肥料用量對有機菜心生長、品質及經濟效益的影響

楊 嬌 ，王 湛 ，馬 麗 ，葉 林

（1.寧夏大學農學院，寧夏銀川750021；2.國家農業智能裝備工程技術研究中心，北京100097；3.南京農業大學農學院，江蘇南京210095；4.吳忠市國家農業科技園區管理委員會，寧夏吳忠751100）

隨著人們生活水平的提高以及對生態環境等 的重視，有機栽培進入了人們的視線。寧夏地處我國西北內陸地區，具有發展有機蔬菜獨特的區域優勢，其光照時間長，光照強，晝夜溫差大，畜牧業發展歷史悠久，且遠離工業園區，無污染等，已成為內陸供港澳綠色有機蔬菜的重要基地，截至2015 年，有機菜心栽培面積已超過6 700 hm2[1]。

有機蔬菜生產中，常以施用有機肥為主，輔以生物質肥料或適當種植綠肥作物以培肥地力，但作物生產中仍表現為肥料缺乏，生產者常以持續提高肥料用量的方式來維持作物高產。然而，過量的有機肥添加反而降低了作物產量，且增加了肥料的浪費[2-3]，提高了生產成本[4]，降低了作物品質[5-6]，造成土壤次生鹽漬化等[7-10]。近年來，高強度、集約化蔬菜栽培中，有機肥的用量越來越高，遠超出當季作物的吸收量[6，9]，缺乏對菜心種植中肥料施加的科學指導，是當地菜農持續提高肥料投入的主要原因[1]。

本研究基于田間小區試驗，研究有機肥不同施氮量下菜心產量、品質及經濟效益的變化，以期為當地菜心的高效生產及科學施肥提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 試驗區概況

試驗在寧夏回族自治區吳忠市國家現代農業科技園區（106°14′30″E，37°32′23″N）進行，海拔1 130 m，該園區菜心有較大栽培面積，為供港有機蔬菜的重要生產基地。該區屬溫帶半干旱半濕潤季風氣候，多年平均日照時數達3 000 h，氣溫6 ℃，無霜期176 d，降雨量184.6～273.5 mm，蒸發量2 000 mm。試驗期間當年溫度變化幅度大，為8.1～45.2 ℃，平均氣溫為 18.4 ℃。

試驗區土壤類型為沙壤土，播前5 d 用梅花取樣法取0～20 cm 土壤測定土壤基本理化性狀，具體情況如表1 所示。

表1 土壤及有機肥基本理化性質

1.2 試驗材料

供試作物為菜心，品種為青翠菜心（當地主栽品種）。試驗用有機肥為腐熟羊糞，購自吳忠市孫家灘農業園區養殖場，其理化性質如表1 所示。

1.3 試驗設計

試驗于2017 年7 月22 日用播種機播種，當年8 月24 日統一收獲。菜心播種株距15 cm，三葉一心時開始間苗，間苗后的平均株距為10 cm。試驗共設5 個有機肥不同施氮量處理，分別為0（CK）、300、600、900、1 200 kg/hm2，每個處理 3 次重復，隨機區組排列。試驗小區面積為60 m2（10.0 m×6.0 m），小區與小區間設置50 cm 作為緩沖帶，試驗地約1 000 m2。其中，有機肥在菜心種植前2 d 以基肥的形式一次性均勻地撒入土壤表面，然后用微耕機翻入0～20 cm 土層。試驗期間每天8：00 采用微噴的灌溉方式灌溉，灌溉量為10 mm/d（當地每天平均蒸發量的0.85）。各小區試驗期間田間管理按常規方式進行。

1.4 測定項目及方法

在采收期各小區選取長勢均勻一致的3 株菜心進行生長形態的測定，其中，株高由直尺測量（精度0.1 mm）；葉長、葉寬和薹粗由游標卡尺測量；葉片數為單株的全部綠葉數。選取的菜心洗凈植株表面的灰塵后，地上和地下兩部分分開均在105 ℃下殺青30 min，然后75 ℃恒溫干燥至恒定質量，測定生物量。

菜心成熟時，每個小區隨機選取2 m2（1 m×2 m）菜心用電子天平（精度0.01 g）進行計產，采收時于菜心基部3 片綠葉處切割，切口平整。將收獲后的菜薹用于品質分析，其中，維生素C（Vc）采用2，6-二氯酚靛酚滴定法測定，硝酸鹽含量采用硫酸- 水楊酸法測定。

