羊糞有機(jī)肥施用量對(duì)沙地甘藍(lán)生長(zhǎng)和產(chǎn)量及土壤化學(xué)性質(zhì)的影響

李 娟，韓 慧，常少剛，李 穎，王 競(jìng)，王 銳，孫 權(quán)

（寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院，銀川750021）

結(jié)球甘藍(lán)（Brassicaoleraceavar.capitata）是十字花科（Brassicaceae）蕓薹屬（Brassica）植物，為甘藍(lán)變種，二年生草本植物，別名洋白菜、包菜、卷心菜等，屬于葉類蔬菜，其耐寒性、抗病性、適應(yīng)性強(qiáng)，具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值［1-2］，是寧夏菜農(nóng)重要的經(jīng)濟(jì)來(lái)源之一。甘藍(lán)是喜肥作物，適宜在有機(jī)質(zhì)豐富、保水保肥能力強(qiáng)的土壤中生長(zhǎng)［3］。然而寧夏地處西北內(nèi)陸，為典型的大陸性氣候，干旱少雨，區(qū)內(nèi)沙漠和沙化土壤面積占全區(qū)面積的18.73%，且沙化程度嚴(yán)重，是風(fēng)沙土集中分布的區(qū)域之一［4］。風(fēng)沙土質(zhì)地粗，保水保肥性差，土壤有機(jī)質(zhì)含量低，肥力不足，生產(chǎn)力低下［5］，不利于甘藍(lán)生產(chǎn)的穩(wěn)產(chǎn)增效。研究發(fā)現(xiàn)，合理施用有機(jī)肥能夠全面補(bǔ)充土壤養(yǎng)分含量并提高養(yǎng)分的有效性，增強(qiáng)土壤保水保肥性能，改善土壤物理結(jié)構(gòu)，可以持久平緩供給作物養(yǎng)分，有效改善其生長(zhǎng)環(huán)境，顯著促進(jìn)作物生長(zhǎng)發(fā)育，增加干物質(zhì)積累，進(jìn)而增加作物產(chǎn)量［6-9］。目前，在甘藍(lán)生產(chǎn)上有機(jī)肥種類較多，其中羊糞是一種常見(jiàn)的微堿性、熱性肥料，有機(jī)質(zhì)含量較高，可達(dá)30%—40%，且氮鉀含量均高于1%，肥效快，肥力足［10-11］，在瘠薄的風(fēng)沙土中施入羊糞有機(jī)肥可以快速補(bǔ)充作物所需養(yǎng)分，培肥土壤。國(guó)內(nèi)外研究多集中于比較不同有機(jī)肥對(duì)甘藍(lán)生長(zhǎng)、產(chǎn)量、養(yǎng)分吸收及土壤的影響［12-16］，然而因地理位置和栽培條件等不同，有機(jī)肥施用量存在較大差異。本試驗(yàn)研究不同羊糞有機(jī)肥施用量對(duì)甘藍(lán)生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量及土壤化學(xué)性質(zhì)的影響，旨在確定最適于寧夏風(fēng)沙土區(qū)甘藍(lán)種植的羊糞有機(jī)肥施用量，為風(fēng)沙土培肥改良和可持續(xù)生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地在寧夏鹽池縣高沙窩工業(yè)園區(qū)（東經(jīng)107°41′，北緯37°04′，海拔1 320 m），位于寧夏中部干旱帶，干旱少雨，日照充足，年平均氣溫7.6℃。該地風(fēng)多且大，氣候干燥，降水量較少，年平均降水量為296.5 mm，蒸發(fā)量為降水量的5—7倍，有效積溫為2 945℃左右，年日照時(shí)數(shù)為2 867.3 h，全年太陽(yáng)輻射總量為140 J/cm2。

