，但是過量施用氮肥不僅造成資源浪費，而且還會導致作物品質降低，土壤板結，環(huán)境污染等一系列問題[5]。有機肥能夠緩解土壤鹽漬化，促進植株養(yǎng)分吸收[6]。目前氮肥減量配施有機肥在玉米、蘋果等多種作物上得到廣泛應用，但在陜西關中地區(qū)結球甘藍栽培過程中關于氮肥減量配施有機肥的研究還未見報道，本研究基于關中地區(qū)結球甘藍栽培過程中氮肥施用量過大問題，探究不同氮肥施用量對結球甘藍的影響，確定最佳氮肥施用量以及化肥與有機肥配比，對關中地區(qū)結球甘藍生產提高品質、減少農業(yè)資源浪費等方面具有現實意義。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

由西北農林科技大學園藝學院十字花科課題組提供甘藍品種中甘21。供試肥料名稱和來源具體如表1。

表1 試驗肥料

1.2 試驗地概況

本試驗于2020年1～5月于西北農林科技大學閻良現代農業(yè)試驗示范站進行。前茬作物為玉米。試驗地土壤性狀見表2。

表2 試驗地概況

1.3 試驗設計

以關中地區(qū)農業(yè)生產者習慣性氮肥施用量，折合每1 hm2純氮375 kg為基礎，設置8個處理，按每1 hm2計算，CK：常規(guī)，施N量375 kg。Y1：施N量300 kg，即減量20%。Y2：施N量225 kg，即減量40%。Y3：施N量187.5 kg，即減量50%。Y4：施N量150 kg，即減量60%。L1：施N量300 kg，配施有機肥15 kg（氮肥減量20%，配施常規(guī)氮量4%的有機肥，即在氮肥減量20%的基礎上配施有機肥，配施量為減N量的20%）。L2：施N量225 kg，配施有機肥30 kg（氮肥減量40%，配施常規(guī)氮量8%的有機肥，即在氮肥減量40%的基礎上配施有機肥，配施量為減N量的20%）。L3：施N量187.5 kg，配施有機肥37.5 kg（氮肥減量50%，配施常規(guī)氮量10%的有機肥，即在氮肥減量50%的基礎上配施有機肥，配施量為減N量的20%）。

每處理3次重復，完全隨機區(qū)組排列。各處理每1 hm2施磷肥（折合P2O5）94.5 kg、鉀肥（折合K2O）94.5 kg。肥料作基肥和追肥（蓮座期）施用，基肥與追肥比例為1∶1。小區(qū)面積9 m2，畦寬1.0 m，雙行定植，株行距40 cm×50 cm，每小區(qū)種植約44株。

1.4 測定指標及方法

①農藝性狀測定方法 結球甘藍收獲期農藝性狀參考李錫香等[7]標準進行測量。株高、株幅等形態(tài)指標用米尺進行測量，單位為cm。單球質量用電子天平稱量，單位為kg。株高：植株基部與地面接觸處至植株最高處高度。株幅：植株外葉自然開展最大距離。葉球縱徑：葉球縱切面最大縱徑。葉球橫徑：葉球橫切面最大橫徑。中心柱長：葉球縱切后球莖內部中心柱的長度。單球質量：去掉外葉及葉球外短縮莖后的葉球質量。產量：以小區(qū)內隨機選取20株結球甘藍單球質量為基礎，計算單位面積產量，單位為t。

②相關計算公式 中心柱相對長度=中心柱長度/葉球縱徑，單位為cm。葉球體積：V=（π/6）·HD2，式中V表示葉球體積；D表示葉球橫徑，單位cm；H表示葉球縱徑，單位為cm。葉球緊實度：X=W/V，式中X表示葉球緊實度；W表示單株葉球質量，單位為g；V表示葉球體積，單位cm3。

③品質指標及測定方法 采用烘干法測定干物質含量。采用考馬斯亮藍G-250染色法測定可溶性蛋白質含量[8]。采用蒽酮比色法測定可溶性糖含量[9]。采用2，6－二氯靛酚法測定維生素C含量[10]。采用滴定法測可滴定酸含量[11]。采用水楊酸硝化法測定硝酸鹽含量[12]。

