不同施肥處理對露地甘藍(lán)生長、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

謝言東 郁繼華 呂劍 頡建明 馮致 李金武 王舒亞 金寧 孟鑫 李雯琳

摘? ? 要：為明確不同施肥模式在蘭州地區(qū)露地甘藍(lán)生產(chǎn)中的應(yīng)用效果及其可行性，以甘藍(lán)品種綠急為試驗材料，采取田間小區(qū)試驗，研究不同施肥處理對露地甘藍(lán)生長、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響。結(jié)果表明，與常規(guī)施肥（N 135 kg·hm-2+P2O5 345 kg·hm-2）相比，化肥減量50%配施有機(jī)肥處理的甘藍(lán)干鮮質(zhì)量均增加，產(chǎn)量顯著提高30.86%，甘藍(lán)葉球可溶性糖、可溶性蛋白和維生素C含量分別提高62.14%、64.76%、2.41%，且硝酸鹽含量降低27.31%。主成分分析結(jié)果顯示，化肥減量50%配施有機(jī)肥處理的排名最高。綜合分析可知，化肥減量50%配施有機(jī)肥6000 kg·hm-2可以顯著促進(jìn)甘藍(lán)生長，提高產(chǎn)量，改善品質(zhì)，有效降低化肥施用量，可作為蘭州高原夏菜甘藍(lán)生產(chǎn)的推薦施肥模式。

關(guān)鍵詞：甘藍(lán);有機(jī)肥;化肥;產(chǎn)量;品質(zhì);主成分分析

中圖分類號：S635.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1673-2871（2021）12-052-06

Abstract： In order to clarify the application effect and feasibility of different fertilization modes in the production of open-field cabbage in Lanzhou， in this experiment， the cabbage cultivar Lvji was used as the test material， and adopted a field trial to study the effects of different fertilization treatments on the growth， yield and quality of cabbage in open field. The results showed that， compared with conventional fertilization， the dry and fresh weight of cabbage treated with 50% reduction in chemical fertilizer and organic fertilizer increased significantly， and the yield increased by 30.86%， the soluble sugar， soluble protein and vitamin content of cabbage leaf bulbs increased by 62.14%， 64.76%， 2.41%， and the nitrate content decreased by 27.31%. The results of principal component analysis showed that， 50% reduction in chemical fertilizer and organic fertilizer treatment ranked highest. The comprehensive analysis shows that the 50% reduction in chemical fertilizer and the application of 6000 kg·hm-2 organic fertilizer can significantly promote the growth of cabbage， increase yield， improve quality， and effectively reduce the amount of chemical fertilizer， it can be used as a recommended fertilization mode for summer cabbage production in Lanzhou plateau.

Key words： Cabbage; Organic fertilizer; Chemical fertilizer; Yield; Quality; Principal component Analysis

結(jié)球甘藍(lán)（Brassica oleracea L. var. capitata）起源于地中海至北海沿岸，分布廣泛，具有品質(zhì)好、食用安全性高、耐熱、抗病性強(qiáng)等特點[1-2]。近些年來，為了追求作物高產(chǎn)、獲得短期的經(jīng)濟(jì)效益，農(nóng)藥和化肥過量施用，破壞了土壤生態(tài)平衡，造成土壤板結(jié)、土壤性狀惡化、環(huán)境污染和蔬菜品質(zhì)下降等一系列問題[3-4]。因此，優(yōu)化土壤結(jié)構(gòu)，調(diào)整施肥模式，減少化肥施用量，增施有機(jī)肥、微生物肥料，對農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展意義重大[5-6]。