1.2 供試材料

供試作物為結(jié)球甘藍(lán)，品種為‘京育1號(hào)’。供試肥料為羊糞有機(jī)肥，有機(jī)質(zhì)45%，純N 2.6%，P2O51.3%，K2O 1.1%。供試土壤為風(fēng)沙土，砂壤，其0—20 cm表土基本化學(xué)性質(zhì)為有機(jī)質(zhì)0.48 g/kg，全氮0.08 g/kg，全磷 0.08 g/kg，堿解氮 13.76 mg/kg，有效磷 2.4 mg/kg，速效 鉀 68.58 mg/kg，全 鹽0.15 g/kg，pH 8.69。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用單因素多水平隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，共設(shè)5個(gè)施肥梯度處理，分別為3 t/hm2（T1）、6 t/hm2（T2）、9 t/hm2（T3）、12 t/hm2（T4）和15 t/hm2（T5）羊糞有機(jī)肥，同時(shí)設(shè)不施肥處理為對(duì)照（CK）。每處理 3個(gè)重復(fù)，共18個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積12.6 m2，隨機(jī)區(qū)組排列。羊糞有機(jī)肥基施，撒施后起壟，鋪滴灌帶，覆膜。甘藍(lán)育苗后移栽，株距25 cm，行距30 cm，栽培密度133 400株/hm2。后期水肥管理所有處理完全一致，并分別于甘藍(lán)蓮座期和結(jié)球期人工除草各1次，采用藥物噴施法進(jìn)行病蟲(chóng)害防治。其他管理同大田。

1.4 取樣方法

試驗(yàn)前采用五點(diǎn)取樣法，采集基礎(chǔ)土樣。收獲期每個(gè)小區(qū)采用五點(diǎn)取樣法，采集根層土壤。在甘藍(lán)每個(gè)生育期內(nèi)，每小區(qū)分別采集甘藍(lán)10株進(jìn)行稱重與烘干，計(jì)算單株平均干物質(zhì)累積量。

1.5 測(cè)定指標(biāo)與方法

1.5.1 甘藍(lán)生長(zhǎng)指標(biāo)測(cè)定

每小區(qū)測(cè)量10株甘藍(lán)葉片的長(zhǎng)和寬，按系數(shù)法計(jì)算單株平均葉面積；葉綠素采用手持SPAD-502型儀器測(cè)定；鮮重與干重采用電子天平稱量。

1.5.2 甘藍(lán)產(chǎn)量測(cè)定

甘藍(lán)成熟后各處理小區(qū)單獨(dú)采收，以3次重復(fù)產(chǎn)量的平均值代表該處理的實(shí)際產(chǎn)量。

1.5.3 土壤養(yǎng)分測(cè)定

土壤pH采用PSH-3精密酸度計(jì)測(cè)定；土壤全鹽采用DDS-11電導(dǎo)率儀測(cè)定；有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀氧化-硫酸亞鐵滴定法測(cè)定；土壤堿解氮采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定；土壤有效磷采用NaHCO3浸提，鉬銻抗比色法測(cè)定；土壤速效鉀采用醋酸銨-火焰光度計(jì)法測(cè)定；全氮采用凱氏消煮法測(cè)定；全磷采用HClO4-H2SO4消化，鉬銻抗比色法測(cè)定［17］。

1.6 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)使用SPSS 17.0和Excel 2003軟件進(jìn)行方差分析與數(shù)據(jù)處理。采用新復(fù)極差法進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，P＜0.05為差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 羊糞有機(jī)肥施用量對(duì)甘藍(lán)生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

