增值硝酸磷肥在設施生菜上的應用效果研究

孟品品，關小敏，韓冬芳，陳貴有，方 進，王宗抗

（1. 深圳市芭田生態工程股份有限公司，廣東 深圳 518052；2. 深圳市碧有科技有限公司，廣東 深圳 518104；3. 貴州芭田生態工程有限公司，貴州 甕安 550400）

蔬菜是我國種植業中僅次于糧食的第二大類農作物，設施蔬菜作為其重要的板塊，已發展成農民收入的新增長點和產業轉型的新亮點［1］。據統計，2016年我國設施蔬菜種植面積為391.5萬hm2，產量為2.52 億t，占蔬菜總產量的30.5%［2］。由于設施蔬菜生產給農民帶來較高的經濟效益，土地利用強度和復種指數非常高，N、P2O5和K2O平均施用量分別是各自推薦量的1.9、5.4、1.6 倍［3］，過度施肥或不合理施肥現象嚴重，導致設施蔬菜連作障礙問題日益凸顯，出現了諸如土壤團粒結構被破壞，土壤酸化板結、透氣性降低，土壤養分失調等問題，最終導致農產品產量和品質安全堪憂［4］，嚴重制約著設施蔬菜產業的健康、高效和可持續發展。

硝酸磷肥是優質磷復肥品種，既具有速效的硝態氮與水溶性磷，又具有肥效持久的銨態氮與枸溶性磷，氮磷比例合理，非常符合蔬菜營養需求［5-6］。據中國植物營養與肥料學會2019 年調研分析，我國硝酸磷肥的市場容量將超過3 000萬t/a，可以替代磷銨800萬t/a，每年可減少磷石膏排放2 000萬t、硫黃消耗400萬t［7］。據統計，目前已有的硝酸磷肥應用研究大多集中于小麥［8］、玉米［9］、西瓜［10］、馬鈴薯［11］等北方大田作物上，在南方設施蔬菜栽培條件下研究較少，所選用的硝酸磷肥也僅具備營養補給功能，盲目施用仍可能會出現連作障礙問題。因此，在設施蔬菜上高效施用硝酸磷肥并改善土壤質量方面的問題亟待解決。

本研究采用作物營養平衡施肥理論和改土培肥理論，研究增值硝酸磷肥對設施生菜生長發育和土壤理化性質的影響，探究增值硝酸磷肥減肥增效新施肥模式，為設施蔬菜產業減肥生產提供有效的技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗時間、地點

田間試驗在深圳市光明農場進行。試驗地屬亞熱帶海洋性氣候，年平均氣溫22.4 ℃，年均降雨量1 933.3 mm，年均日照2 120.5 h，太陽能年輻射量5 225 MJ/m2。供試土壤為赤紅壤，w（有機質）16.6 g/kg，w（堿解氮）110.68 mg/kg，w（速效磷）80.71 mg/kg，w（速效鉀） 122.26 mg/kg，pH 4.62。于2019年3月4日播種育苗，3月19日移栽，4月28日收獲。

1.2 試驗材料

供試作物品種為意大利耐抽薹生菜，種子購于深圳市光明區樓村種子市場。供試肥料：常規硝酸磷肥26-17-0（N-P2O5-K2O），樓村農資市場購得；增值硝酸磷肥26-17-0（0.6%功能助劑（硝基腐植酸與聚丙烯酰胺（PAM）質量比為0.5 ∶1.0）+0.5%生物酵素（w（有機質）≥65%）），深圳市芭田生態工程股份有限公司提供。

1.3 試驗方法與設計

試驗在光明農場5年鍍鋅鋼管拱形薄膜大棚內進行，所選地塊地勢平坦、肥力均勻、具有代表性。試驗共設5 個處理，處理1，不施肥（記為CK，下同）；處理2，施用常規硝酸磷肥26-17-0（記為NPF，下同）；處理3，施用增值硝酸磷肥26-17-0（記為OIF，下同）；處理4，在處理2 的基礎上減量20%施用常規硝酸磷肥（記為80%NPF，下同）；處理5，在處理3的基礎上減量20%施用增值硝酸磷肥（記為80%OIF，下同）。每個處理3次重復，隨機區組排列，小區面積10.0 m×1.2 m，行距25 cm，株距20 cm，種植密度為每667 m213 339株。各施肥處理在移栽緩苗后（3月25日）每667 m2統一施用苗肥30 kg，在4月3日、12日每667 m2分別追肥15、20 kg。各施肥處理每667 m2統一配施硫酸鉀（w（K2O）52%）26 kg，分3次施用，移栽緩苗后施用50%，4 月3 日、12 日每667 m2各追施6.5 kg。各處理田間管理措施相同。