有機(jī)肥可以通過增加土壤中的有機(jī)質(zhì)而改善土壤養(yǎng)分狀況，提高微生物活性，改善土壤理化性質(zhì)，有效降低土壤容重，促進(jìn)作物對土壤養(yǎng)分的吸收，提高作物產(chǎn)量，改善品質(zhì)，起到提質(zhì)增效的作用[7-9]。微生物菌劑可通過調(diào)節(jié)土壤中微生物菌落的平衡以促進(jìn)土壤中的養(yǎng)分分解、轉(zhuǎn)化和合成，提高土壤中有效養(yǎng)分含量和酶活性，促進(jìn)作物根系的生長，提高作物對水肥的吸收能力，增強(qiáng)作物的生長勢，使作物的抗性、產(chǎn)量及品質(zhì)顯著提高[10-14]。緩釋肥是通過添加脲酶抑制劑和硝化抑制劑來抑制相關(guān)生物活性的肥料，使肥料分解速度減緩，同時也通過不同包膜層調(diào)控土壤中養(yǎng)分釋放和溶解，來提高其利用率，通過施用緩釋肥降低氨的揮發(fā)量，來減少氨的損失，因此，緩釋肥具有肥效持久、肥料利用率高、損失少、環(huán)境友好等特點[15]。化肥減量配施緩釋肥可以提高作物的根系活力，同時促進(jìn)作物對土壤中養(yǎng)分的吸收和利用，提高產(chǎn)量，改善品質(zhì)[16-18]。眾多研究表明，優(yōu)化施肥模式[19]、科學(xué)的肥料配比[20]、增施有機(jī)肥[21]和微生物菌肥[22]等，可以使土壤中的養(yǎng)分得到有效利用，促進(jìn)作物生長，改善品質(zhì)，最終達(dá)到增產(chǎn)增效的目的。

榆中縣是甘肅省高原夏菜主產(chǎn)區(qū)，甘藍(lán)是高原夏菜主栽品種之一，在長期栽培過程中，化肥施用過量、不合理，造成土壤板結(jié)、蔬菜品質(zhì)下降等問題。因此，筆者以甘藍(lán)品種綠急為試驗材料，研究常規(guī)施肥增施有機(jī)肥、菌劑，單施有機(jī)肥，化肥減量配施有機(jī)肥以及緩釋肥替代普通化肥模式對甘藍(lán)生長、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，旨在為當(dāng)?shù)馗仕{(lán)生產(chǎn)提供合理的施肥依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2018年5—7月在甘肅省蘭州市榆中縣康源現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園區(qū)內(nèi)進(jìn)行。試驗區(qū)平均海拔1790 m，年平均氣溫6.6 ℃，平均降水量300～400 mm，平均蒸發(fā)量1 343.1 mm，屬于半干旱地區(qū)。

1.2 材料

試驗材料甘藍(lán)品種為綠急，由福州農(nóng)播王種苗有限公司生產(chǎn)，甘藍(lán)類型為普通結(jié)球甘藍(lán)。

肥料：磷酸二銨[（w（N）=18%，w（P2O5）=46%）]，由云天化三環(huán)嘉吉化肥有限公司生產(chǎn);有機(jī)肥和菌劑均為北京豐民同和國際農(nóng)業(yè)科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的蒙鼎底肥和蒙鼎微生物配肥復(fù)合菌劑，有機(jī)肥中有機(jī)質(zhì)含量（w，后同）40%，腐殖酸含量10%，氮磷鉀含量5%，微生物復(fù)合菌劑有效活菌數(shù)≥10億·g-1;緩釋肥[（w（N）=26%，w（P2O5）]=11%，w（K2O）=11%）為云南云天化股份有限公司生產(chǎn)的三環(huán)復(fù)合肥料;過磷酸鈣[（w（P2O5）=12%）]為上海永通化工有限公司生產(chǎn)。

1.3 試驗設(shè)計

試驗于2018年5月7日施肥，2018年5月12日定植，露地栽培，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，小區(qū)長11.1 m，寬4.5 m，株距30 cm，行距40 cm，各小區(qū)栽培面積均為49.95 m2，共設(shè)置8個處理，3次重復(fù)，試驗處理分別為常規(guī)化肥（CK）、常規(guī)化肥+有機(jī)肥6000 kg·hm-2（YJa）、常規(guī)化肥+有機(jī)肥6000 kg·hm-2+菌劑（YJb）、有機(jī)肥6000 kg·hm-2 （YJc）、有機(jī)肥6000 kg·hm-2+菌劑（YJd）、化肥減量50%+有機(jī)肥6000 kg·hm-2（YJe）、過磷酸鈣和緩釋肥配施 （HSF）、化肥減量30%（HFJ），詳見表1。將各處理肥料均勻撒在栽培區(qū)域內(nèi)，然后用旋耕機(jī)將肥料均勻翻入地下。