2.1.1 羊糞有機(jī)肥施用量對(duì)甘藍(lán)生育期葉面積的影響

由圖1可知，隨著生育期的推進(jìn)，各處理甘藍(lán)葉面積逐漸增大，增長(zhǎng)速率均為先快后慢。與CK相比，羊糞有機(jī)肥可以顯著促進(jìn)甘藍(lán)葉面積增長(zhǎng)。甘藍(lán)葉面積在苗期增長(zhǎng)較為緩慢，羊糞有機(jī)肥施用量為12 t/hm2時(shí)達(dá)到最大值，為66.64 cm2/株，其次為15 t/hm2處理。苗期至蓮座期，甘藍(lán)葉面積迅速增長(zhǎng)，羊糞有機(jī)肥施用量為12 t/hm2時(shí)達(dá)到最大值，且較苗期增大78.24%。結(jié)球期施入羊糞有機(jī)肥小于6 t/hm2時(shí)，由于低施用量羊糞有機(jī)肥后效不足，不同處理甘藍(lán)葉面積變化不大；羊糞有機(jī)肥施用量為9—12 t/hm2時(shí)，葉面積顯著增加；而羊糞有機(jī)肥施用量為15 t/hm2時(shí)，葉面積顯著下降。表明施用適量羊糞有機(jī)肥即可滿足甘藍(lán)所需營(yíng)養(yǎng)量，繼續(xù)增加施用量，不僅增加生產(chǎn)成本，而且降低肥料利用率。

2.1.2 羊糞有機(jī)肥施用量對(duì)甘藍(lán)生育期SPAD值的影響

SPAD是表征葉綠素相對(duì)含量的參數(shù)。由圖2可知，隨著甘藍(lán)生育期的推進(jìn)，SPAD值呈先快后慢的上升趨勢(shì)。甘藍(lán)在苗期與蓮座期主要進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，生長(zhǎng)迅速，但生長(zhǎng)量小，SPAD值在各處理間無(wú)顯著差異。結(jié)球期，羊糞有機(jī)肥施用量為12 t/hm2、15 t/hm2時(shí)甘藍(lán)SPAD值較高，3 t/hm2處理SPAD值最小，與CK無(wú)顯著差異。與羊糞有機(jī)肥施用量3 t/hm2相比，12 t/hm2和15 t/hm2處理的甘藍(lán)SPAD值分別顯著提高12.24%、11.60%。高施用量羊糞有機(jī)肥處理在甘藍(lán)結(jié)球期顯著提高SPAD值，促進(jìn)葉綠素的合成，主要是由于有機(jī)肥釋放肥效較為緩慢，前期無(wú)顯著影響，而后期氮素釋放較多，有助于提高SPAD值，促進(jìn)甘藍(lán)進(jìn)行光合作用。

圖1 羊糞有機(jī)肥不同施用量對(duì)甘藍(lán)生育期葉面積的影響Fig.1 Effects of different application rates of sheep manure organic fertilizer on leaf area of cabbage in grow th period

圖2 羊糞有機(jī)肥不同施用量對(duì)甘藍(lán)生育期SPAD值的影響Fig.2 Effects of different app lication rates of sheep manure organic fertilizer on SPAD value of cabbage in grow th period

2.1.3 羊糞有機(jī)肥施用量對(duì)甘藍(lán)生育期質(zhì)量和鮮干比的影響

由圖3可知，與CK相比，施入羊糞有機(jī)肥后，隨著甘藍(lán)生育進(jìn)程的推進(jìn)，鮮干比呈現(xiàn)明顯的下降趨勢(shì)，干物質(zhì)累積量逐漸升高。苗期，羊糞有機(jī)肥施用量為12 t/hm2時(shí)，甘藍(lán)鮮重達(dá)到最大值，為27.25 g/株，其次是15 t/hm2處理，3 t/hm2處理較小，各施肥處理均高于CK。蓮座期，羊糞有機(jī)肥施用量為12 t/hm2時(shí)，鮮干比最小，其次是15 t/hm2處理，3 t/hm2處理生育前期生長(zhǎng)快，植株含水率高，鮮干比高于CK。結(jié)球期，除CK外，羊糞有機(jī)肥施用量12 t/hm2處理的甘藍(lán)鮮干比最小，為5.42，干物質(zhì)累積效果較好，其次是15 t/hm2處理。高施用量羊糞有機(jī)肥情況下，甘藍(lán)干物質(zhì)累積效果不是最好，這是由于施入過(guò)量的有機(jī)肥使土壤養(yǎng)分濃度較大，根系吸收能力變?nèi)酰焕诟晌镔|(zhì)累積。