1.4 樣品采集與測定方法

1.4.1 生菜生長指標測定

生菜移栽定植后，分別在苗期（4月2日）、發棵期（4 月11 日）、蓮座期（4 月20 日）和收獲期（4 月27 日）每小區隨機選取長勢均一的生菜8株，分別測量生菜的葉綠素SPAD、株高、葉寬、冠幅。其中葉綠素含量選擇生長健壯的功能性葉片，用SPAD-502 Plus 手持便攜式葉綠素儀測量；株高為地面到莖頂端的距離，用直尺測量；葉寬為第2 或第3 片功能性葉片寬度，用直尺測量；冠幅為植株頂端最大展開距離，用直尺測量。

1.4.2 生菜產量測定

每個小區隨機選取8 株生菜，測定單株質量后，取平均值進行比較；各小區單獨采收，單獨稱量計產，并進行統計分析；采用經濟學原理計算純收入、投資效率［12］。

1.4.3 生菜品質測定

每小區隨機選取5株生菜作為植株樣品，用自來水洗凈，保存在4 ℃冰箱中用于測定植株維生素C、可溶性糖、可溶性蛋白質、硝酸鹽含量。其中維生素C含量測定采用2，6-二氯酚靛酚法［13］；可溶性糖含量測定采用蒽酮比色法［14］；可溶性蛋白質含量測定采用考馬斯亮藍比色法［14］；硝酸鹽含量測定采用水楊酸-濃硫酸法［14］。

1.4.4 土壤理化性質測定

在生菜收獲后，采用5點取樣法在每小區取0 ～20 cm 土層土樣，混合均勻，自然風干后研磨裝袋，用于測定土壤理化性質。其中土壤pH 用pH計分析測試法（水浸提，水土質量比為5 ∶1）測定；土壤容重（田間自然壘結狀態下單位容積土體（包括土粒和孔隙）的質量）［15］采用環刀法測定；土壤總孔隙度采用計算法求得；土壤團粒結構占比采用約爾得法測定；土壤有機質含量采用重鉻酸鉀容量法測定；堿解氮含量采用堿解擴散法測定；速效磷含量采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測定；速效鉀含量采用火焰光度法測定［16］。

1.5 數據統計分析

試驗數據采用Excel 2010 軟件進行整理并繪圖，使用統計分析軟件SPSS 19.0 進行方差分析，采用最小顯著差數法（LSD）進行差異顯著性檢驗（P=0.05）。

2 結果與分析

2.1 不同處理對設施生菜生長指標的影響

不同處理對設施生菜生長指標的影響見表1。

表1 不同處理對設施生菜生長指標的影響

由表1可以看出，在苗期，各施肥處理間設施生菜的葉綠素SPAD、株高、葉寬、冠幅均差異不顯著，但隨著生育期的推進，各處理間生長指標差異不斷變大。

在發棵期生菜進入快速生長階段，OIF處理設施生菜的葉綠素SPAD值、株高、葉寬、冠幅最高，且較80%NPF 處理差異顯著；在蓮座期和收獲期，各處理生菜的葉綠素SPAD值、株高、葉寬、冠幅增長速度由快至慢，皆趨于平緩，其中OIF 處理最高，除株高外，其余指標較其他處理均差異顯著。

與常規硝酸磷肥處理相比，80%常規硝酸磷肥處理各生長指標降幅明顯，80%增值硝酸磷肥處理與之差異不顯著，等量增值硝酸磷肥處理增益效果明顯。因此，在設施生菜上施用增值硝酸磷肥具有較好的減肥增效作用。

