4種肥料對設施菜地土壤性質和小白菜生長的影響

侯憲文，李云霞，唐 超，邢楚明，符瑞益，李光義

（1.中國熱帶農業科學院環境與植物保護研究所，海南 ?？?571101；2.農業農村部儋州農業環境科學觀測實驗站，海南 儋州 571737；3.中水北方勘測設計研究有限責任公司，天津 300222）

【研究意義】海南屬熱帶海洋季風氣候，臺風暴雨頻繁，病蟲害嚴重，發展設施蔬菜生產是抵御自然風險保生產促增收的有效手段［1］。設施蔬菜常年連作時的累積施肥量普遍較大［2］，加上設施菜地內的土壤缺乏雨水淋溶導致土壤次生鹽漬化嚴重，除了抑制作物生長發育外，還造成其產量和品質的下降［3-4］。同時，由于過量施用化肥，土壤的緩沖能力和離子平衡能力遭到破壞而導致土壤pH 值下降嚴重。可見，科學合理施肥是從根本上改良設施菜地退化土壤的關鍵所在?！厩叭搜芯窟M展】大量研究表明，合理施用羊糞［5］、生物有機肥［6］、腐植酸鉀肥料［7-8］及碳酸鈣［9］等對改良土壤質量和提高農產品品質均有積極作用。吳紅等［10］研究表明，施用羊糞可提高葡萄園土壤含水量，降低葡萄園土壤pH值，提升土壤全氮、速效磷、速效鉀和有機質含量；桑衛民［11］研究表明，用生物有機肥替代20%化肥，甜櫻桃Vc 含量、單果質量及產量均顯著高于對照；王敏等［12］研究表明施用腐植酸鉀可以顯著控制土壤剖面磷素移動，降低土壤磷素的淋出量；蘇群等［13］研究表明，施用腐植酸肥料可使茶園土壤有機質含量提高145%以上，速效磷含量提升65.69%以上，pH 值提升8.10%；鄭曼曼等［14］發現施用碳酸鈣能有效改善玉米生長，促進地上部氮、磷、鉀和鈣的吸收。綜上可見，羊糞、生物有機肥、腐植酸鉀及碳酸鈣的合理施用，不僅可增加土壤養分、提升土壤肥力，還可以明顯提升農產品的產量與品質，對作物科學合理施肥具有重要的參考價值。但已有的施肥研究主要聚焦于玉米、甜櫻桃、葡萄及茶樹等大田作物，而對設施菜地的研究鮮見報道。【本研究切入點】為了改善設施菜地土壤性狀和提升蔬菜產量與品質，有必要對不同肥料處理對設施菜地土壤性質及蔬菜產量與品質變化進行對比研究?！緮M解決的關鍵問題】本研究通過施肥手段解決設施菜地次生鹽漬化、酸化及肥力下降問題，研究不同肥料處理對設施菜地土壤性質及蔬菜產量和品質的影響，以期為設施菜地退化土壤的科學改良提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2019年8月28日至11月3日在海南省海口市舊州鎮設施蔬菜種植大棚內進行。試驗地（110°24'E、19°46'N）常年平均氣溫為23.3 ℃，年降雨量為1 663.8 mm，平均日照時間在2 000 h 以上。土壤基本性質：pH 值5.71，EC 值 416 μs/cm，堿解氮 70.0 mg/kg，速效磷116.9 mg/kg，速效鉀81.6 mg/kg。

供試肥料包括：（1）羊糞，粉狀，N+P2O5+K2O≥4%，有機質≥45%；（2）生物有機肥，粉狀，N+P2O5+K2O≥4%，有效活菌數≥2.0億/g，有機質≥45%；（3）礦源腐植酸鉀，粉狀，腐植酸≥65.0%，K2O≥12%；（4）酸化土壤調理劑，粉狀，主要成分碳酸鈣，CaO≥40%。供試作物為小白菜。