1.5 數據處理與統計分析

數據采用Microsoft Excel 2013 進行整理，通過SPSS（PASW Statistics 18.0）統計分析軟件進行方差分析，多重比較采用 Duncan 法（P＜0.05）。

式中，I為菜心凈收益（元 /hm2）；Yb為菜心產量收益（菜心產量乘以蔬菜價格，單位為元/hm2）；Ct為全部費用投入（元/hm2），主要包括有機肥、勞動力和種子投入。菜心價格為中國蔬菜網（http：//www.vegnet.com.cn/）上2015 年的實際購買價格。

2 結果與分析

2.1 肥料用量對有機菜心生長的影響

由表2 可知，菜心各生長指標均隨施肥量的增加呈先升高后降低的趨勢，各生長指標均以有機肥施氮量900 kg/hm2最高，其中，株高、葉長和葉寬均顯著高于其他施氮量處理，較有機肥施氨量600 kg/hm2處理分別提高了16.9%、22.7%和23.7%（P＜0.05），較1 200 kg/hm2有機肥施氮量處理分別提高了13.9%、19.4%和13.6%（P＜0.05）。表明有機菜心栽培中，一定范圍內添加有機肥可促進菜心生長，但用量超過某一閾值后再添加有機肥反而起抑制作用。

表2 肥料用量對有機菜心生長的影響

2.2 肥料用量對有機菜心生物量的影響

干、鮮質量是作物健壯程度的標志。從表3 可以看出，菜心植株地上部和地下部的鮮、干質量均隨有機肥施氮量的增加呈先增加后降低的變化趨勢，900 kg/hm2施氮量處理最大，0 kg/hm2處理最小，各處理從大到小排序為900 kg/hm2＞1 200 kg/hm2＞600 kg/hm2＞300 kg/hm2＞0 kg/hm2，其中，900 kg/hm2處理的菜心地上鮮質量、地下鮮質量、地上干質量和地下干質量較其他處理分別提高了24.9%～127.1%、12.0%～225.8%、12.9%～97.4%、12.0%～64.7%（P＜0.05）。說明有機菜心栽培中，900 kg/hm2有機肥施氮量更有利于菜心的生長和干物質的積累。

表3 肥料用量對有機菜心生物量的影響

根系是作物生長所需養分的主要通道，根冠比可表征土壤養分狀況，通常情況下，養分越豐富，根系生長越弱，根冠比小[11]。由表3 可知，隨有機肥施氮量的提高，根冠比呈持續下降趨勢。有機肥施氮量＜600 kg/hm2時，提高肥料用量菜心植株根冠比顯著降低，當有機肥施氮量≥600 kg/hm2時，各處理根冠比間無顯著差異。其可能是高量有機肥施用下土壤氮素養分含量高，養分不再是限制作物生長的關鍵因子所致。

2.3 肥料用量對有機菜心產量及經濟效益的影響

農業生產的最終目標是作物產量和農戶收益的最大化。由表4 可知，有機肥施氮量900 kg/hm2處理下菜心產量、產量收益和凈收益均最高，且顯著高于其他有機肥施氮量處理，為各處理中最佳的有機肥管理水平。有機肥施氮量1200 kg/hm2處理較600 kg/hm2有機肥施氮量處理的菜心產量和產量收益均顯著提高（P＜0.05），但由于產量及產量收益的增幅遠小于肥料的投入，因此，凈收益反而明顯降低（P＜0.05），不利于生產。表明適當的提高肥料用量具有顯著的增產提效作用，但過量的肥料投入勢必增加有機蔬菜生產成本，造成有機肥資源的浪費。

