化肥優化條件下設施蔬菜適宜堆肥用量研究

楊巖 ，肖建軍 ，徐鈺 ，石璟 ，王梅 ，李妮 ，江麗華 ，4*

（1.山東省農業科學院農業資源與環境研究所，山東省植物營養與肥料重點實驗室，山東 濟南 250100；2.農業部廢棄物基質化利用重點實驗室，山東 濟南 250100；3.平原縣農業農村局，山東 平原 253100；4.農業部山東耕地保育科學觀測實驗站，山東 濟南 250100）

我國是世界上最大的蔬菜生產國和消費國，蔬菜產業在農民增收方面發揮了重要作用。然而，蔬菜尤其是設施蔬菜栽培中肥料過量[1]和不合理施用[2]，不僅導致了肥料利用率和生產效益低下，而且還導致了土壤質量降低，蔬菜可食部分和地下水硝酸鹽超標等系列問題，嚴重制約著我國蔬菜產業的可持續發展[3～7]。其中，化肥施用研究一直是相關工作的熱點，且化肥精準施用、有機肥替代化肥等技術措施已開始逐步推廣應用。

由于缺乏系統科學的理論指導，致使蔬菜種植中有機肥施用的盲目性和隨意性嚴重。研究表明，長期不合理施用有機肥會導致設施蔬菜土壤出現次生鹽漬化[8～10]、酸化[11，12]、養分不平衡[13～15]等諸多土壤質量退化問題，且隨著種植年限的增加，還會出現產量下降、病蟲害加重、植株早衰等系列問題，嚴重影響設施農業的經濟效益和土壤生態環境。因此，開展有機肥適宜用量研究已成為新的研究熱點。尤其是在國家推進“果菜茶有機肥替代化肥”和“化肥農藥雙減”系列項目研究的大背景下，開展化肥減施條件下設施蔬菜有機肥適宜用量研究尤為重要。在化肥減施條件下，研究不同堆肥用量對蔬菜產量、品質、節本增收的影響，明確堆肥的最佳用量，旨為化肥減施和有機肥替代部分化肥提供技術支撐和數據參考。

1 材料與方法

設施蔬菜種類為番茄和西葫蘆。番茄品種為高棵，行株距85 cm×35 cm，2018年2月1日定植，6月15日拉秧，全生育期共135 d。西葫蘆品種為佳麗99，行株距90 cm×75 cm，2018年10月29日定植，2019年4月28日拉秧，全生育期共182 d。

肥料種類有平衡型大量元素水溶肥（N、P2O5、K2O含量均為20%）、高鉀型大量元素水溶肥（N、P2O5、K2O含量分別為12%、8%、35%） 和堆肥（含水量62.98%，有機質、全氮、全磷、全鉀含量分別為95.36%、0.88%、0.36%和0.37%），均由山東德魯克農業有限公司提供。

試驗于2018年2月～2019年4月在山東省平原縣坊子鄉葉莊村蔬菜大棚內進行。土壤類型為潮土，0～20 cm土層pH值為7.66，基礎土壤養分含量為有機質18.70 g/kg、硝態氮48.82 mg/kg、銨態氮3.84 mg/kg、速效磷496.79 mg/kg、速效鉀225.5 mg/kg。

試驗設農民習慣施肥（T1，CK）、等量堆肥＋優化化肥（T2）、堆肥減量1/3＋優化化肥（T3）、堆肥減量1/2＋優化化肥（T4）4個處理（表1）。采用隨機區組設計，小區面積32.4 m2，3次重復。其他管理同常規。

表1 不同處理的肥料用量Table 1 Chemical fertilizer amount of different treatments

分別于番茄和西葫蘆盛果期，每小區多點采集果實樣品5個，測定果實橫徑和單果重，采用2，6-二氯靛酚滴定法測定果實的還原性Vc含量，采用紫外分光光度法測定果實的硝酸鹽含量。對整個生育期內的番茄、西葫蘆產量，按照試驗小區分次記錄。人工費用中，施用基肥按照3 000元/hm2計算，追肥每次按照1 500元/hm2計算；肥料費用中，按照堆肥330元/m3、尿素2.0元/kg、重過磷酸鈣2.0元/kg、硫酸鉀3.6元/kg計算；番茄和西葫蘆價格均按照3.0元/kg計算。計算經濟效益（產值-成本） 及產投比（產值/成本）。

采用Excel 2010和SAS 8.1軟件對試驗數據進行處理和統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同施肥處理對番茄和西葫蘆果實品質的影響