1.5 數據處理及分析

采用Microsoft Excel及SPSS 23對數據進行處理與分析，多重比較采用最小顯著差異法（LSD）。

2 結果與分析

2.1 減氮配施有機肥對結球甘藍產量的影響

由表3可知，減量施用氮肥處理的產量隨化氮肥施用量的降低呈降低趨勢；配施有機肥處理的產量隨著有機肥施用量的增加呈升高趨勢。各處理667 m2產量由高至低依次為L3、L2、L1、CK、Y1、Y2、Y4、Y3。其中L3產量為4.98 t，CK為4.40 t，Y3為3.94 t，L3、Y3較CK增產率分別為13.2%、-10.5%。L3與CK及其他處理間差異顯著。

表3 不同處理對結球甘藍產量及單球質量的影響

在單球質量方面，中甘21單球質量由高至低依次為L3、L2、L1、CK、Y1、Y2、Y4、Y3。其中CK單球質量為1.35 kg，L3、L2、Y3單球質量為1.53、1.42、1.21 kg，較CK增幅分別為13.3%、5.1%、-10.3%。L3與CK及其他處理存在顯著性差異，CK與除L3外的其他處理間不存在顯著性差異。說明適量減少化學氮肥施用量并不會顯著降低結球甘藍單球質量，并且在減量施用化學氮肥的前提下配施有機肥，可顯著提高單球質量。

2.2 減氮配施有機肥對結球甘藍農藝性狀的影響

農藝性狀是反映農作物生長發(fā)育情況的重要指標。

在株高方面，各處理株高由高至低依次為Y1、L1、L3、CK、L2、Y3、Y2、Y4。Y1株高為20.99 cm，CK株高為20.14 cm，株高增幅為4.2%。CK與各處理間不存在顯著性差異。在株幅方面，CK株幅最大，為44.66 cm，Y4株幅最小，為41.44 cm，較CK低7.2%。CK的株幅顯著高于Y2、Y3、Y4，但與配施有機肥的3個處理差異不顯著（表4）。

在葉球縱徑方面，減量施用氮肥處理的葉球縱徑隨著氮肥施用量的減少呈降低趨勢；隨著有機肥施用量的增加，減氮配施有機肥處理的葉球縱徑呈現逐漸升高趨勢。各處理的葉球縱徑由高至低依次為L3、L2、L1、CK、Y1、Y2、Y3、Y4。其中，CK的葉球縱徑顯著高于Y3、Y4（表4）。

在葉球橫徑方面，L2的葉球橫徑最大，L3次之，分別為16.32、15.91 cm，CK的葉球橫徑為15.54 cm，L2、L3分別比CK高5.0%、2.4%。CK、Y1的葉球橫徑顯著高于Y2、Y3、Y4（表4）。

在球形指數方面，除Y2外，各處理與CK不存在顯著性差異（表4）。

在葉球體積方面，減量施用氮肥處理中，隨著氮肥施用量的減少，葉球體積呈逐漸降低趨勢，Y2、Y3、Y4的葉球體積顯著低于CK。在配施有機肥處理中，葉球體積隨有機肥施用量的增加，呈逐漸上升趨勢。其中，L3的葉球體積顯著高于CK。L2、L3顯著高于Y2、Y3、Y4（表4）。

在葉球緊實度方面，各處理的葉球緊實度與CK均不存在顯著性差異。在中心柱長及中心柱相對長度方面，減量施用氮肥處理的中心柱長顯著低于CK，而配施有機肥的處理與CK差異不顯著。各處理中心柱相對長度均低于CK，其中Y3、Y4、L3處理顯著低于CK（表4）。

表4 不同處理對結球甘藍農藝性狀的影響

2.3 減氮配施有機肥對結球甘藍品質的影響

由表5可知，在干物質含量方面，減量施用氮肥而不配施有機肥處理的干物質含量隨施氮量的降低呈逐漸降低趨勢。配施有機肥的3個處理的干物質含量均高于CK及3個氮肥減量處理。各處理干 物 質 含 量 由 高 至 低 依 次 為L3、L2、L1、CK、Y1、Y2、Y4、Y3，分別比CK增加4.5%、16.4%、4.3%、-7%、-6.2%、-7.5%、-14.5%。其中，L3、Y3與CK差異顯著。

在可溶性蛋白方面，各處理的可溶性蛋白含量由高至低依次為L3、L2、L1、Y1、Y2、CK、Y3、Y4。L3較CK高22.1%。L3高于CK、Y2、Y3、Y4，且差異顯著。

在可溶性糖方面，減量施用氮肥各處理的可溶性糖含量隨施氮量的降低呈逐漸降低的趨勢，配施有機肥的3個處理的可溶性糖含量高于減量施用氮肥處理和CK。其中，L3的可溶性糖含量最高，L2次之，L2、L3分別比CK高20.5%和11.9%。