1.4 測定指標(biāo)及方法

1.4.1 生長指標(biāo)的測定 在甘藍(lán)的采收期，每個處理隨機(jī)選取10株，株高用卷尺測量基部到生長點的距離;株幅采用鋼卷尺十字交叉測量甘藍(lán)葉片開展數(shù)值并做乘積;鮮質(zhì)量用電子秤稱量植株各個部分的質(zhì)量以及整株的質(zhì)量，鮮質(zhì)量稱完以后用烘箱在105 ℃下殺青30 min，80 ℃下烘干至恒重即得干質(zhì)量。

1.4.2 產(chǎn)量的測定 在甘藍(lán)采收期，收獲并記錄每個處理的產(chǎn)量，最后折算成每hm2產(chǎn)量。

1.4.3 品質(zhì)的測定 在甘藍(lán)采收期，選取大小均勻一致的3株甘藍(lán)，取每株甘藍(lán)的1/4粉碎混勻進(jìn)行品質(zhì)測定，采用2，6-二氯酚靛酚染色法測定維生素C含量;采用考馬斯亮藍(lán)G-250比色法測定可溶性蛋白含量;采用蒽酮比色法測定可溶性糖含量;采用水楊酸-硫酸比色法測定硝酸鹽含量[23]。

1.4.4 主成分分析法 采用SPSS 20.0軟件對甘藍(lán)8個施肥處理的生長指標(biāo)、品質(zhì)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，然后進(jìn)行主成分分析，根據(jù)特征值大于1，累計方差貢獻(xiàn)率大于84%，確定主成分個數(shù)，利用SPSS 20.0軟件計算甘藍(lán)8個施肥處理綜合得分，得出排名。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2019對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和作圖，用SPSS 20.0進(jìn)行顯著性（Duncan）分析和主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對甘藍(lán)株高和株幅的影響

由圖1可以看出，不同施肥處理的甘藍(lán)株高和株幅表現(xiàn)不同。與CK相比，僅HSF處理株高顯著提高7.84%，而其他處理株高與CK均無顯著性差異。與CK相比，YJd、HFJ、YJe、YJb、YJc處理甘藍(lán)株幅分別顯著提高35.67%、24.06%、22.52%、19.04%和16.74%，其中，YJd處理株幅最大;HSF處理甘藍(lán)株幅低于CK，但與CK差異不顯著;HFJ、YJe、YJd處理之間株幅無顯著差異。

2.2 不同施肥處理對甘藍(lán)干鮮質(zhì)量的影響

由表2可以看出，不同施肥處理對甘藍(lán)干鮮質(zhì)量的影響不同。其中，YJe處理地上部鮮質(zhì)量最大，CK次之，YJc最小，但各處理間地上部鮮質(zhì)量均無顯著性差異;YJe、HFJ、YJb、YJd和HSF處理甘藍(lán)地下部鮮質(zhì)量較CK分別提高47.51%、19.82%、18.55%、17.46% 和17.09%，其中YJe處理地下部鮮質(zhì)量最大，且與CK 之間存在顯著性差異;YJd、YJe處理甘藍(lán)地上部干質(zhì)量均顯著高于CK、YJa、YJb和HSF，且較CK分別提高為19.82%、11.83%，但CK、YJa、YJc之間地上部干質(zhì)量無顯著性差異;YJe處理甘藍(lán)地下部干質(zhì)量顯著高于CK、YJa、YJc、YJd和HFJ，且較CK提高35.69%，CK、YJb、YJd、HSF、HFJ處理之間地下部干質(zhì)量均無顯著性差異;YJd、YJe、HFJ處理間甘藍(lán)整株干質(zhì)量存在顯著性差異，且分別較CK顯著提高17.70%、12.73%、7.76%。

2.3 不同施肥處理對甘藍(lán)產(chǎn)量的影響

由表3可知，不同施肥處理對甘藍(lán)產(chǎn)量的影響不同。其中，YJe產(chǎn)量最高，為6 6159.19 kg·hm-2，YJe、YJb處理的產(chǎn)量分別較CK顯著提高30.86%、22.80%，HSF處理產(chǎn)量顯著低于CK，其他處理產(chǎn)量與CK間無顯著差異。