2.2 不同處理對設施生菜產量的影響

不同處理對設施生菜單株質量及產量的影響見表2。

表2 不同處理對設施生菜單株質量和產量的影響

由表2 可知，與常規硝酸磷肥處理相比，80%常規硝酸磷肥處理生菜產量明顯降低，而80%增值硝酸磷肥處理產量與常規硝酸磷肥處理差異不明顯，等量增值硝酸磷肥處理單株質量和產量明顯提高，達到增產的作用。因此，在設施生菜上施用增值硝酸磷肥具有減肥不減產，甚至增產的良好功效。

2.3 不同處理對設施生菜經濟效益的影響

根據經濟學原理對不同處理設施生菜經濟效益進行分析，結果見表3。

由表3 可以看出，與NPF 處理相比，CK 處理667 m2收入減少2 113.57 元，80%NPF 處理667 m2收入減少681.21 元，OIF 處理667 m2增收1 247.26元，80%OIF 處理667 m2增收261.74 元；各處理投資效率排名從高到低依次為OIF ＞80%OIF ＞NPF ＞80%NPF ＞CK。因此，在設施生菜上施用增值硝酸磷肥可以達到減肥增收的效果。

表3 不同處理對設施生菜經濟效益的影響

2.4 不同處理對設施生菜品質的影響

不同處理對設施生菜品質的影響見表4。

表4 不同處理對設施生菜品質的影響

由表4 可知，各施肥處理生菜維生素C、可溶性糖、可溶性蛋白質含量均較CK 處理有不同程度的提升。在維生素C方面，以OIF處理最高，較其他處理差異顯著；其次為80%OIF 處理，較NPF 處理提高3.07%，較80%NPF 處理提高7.47%。在可溶性糖方面，以OIF 處理最高，較NPF 處理提高3.15%，80%OIF 處理較NPF 處理差異不顯著。在可溶性蛋白質方面，以OIF處理最高，較NPF處理提高5.58%，較80%NPF 處理提高11.27%，較80%NPF處理差異顯著。在硝酸鹽方面，以NPF處理最高，其次為80%NPF 處理，兩者差異不顯著，OIF處理較NPF 處理降低10.36%，差異顯著，80%OIF處理較NPF、80%NPF 處理分別降低13.15%、10.19%，差異顯著。因此，施用增值硝酸磷肥可以明顯改善設施生菜的品質，提高其商品性。

2.5 不同處理對土壤理化性質的影響

不同處理對土壤理化性質的影響見表5。

土壤板結的一個主要特征指標就是土壤容重較大，楊金玲等［17］研究發現，土壤容重達到1.4 g/cm3時根系生長受到限制，當土壤容重大于1.3 g/cm3時存在嚴重壓實狀態。由表5可知，OIF處理較NPF處理、80%NPF處理土壤容重分別降低8.82%、7.46%，差異顯著。因此，施用增值硝酸磷肥會明顯降低土壤容重，使土壤變為疏松狀態（土壤容重＜1.3 g/cm3）。

表5 不同處理對土壤理化性狀的影響

OIF 處理較NPF 處理、80%NPF 處理土壤總孔隙度分別提高5.10%、4.63%，差異顯著；80%OIF處理較NPF、80%NPF 處理土壤總孔隙度分別提高3.96%、3.49%，差異顯著。因此，施用增值硝酸磷肥會明顯提高土壤總孔隙度。

OIF處理較NPF、80%NPF處理＞0.25 mm土壤團粒結構占比分別提高13.34%、12.79%，差異顯著；80%OIF 處理較NPF、80%NPF 處理＞0.25 mm土壤團粒結構占比分別提高6.93%、6.41%，差異顯著。因此，施用增值硝酸磷肥會明顯提高土壤團粒結構占比。

不同施肥處理土壤pH均較CK處理有不同程度的提升，以OIF處理最高，較CK提升0.21，其次為80%OIF、NPF、80%NPF 處理，與OIF 處理均差異顯著。與NPF處理相比，OIF處理pH提高2.78%。

與CK 處理相比，NPF 處理和80%NPF 處理土壤w（有機質）分別降低3.11%、1.24%，OIF 處理和80%OIF處理分別提高10.56%、6.21%。

OIF處理土壤w（堿解氮）、w（速效磷）、w（速效鉀）均最高，較NPF處理分別提高8.44%、5.48%、1.36%。

綜上所述，施用增值硝酸磷肥不僅能有效改善土壤pH，使其更接近適宜生菜生長的pH范圍，還可以明顯提升土壤有機質含量，培肥地力，同時使土壤中不易被利用的養分轉化為可被吸收利用的養分，提高土壤中有效養分含量，促進作物生長發育。