圖3 羊糞有機(jī)肥不同施用量對(duì)甘藍(lán)生育期質(zhì)量和鮮干比的影響Fig.3 Effects of different application rates of sheep manure organic fertilizer on weight and fresh dry ratio of cabbage in grow th period

2.2 羊糞有機(jī)肥施用量對(duì)甘藍(lán)產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益的影響

由表1可知，與CK相比，施入羊糞有機(jī)肥可顯著提高甘藍(lán)產(chǎn)量。其中，12 t/hm2處理的甘藍(lán)產(chǎn)量最大（31.96 t/hm2），顯著高于其他處理，較 3 t/hm2、6 t/hm2、9 t/hm2、15 t/hm2分別提高 91.61%、27.79%、27.79%、9.53%；其凈收益也最高，為21 235.35元（人民幣，下同）/hm2，其次為6 t/hm2處理，3 t/hm2處理的甘藍(lán)產(chǎn)投比最大；而羊糞有機(jī)肥施用量為15 t/hm2時(shí)，產(chǎn)量有下降趨勢(shì)。

表1 羊糞有機(jī)肥不同施用量對(duì)甘藍(lán)產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益的影響Table 1 Effects of different app lication rates of sheep manure organic fertilizer on the econom ic benefits of cabbage

2.3 羊糞有機(jī)肥施用量對(duì)土壤化學(xué)性質(zhì)的影響

由表2可知，施入羊糞有機(jī)肥可以顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，施用量為15 t/hm2時(shí)最大，較施用量3 t/hm2、6 t/hm2、9 t/hm2、12 t/hm2分別提高 119.40%、15.75%、44.12%、0.68%，與 12 t/hm2處理無(wú)顯著差異。堿解氮、有效磷、速效鉀含量均隨著羊糞有機(jī)肥施用量的增加呈遞增的趨勢(shì)，在施用量15 t/hm2時(shí)達(dá)到最大，較CK分別提高92.13%、79.79%、100.98%，堿解氮含量在施用量為15 t/hm2與12 t/hm2處理間無(wú)顯著差異。羊糞有機(jī)肥施用量增加，土壤全鹽含量呈先增加后減少趨勢(shì)，12 t/hm2處理最低，為0.18 g/kg，較CK降低5.26%；羊糞有機(jī)肥施用量為9 t/hm2時(shí)，土壤pH最低，其次是12 t/hm2處理，兩處理間無(wú)顯著差異，均低于CK。土壤全氮、全磷含量在羊糞有機(jī)肥施用量為15 t/hm2、12 t/hm2處理間均無(wú)顯著差異，兩處理顯著高于其他施用量處理。

表2 羊糞有機(jī)肥不同施用量對(duì)土壤化學(xué)性質(zhì)的影響Table 2 Effects of different application rates of sheep manure organic fertilizer on soil chem ical properties

3 結(jié)論與討論

光合作用是作物生育期內(nèi)最基本的生命活動(dòng)［18］，植株葉片葉綠素的合成與分解，會(huì)影響光合效率［19］，而葉片是葉菜類作物進(jìn)行光合作用的主要器官，增加葉面積，有利于合成有機(jī)化合物，促進(jìn)干物質(zhì)累積，進(jìn)而為作物產(chǎn)量奠定基礎(chǔ)。因此，葉面積的大小與葉綠素含量對(duì)于干物質(zhì)累積與產(chǎn)量的提高具有重要的意義［20］。呂振宇等［21］研究表明，施入有機(jī)肥能夠促進(jìn)甘藍(lán)生長(zhǎng)發(fā)育，葉面積增長(zhǎng)，與本研究結(jié)果相符。在甘藍(lán)不同生育期內(nèi)，羊糞有機(jī)肥均可促進(jìn)葉面積增加，且隨著施用量的增加，甘藍(lán)葉面積總體呈先增加后減少的趨勢(shì)，施用量為12 t/hm2時(shí)葉面積達(dá)到最大值，這可能是由于施用量在12 t/hm2時(shí)即可滿足甘藍(lán)生長(zhǎng)所需最高養(yǎng)分，顯著促進(jìn)葉面積擴(kuò)展。李夢(mèng)梅等［22］研究表明，有機(jī)肥可以顯著提高葉綠素含量，增強(qiáng)光合速率，增加植株產(chǎn)量。本研究中，施入羊糞有機(jī)肥可以提高SPAD值，進(jìn)而促進(jìn)葉綠素合成，這與李夢(mèng)梅等研究結(jié)果一致。