2.4 不同施肥處理對甘藍(lán)品質(zhì)的影響

由表4可以看出，不同施肥處理下甘藍(lán)葉球可溶性糖、可溶性蛋白、維生素C和硝酸鹽含量的變化不同。其中，YJe、YJa處理的甘藍(lán)葉球可溶性糖含量分別較CK顯著提高62.14%和52.26%;YJd處理的可溶性糖含量低于CK，其他處理的可溶性糖含量均高于CK，但均與CK無顯著性差異。YJe處理的甘藍(lán)可溶性蛋白含量顯著高于其他處理，較CK提高64.76 %。不同施肥處理下維生素C含量從大到小依次為：YJe> YJa > CK > HFJ > YJd > YJb> YJc> HSF，YJe處理的維生素C含量與YJb、YJc、YJd、HSF、HFJ間均存在顯著性差異，但與YJa、CK之間無顯著性差異。YJe處理的甘藍(lán)硝酸鹽含量最低，HFJ處理的硝酸含量最高，且顯著高于CK，其他處理的硝酸鹽含量均低于CK，其中，YJe、YJb、YJc處理的甘藍(lán)硝酸鹽含量分別較CK顯著降低27.31%、20.85%、18.07%。

2.5 甘藍(lán)各個指標(biāo)的主成分分析

不同施肥處理的甘藍(lán)生長、產(chǎn)量和品質(zhì)表現(xiàn)效果不同，為了篩選出最優(yōu)施肥處理，對8個施肥處理進(jìn)行主成分分析，甘藍(lán)的主成分分析表現(xiàn)見表5～7。從12種成分當(dāng)中提取4種主成分，分別為Y1、Y2、Y3、Y4，其特征值分別為4.24、2.99、1.82和1.15，其累積方差貢獻(xiàn)率分別為35.32%、60.20%、75.38%和84.93%。Y1主要代表性指標(biāo)有可溶性蛋白含量、地上部鮮質(zhì)量、地下部鮮質(zhì)量和地下部干質(zhì)量;Y2主要代表性指標(biāo)有維生素C含量、地上部干質(zhì)量和整株干質(zhì)量;Y3主要代表性指標(biāo)有株高、可溶性糖含量和產(chǎn)量;Y4主要代表性指標(biāo)有硝酸鹽含量。以Y1、Y2、Y3和Y4的方差貢獻(xiàn)率為作為權(quán)重，構(gòu)建甘藍(lán)生理指標(biāo)綜合模型和主成分表達(dá)式：

Y1=0.119X1-0.014X2+0.129X3-0.078X4+0.368X5+0.046X6+0.4X7+0.467X8-0.013X9+0.468 X10+0.052X11+0.28X12;

Y2=-0.111X1+0.177X2-0.186X3+0.113X4-0.058X5 +0.381X6+0.086X7 +0.075X8+0.554X9+X10-0.054X11+0.133X12;

Y3=-0.458X1-0.047X2+0.552X3-0.048X4-0.068X5+0.483X6+0.106X7+0.081X3+0.006X9+0.136X10-0.047X11+0.513X12;

Y4=0.607X1-0.003X2+0.005X3+0.904X4-0.488X5-0.055X6+0.120X7+0.089X8+0.057X9-0.010X10+0.126X11-0.188X12;

Z=35.32%Y1+24.88%Y2+15.17%Y3+9.55%Y4。

式中：X1表示株高;X2表示株幅;X3表示可溶性糖含量;X4表示硝酸鹽含量;X5表示可溶性蛋白含量;X6表示維生素C含量;X7表示地上部鮮質(zhì)量;X8地下部鮮質(zhì)量;X9表示地上部干質(zhì)量;X10表示地下部干質(zhì)量;X11表示整株干質(zhì)量;X12表示產(chǎn)量;Z為主成分得分。

根據(jù)表7可知，不同施肥處理在甘藍(lán)上肥料效應(yīng)綜合排名順序由高到低依次為為：YJe>HFJ>YJd>CK>YJb>YJa>HSF>YJc，YJe處理綜合得分最高，得分為1.828，表明化肥減量50%配施有機(jī)肥處理施肥效果最好，YJc處理綜合得分最低，得分為-2.378，表明其施肥效果最差。