3 討論

3.1 增值硝酸磷肥可改善土壤物理性質

土壤容重和孔隙度是土壤重要的物理性質，土壤容重越小，孔隙度越大，土壤的通透性越好，更利于作物的生長發育［18］，大于0.25 mm水穩性團粒對土壤肥力也有非常重要的影響［19］。本研究結果表明，與常規硝酸磷肥相比，施用等量和減量20%增值硝酸磷肥會明顯降低土壤容重，提高土壤孔隙度和團粒結構占比，改善土壤的透氣性和結構性。其原因可能是注入的聚丙烯酰胺（PAM）是一種膠結物質，可以把小土粒黏在一起，形成較穩定的團粒結構［20］。此外，本研究將硝基腐植酸和PAM按質量比1 ∶2添加到硝酸磷肥中，經溫變后很可能發生了接枝共聚反應，共聚物中的PAM 支鏈分布在腐植酸分子周圍，并向外伸展，體積更大，捕捉土壤粒子的能力更強，更有利于土壤形成團粒，且當兩種物質質量比為1 ∶2時，形成的土壤團粒粒徑最大，含量最多［19］，其具體原因有待進一步試驗研究。

3.2 增值硝酸磷肥可改善土壤化學性質，提高土壤肥力

本研究結果表明，增值硝酸磷肥可以顯著提高土壤中堿解氮、速效磷含量，80%施用仍優于常規硝酸磷肥，對速效鉀的影響不是十分明顯。這是由于加入的PAM有巨大表面積和多孔結構，可以增強對土壤氮離子的吸附能力，減少其淋溶損失；硝基腐植酸結構中的羧基、酚羥基等官能團可以與磷酸根競爭土壤膠體表面的吸附位點，減少土壤對磷的吸附；生物酵素可以提高磷肥在土壤中的活性，促進磷在土壤中的遷移和擴散。PAM、硝基腐植酸、生物酵素三者協同增效，共同提高土壤肥力。

本研究發現，與對照相比，施用增值硝酸磷肥可將土壤pH 提升0.21，使其更接近適宜生菜生長的范圍。這可能是由于增值硝酸磷肥中的生物酵素對土壤中鈣、鎂等陽離子起到螯合活化的作用，提高鈣、鎂有效性，改善土壤酸堿度；此外，林先貴等［21］研究發現腐植酸易與各種陽離子結合生成腐植酸鹽，形成腐植酸-腐植酸鹽相互轉化的緩沖系統，調節和穩定土壤pH，這也可能是其原因之一。

增值硝酸磷肥可以明顯提升土壤有機質含量，其原因可能是生物酵素和硝基腐植酸均屬于有機類物質，不僅可以直接提高土壤有機質含量，還可以為土壤微生物提供易于利用的營養源，刺激土壤微生物的生長繁殖，增強土壤微生物的代謝、分泌功能，分解土壤中的動植物殘體，間接增加了土壤有機質含量。

3.3 增值硝酸磷肥可提高設施生菜品質、產量以及經濟效益

增值硝酸磷肥中含有有機類物質，可以為設施生菜生長提供多重營養，有利于生菜中糖分和蛋白質的累積，提高了作物的品質和商品性。

本研究結果表明，與常規硝酸磷肥相比，80%常規硝酸磷肥處理生菜各生長指標、單株質量及產量降幅明顯，減產9.33%，667 m2收入減少681.21 元；80%增值硝酸磷肥處理增產3.02%， 667 m2增收261.74元；施用等量增值硝酸磷肥處理增益效果最優，增產16.32%，667 m2增收1 247.26元。

3.4 持續不斷挖掘增值硝酸磷肥減肥增效潛力

本研究對增值硝酸磷肥在南方設施生菜上的應用效果已作初步驗證，后期仍將持續在不同區域（尤其是北方主要設施蔬菜種植區，以山東壽光為例［22］）、作物以及土壤上進一步試驗，摸索出增值硝酸磷肥減肥增效新施肥模式，為設施農業可持續發展提供參考依據。