在維生素C含量方面，各處理由高至低為L3、Y2、L1、Y1、L2、Y3、CK、Y4。其中，L3、L1、Y2、Y1的維生素C含量分別為62.53、61.63、61.11、60.80 mg/100 g，分別比CK高9.1%、7.6%、6.6%、6.1%。方差分析結果表明，L3、L1、Y1、Y2與Y4間存在顯著性差異。

在可滴定酸含量方面，各處理的可滴定酸含量由高至低依次為CK、Y1、Y3、Y2、L1、L3、L2、Y4。與CK相比，各處理的可滴定酸含量依次降低0.1%、6.9%、1.9%、21.8%、8.9%、17.8%、11%。其中，CK、Y1顯著高于Y4、L2。

由表5可知，各處理的硝酸鹽含量由高至低依次為CK、Y1、L1、L2、Y2、L3、Y4、Y3。其中，L3的硝酸鹽含量比CK降低30.4%。CK、Y1的硝酸鹽含量高于L3、Y3、Y4，且差異顯著。

表5 不同處理對結球甘藍品質的影響

3 討論與結論

自20世紀我國農業(yè)生產大量應用化肥以來，農作物產量和經濟效益得到大幅提升[13]，農業(yè)生產者普遍認為隨著施肥量的增加作物的產量越高，導致肥料亂施、偏施現象嚴重，尤其是化學氮肥亂施的現象更為嚴重，不僅增加了生產成本，而且造成土壤鹽漬化，環(huán)境污染等問題[14，15]。在保證產量的前提下，適量減施氮肥因能提高作物品質、改善環(huán)境、促進可持續(xù)發(fā)展，就成為了科研工作者的熱門課題。

張明科等[16]研究表明，減施氮肥并沒有造成結球甘藍產量的下降，反而呈現不同程度的增產。李銀坤等[17]研究表明，對夏玉米的施肥處理中，在農民習慣性施用氮肥量基礎上減量1/3，并不會顯著影響其生物量及產量，這與本研究結果相似，在當地農業(yè)生產者常用施氮量的基礎上減量20%氮肥并不會顯著影響結球甘藍的產量、株高、株幅、葉球縱徑、橫徑、葉球體積、中心柱相對長度等農藝性狀，并且其可溶性蛋白及維生素C含量比常用施氮量處理提高了9.0%和6.1%；氮肥減量40%時，產量較常規(guī)施氮量（CK）降低9.8%，當氮肥減量50%時，葉球橫徑、縱徑顯著低于CK，干物質、可溶性糖、可滴定酸等含量較CK相比均有大幅度降低，證明適量減施氮肥可以提高結球甘藍產量及品質。過量減施氮肥則會影響其生長發(fā)育，這與張宇[18]研究結果相似，過量減施氮肥會影響大蒜植株的生長發(fā)育，降低品質。

有機肥替施化學氮肥對提高農作物產量，改善品質，促進可持續(xù)發(fā)展具有積極作用[19]。喻華等[20]研究表明，施用75%化肥配施25%有機肥能顯著提高黃瓜產量，并且維生素C等品質指標有明顯提高，硝酸鹽含量顯著降低。劉歡[21]研究表明，與常規(guī)施氮處理相比，小白菜減施化學氮肥配施有機肥處理產量提高3.4%，可溶性糖含量增加3.9%，硝酸鹽含量降低44%。上述研究結論與本研究結果相似，氮肥減量處理與氮肥減量配施有機肥處理對結球甘藍產量及品質影響不同，在農藝性狀方面，氮肥減量配施有機肥處理的葉球縱徑、葉球橫徑、單球質量等產量構成因素有所提高；總體上，氮肥減量配施有機肥處理的干物質、可溶性蛋白、可溶性糖和維生素C含量隨有機肥施用量的增加逐漸升高。氮肥減量50%配施總氮量10%有機肥處理的產量、干物質、可溶性蛋白、可溶性糖含量均最高，分別比常規(guī)氮肥施用量（CK）處理高13.2%、24.5%、22.1%、20.5%，且可滴定酸及硝酸鹽含量均低于CK，分別較CK降低10.9%、30.4%。

綜上，在本試驗條件下，結球甘藍在常規(guī)施氮量的基礎上減量20%，對產量及品質等影響不顯著，在常規(guī)施氮量的基礎上減量50%并配施總氮量10%有機肥既可顯著提高結球甘藍產量，提高品質，又可促進農業(yè)生產可持續(xù)發(fā)展。