3 討論與結(jié)論

化學(xué)肥料中含有作物生長發(fā)育必需的營養(yǎng)元素，施用化學(xué)肥料可以提高土壤肥力，對作物的生長、產(chǎn)量和品質(zhì)形成影響很大[24-25]。但是，化肥過量施用會造成養(yǎng)分大量浪費[26]，蔬菜產(chǎn)量和品質(zhì)也會下降，甚至?xí)斐伤廖廴荆焕谵r(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[27]。株高和株幅作為基本的生長指標(biāo)，在一定程度上能反映蔬菜作物的生長狀況，對產(chǎn)量的形成有一定的影響。劉玉英等[28]研究表明，適量的有機(jī)肥與無機(jī)肥配施可以提高結(jié)球甘藍(lán)的株高，這與本研究結(jié)果相似。汪新勝等[29]研究表明，有機(jī)肥配施化肥、添加微生物菌肥可以增加甘藍(lán)株幅，這與本研究結(jié)果一致。生物量在一定程度上可以間接反映作物的產(chǎn)量。干物質(zhì)是作物吸收養(yǎng)分和進(jìn)行光合作用的形成物，其積累量可以反映作物的生長狀況，科學(xué)施肥有利于干物質(zhì)的積累和合理分配，有利于作物增產(chǎn)[30-33]。筆者研究表明，化肥減量50%+有機(jī)肥、常規(guī)施肥、化肥減量30%處理的甘藍(lán)干鮮質(zhì)量從大到小依次為：化肥減量50%+有機(jī)肥>常規(guī)施肥>化肥減量30%，這表明化肥過高或過低都會降低植株的干鮮質(zhì)量，科學(xué)的肥料配比才會促進(jìn)甘藍(lán)生長，化肥減量50%配施有機(jī)肥能為甘藍(lán)生長提供足夠的養(yǎng)分，有利于甘藍(lán)干鮮質(zhì)量的增加，這與唐宇等[34]、王慶玲等[35]的研究結(jié)果一致。

筆者研究結(jié)果表明，化肥減量50%配施有機(jī)肥增產(chǎn)效果最為顯著，表明適量的化肥與有機(jī)肥配施，可以促進(jìn)甘藍(lán)生長，并使甘藍(lán)獲得高產(chǎn)，常規(guī)化肥配施有機(jī)肥和菌劑的甘藍(lán)產(chǎn)量較高，單施有機(jī)肥產(chǎn)量較低，這可能是有機(jī)肥肥效緩慢，短期內(nèi)不能滿足作物生長的需求，這與魏文良等[36]、杜春燕等[37]和宋以玲等[38]的研究結(jié)果一致。眾多研究表明，化肥減量增施有機(jī)肥能夠改善蔬菜品質(zhì)[39-41]。本試驗結(jié)果表明，化肥減量50%配施有機(jī)肥處理的甘藍(lán)可溶性糖含量、維生素C含量、可溶性蛋白含量均提高，硝酸鹽含量顯著降低，這與張迎春等[42]、楊鵬等[43]、陵軍成[44]、郭春銘等[45]的研究結(jié)果一致。

主成分分析法是一種科學(xué)和合理的綜合評價方法，它可以從各個指標(biāo)之間的相關(guān)性及變化來確定權(quán)重，得出綜合得分，并進(jìn)行排名，篩選出一種最優(yōu)的結(jié)果[46]。主成分分析表明，化肥減量50%配施有機(jī)肥處理得分最高，表明該處理對甘藍(lán)的生長、產(chǎn)量的提高、品質(zhì)的提升效果最顯著，原因可能是有機(jī)肥增加土壤中的有機(jī)質(zhì)，改善土壤中的理化性質(zhì)，提高土壤中的養(yǎng)分含量，有利于甘藍(lán)的生長，達(dá)到增產(chǎn)增效的目的[47]。

綜上所述，化肥減量50%配施有機(jī)肥6000 kg·hm-2處理可以促進(jìn)甘藍(lán)的生長，提高產(chǎn)量，改善品質(zhì)，可作為甘藍(lán)可持續(xù)生產(chǎn)的合理施肥方式。

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