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中，產(chǎn)量是生產(chǎn)者追求的主要目標(biāo)［1］。鮮干比可以反映植株根系對(duì)水分的吸收，進(jìn)而反映干物質(zhì)的積累量，而干物質(zhì)的積累量與產(chǎn)量的最終形成有一定的相關(guān)性。本研究中，施入羊糞有機(jī)肥有利于甘藍(lán)干物質(zhì)積累、提高產(chǎn)量，當(dāng)施用量為12 t/hm2時(shí)，效果最為顯著。合理的施肥量可以保障作物正常生長(zhǎng)發(fā)育，提高經(jīng)濟(jì)效益。萬(wàn)水霞等［23］研究表明，施入豬糞有機(jī)肥對(duì)甘藍(lán)有明顯的增產(chǎn)作用，隨著豬糞施用量的增加，甘藍(lán)產(chǎn)量逐漸增加，但施用量超過(guò)7.5 t/hm2時(shí)，產(chǎn)量反而呈下降趨勢(shì)。本研究發(fā)現(xiàn)，隨羊糞有機(jī)肥施用量的增加，產(chǎn)量呈上升趨勢(shì)，當(dāng)施用量超過(guò)12 t/hm2時(shí)，產(chǎn)量才呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，這可能是由于土壤類型與施用有機(jī)肥種類不同導(dǎo)致。顯然，更加瘠薄的風(fēng)沙土對(duì)有機(jī)肥施用量的耐受上限顯著高于黃棕壤的豬糞有機(jī)肥。

施用有機(jī)肥料是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中改良土壤和培肥地力的重要措施［24］。有機(jī)肥施入土壤后可有效改善土壤物理結(jié)構(gòu)，降低容重，增加孔隙度，進(jìn)而加速有機(jī)質(zhì)大量累積［25］。在本研究中，施入羊糞有機(jī)肥顯著提高了土壤有機(jī)質(zhì)含量，當(dāng)羊糞有機(jī)肥施用量為15 t/hm2時(shí)，有機(jī)質(zhì)含量達(dá)到最高，其次是12 t/hm2處理。堿解氮、有效磷、速效鉀是土壤中速效養(yǎng)分，為當(dāng)季作物所能吸收利用的養(yǎng)分［6，26］。本研究中土壤堿解氮、有效磷、速效鉀含量隨著羊糞有機(jī)肥施用量的增加均呈增加趨勢(shì)，這是由于有機(jī)肥的施入一方面可以通過(guò)自身釋放有效養(yǎng)分，另一方面可以提高土壤中微生物數(shù)量與酶活性，促進(jìn)土壤中養(yǎng)分轉(zhuǎn)化，提高其有效性。

綜上，在風(fēng)沙土上施入羊糞有機(jī)肥對(duì)甘藍(lán)各生長(zhǎng)指標(biāo)、產(chǎn)量及土壤化學(xué)性質(zhì)均有良好的效果。羊糞有機(jī)肥施用量為12 t/hm2時(shí)，甘藍(lán)葉面積增長(zhǎng)、葉綠素合成及干物質(zhì)累積效果最好，同時(shí)可以顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)及速效養(yǎng)分含量，改善土壤環(huán)境，且產(chǎn)量與凈收益最高，為最佳施肥量。