表4 肥料用量對有機菜心產量及經濟效益的影響

2.4 肥料用量對有機菜心品質的影響

維生素C（Vc）是高效抗氧化劑，用來減輕抗壞血酸過氧化物酶的氧化應激，是人體不能合成但必需的物質；硝酸鹽含量為評價蔬菜安全的指標。2個蔬菜品質指標常作為評價葉菜類作物品質優越的關鍵參數[12]。有機菜心收獲時薹莖和葉片Vc 含量均隨有機肥施氮量的增加呈持續升高趨勢，當有機肥施氮量≥600 kg/hm2后，繼續添加肥料對Vc 含量的提高無明顯作用（表5）。各處理薹莖和葉片硝酸鹽含量為310.95～398.51 mg/kg（表5），隨有機肥施氮量的增加硝酸鹽含量呈降低趨勢，且處理間無顯著差異，遠低于國家對無公害蔬菜安全要求的標準。綜上所述，≥600 kg/hm2有機肥施氮量下菜心的薹莖和葉片有較高的Vc 含量，且硝酸鹽含量遠低于國家安全標準（432.00 mg/g），蔬菜質量得到很好的保障。

表5 肥料用量對有機菜心品質的影響

3 結論與討論

氮是植物生長必不可少的物質，是植物制造有機物質不可或缺的基礎[13-14]。研究表明，適宜的氮素養分供應具有明顯的促進作物生長、提高產量的效益[15]。但寧夏有機菜心栽培中，農戶盲目的追求產量，過量的肥料施用導致肥料浪費，菜心生產成本增加，嚴重威脅著有機農業的可持續發展[16]。研究表明，明確不同生長環境中作物生長對肥料施用量的響應是科學施肥的基礎和前提[17]。劉明等[18]研究表明，施用氮肥150、300 kg/hm2時，甘薯地上部干物質質量均明顯高于不施氮處理。李強等[19]研究發現，氮肥的適當施用，能夠促進玉米前期的營養生長。同時，劉晨等[20]也研究發現，高氮高鉀肥模式處理下能夠明顯促進微型月季的株高、葉面積以及冠幅。本試驗中，隨有機肥施氮量的增加，菜心株高、葉片數、葉長、葉寬、薹粗和地上部鮮質量均呈先升高后降低的趨勢，900 kg/hm2施氮量下各處理菜心生長指標均達到最大值，1 200 kg/hm2有機肥施氮量下各生長指標反而較900 kg/hm2施肥處理下降，其中，900 kg/hm2施肥處理下菜心株高、葉長和葉寬較其他施肥處理分別增加13.9%～94.9%、19.4%～52.7%和13.6%～55.4%（P＜0.05）。說明一定范圍內添加有機肥可顯著促進菜心生長，若肥料用量過高反而對菜心生長有抑制作用。

良好的作物形態決定著產量的高低。周丹等[21]研究發現，施用15 000 kg/hm2有機肥時，會使菜豆的形態指標、光合參數、生理指標以及產量顯著增加。本試驗條件下，菜心產量與各生長指標間的變化趨勢一致，均隨有機肥施氮量增加呈先升高后降低的變化趨勢。這與李秧秧等[22]在小麥中的研究結果一致。孫占祥等[23]也研究發現，合理的施用有機肥有利于提高玉米產量。同時，王炎等[24]也研究表明，隨著氮肥施用量的增加，甜蕎產量呈先增后降的趨勢。當氮肥用量達到一定數量后，產量則不隨氮肥用量的提高而增加，甚至有所下降[25]。李邵等[26]研究發現，較高的土壤養分供給可提高植株葉片中的RuBP 羧化酶活性，進而提高光合潛力和生產潛力。本研究結果表明，隨有機肥施氮量的增加，菜心葉片和薹莖的硝酸鹽含量呈下降趨勢。由此可見，有機菜心栽培中，適宜的有機肥施用量才是持續維持菜心高產高品質的途徑，肥料施用量過高反而會降低菜心產量。

農民收益的最大化是農業生產的推動力。本試驗表明，有機肥施氮量900 kg/hm2處理的菜心凈收益最大，其次為600 kg/hm2有機肥施氮量處理；雖然有機肥施氮量1 200 kg/hm2的處理產量和產量收益均大于600 kg/hm2施氮量處理，但由于有機肥的過量施用蔬菜生產成本提高，抵消了產量增加帶來的效益，因此，該施肥下栽培的收益下降，不利于生產。

綜上所述，有機肥施氮量900 kg/hm2促進了菜心的株高、葉片數、葉長、葉寬、薹粗和地上部鮮質量，且提升了菜心葉片和薹莖的Vc 含量并降低了硝酸鹽含量，提高了產量，最終增加了農民收益，可作為菜心生產中的最佳肥料用量。