與農民習慣施肥（T1）相比，堆肥＋優化化肥各處理均可以增加番茄單果重，但對番茄果實橫徑、Vc含量和硝酸鹽含量影響均不顯著，其中，T3處理的番茄果實橫徑、單果重和Vc含量均最大（表2），分別較T1處理提高4.78%、41.52%和13.10%。

堆肥＋優化化肥各處理中，除T2處理的西葫蘆單果重顯著＜T1處理外，其他品質指標與T1處理差異均不顯著。其中，T3處理的西葫蘆單果重最大，較T1處理增加4.16%；硝酸鹽含量最低，較T1處理減少14.57%。

表2 不同施肥處理對番茄和西葫蘆果實品質的影響Table 2 Effects of different fertilization treatments on fruit quality of tomato and zucchini

2.2 不同施肥處理對番茄和西葫蘆果實產量的影響

與農民習慣施肥（T1）相比，番茄季除T2處理產量增加8.48%，差異達顯著水平外，其他2個堆肥＋優化化肥處理的產量差異均不顯著；西葫蘆季堆肥＋優化化肥各處理均表現增產，其中T3和T4處理的增產率分別為5.95%和7.15%，差異均達到顯著水平（圖1）。堆肥＋優化施肥各處理的兩季蔬菜累計產量均高于T1處理，其中T2和T4處理增產效果顯著，增產率分別為5.70%和4.47%。

2.3 不同施肥處理對兩季蔬菜濟效益的影響

與農民習慣施肥（T1）相比，堆肥＋優化化肥各處理的肥料成本均降低，人工成本略有增加，合計成本除T2處理略有提高外其他2個處理均降低較多，其中T4處理成本最低；兩季蔬菜產值、純收益和產投比均增加，其中T4處理效果最好，增收達10.82萬元/hm2，產投比達到7.51（表3）。

表3 不同施肥處理對兩季蔬菜濟效益的影響Table 3 Effects of different fertilization treatments on economic benefit of two seasons of vegetables

3 結論與討論

姜玲玲等[16]通過Meta分析發現，有機肥與無機肥配施較單施無機肥能夠顯著提高番茄Vc和可溶性糖含量，增長率分別為21.2%和14.3%，番茄硝酸鹽含量降低19.4%。本試驗條件下，不同堆肥用量處理的番茄Vc和硝酸鹽含量均與農民習慣施肥處理無顯著差異，說明在蔬菜種植中過量施用有機肥并不能提高蔬菜品質。試驗中雖有個別處理的單果重與農民習慣施肥處理差異顯著，但并未表現出連續規律性變化，這可能與試驗開展時間較短有關，后期需繼續開展相關指標監測工作。

研究表明，增施有機肥除能改善蔬菜品質[16]外，還能顯著增加設施土壤不同形態的腐殖質含量[17]，提高蔬菜產量[18]和氮肥利用率[19]；但過量施用有機肥可能造成蔬菜減產[20]以及嚴重的環境污染風險[21，22]。本試驗條件下，等量堆肥＋優化化肥（T2）處理的產量最高，達到了270.00 t/hm2，其有機態和無機態氮素比例為1.03∶1，與畢志超等[22]提出的“有機態與無機態氮素比例為1∶1時能夠顯著提高蔬菜產量”的結論相一致。堆肥減量處理的產量與T2處理無顯著差異，說明在優化化肥的同時，適量減施堆肥也能實現穩產增產。此外，肥料成本隨著堆肥用量的增加而明顯增加，從而造成T2處理較堆肥減量處理（T3和T4）的純收益分別減少1.59萬元/hm2和6.49萬元/hm2。因此，在施用有機肥時，必須考慮因用量增加帶來的成本增長問題。

綜上所述，本試驗中，T4處理（堆肥112.5m3/hm2＋優化化肥）較T1處理（農民習慣施肥）減少堆肥用量50%，減施化肥18.37%，節約肥料成本7.53萬元/hm2，增加產值3.43萬元/hm2，最終實現純收入增加10.82萬元/hm2，產投比達到7.51，為最優處理。但T4處理有機肥養分用量占養分總用量的比例為21.84%，與黃紹文等[2]提出的“蔬菜有機肥養分用量占養分總用量的適宜比例為40%～50%”相差較大，因此，化肥優化減施仍存在較大潛力。此外，本試驗中堆肥減量處理的純收益和產投比均隨堆肥減施量的增加而增加，表明堆肥減施也存在一定潛力。因此，需要進一步開展減量施肥研究，以得到與優化化肥相配合的最佳堆肥用量。