1.2 試驗方法

試驗設9 個處理，分別為：常規施肥（CK），底肥撒施恩泰克復合肥料（22-7-11）187.5 kg/hm2，出苗7 d 后以水肥一體化方式追施恩泰克復合肥料（22-7-11）75 kg/hm2；處理1，常規施肥+羊糞5 000 kg/hm2；處理2，常規施肥+羊糞10 000 kg/hm2；處理3，常規施肥+生物有機肥3 000 kg/hm2；處理4，常規施肥+生物有機肥6 000 kg/hm2；處理5，常規施肥+礦源腐植酸鉀300 kg/hm2；處理6，常規施肥+礦源腐植酸鉀600 kg/hm2；處理7，常規施肥+礦源腐植酸鉀300 kg/hm2+酸化土壤調理劑1 200 kg/hm2；處理8，常規施肥+礦源腐植酸鉀600 kg/hm2+酸化土壤調理劑2 400 kg/hm2。試驗小區隨機排列，3次重復，肥料撒施后旋耕，小白菜直播種植，其他按常規管理。共種植2 茬小白菜，第1 茬種植 28 d收獲后旋耕，曬田5 d后種植第2茬，27 d收獲，均按常規施肥管理。收獲時取樣測定土壤基本性質及小白菜品質指標。

1.3 測定項目及方法

土壤pH值采用1 mol/L KCl浸提（M/V=1∶10）進行測定，EC值采用土水比為1∶10（M/V）進行測定，堿解氮含量采用堿解擴散法測定，速效磷含量采用氟化銨-鹽酸浸提、鉬藍比色法測定，速效鉀含量采用乙酸銨浸提、火焰光度法測定。維生素C（Vc）含量采用2,6-二氯酚靛酚滴定法測定，硝酸鹽含量采用分光光度法測定。

試驗數據采用Excel 2003 和SAS9.0 進行整理和統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同肥料處理對設施菜地土壤性質的影響

2.1.1 不同肥料處理對土壤pH 值和EC 值的影響 不同肥料處理對設施菜地土壤pH 值和EC 值的影響不同。從肥料種類看，施用羊糞對土壤pH值提高有顯著效果，對土壤EC 值影響不明顯，由圖1、圖2 可知，種植第1 茬小白菜后，處理1和處理2 土壤pH 值比CK 分別升高0.58、0.81，土壤EC 值僅在羊糞施用量為10 000 kg/hm2時顯著升高；施用生物有機肥僅對土壤pH 值提高有顯著效果，對土壤EC 值無顯著影響，種植第1茬小白菜后，處理3 和處理4 土壤pH 值比CK 分別升高0.71、0.81，而土壤EC 值與CK 相比無顯著差異；施用礦源腐植酸鉀（處理5、處理6）對土壤pH 值和EC 均無顯著影響，而混施礦源腐植酸鉀和酸化土壤調理劑（處理7、處理8）可顯著提高土壤pH 值0.99～1.00，土壤EC 值僅在施用礦源腐植酸鉀600 kg/hm2+酸化土壤調理劑 2 400 kg/hm2（處理8）時顯著升高。從肥料施用量看，羊糞用量增加1 倍，可顯著提升土壤EC 值，而對土壤pH 值無顯著提升作用；生物有機肥、礦源腐植酸鉀用量增加1 倍，土壤pH 值和EC 值無顯著變化；礦源腐植酸鉀和酸化土壤調理劑用量增加1 倍，土壤EC 值顯著升高，而對土壤pH 值無顯著影響。與CK 相比，不同肥料處理均能緩解設施菜地土壤酸化，其中以處理8（礦源腐植酸鉀600 kg/hm2+酸化土壤調理劑2 400 kg/hm2）對土壤的改良作用最明顯。

圖1 不同肥料處理對土壤pH 值的影響Fig.1 Effects of different fertilizer treatments on soil pH

圖2 不同肥料處理對土壤EC 值的影響Fig.2 Effects of different fertilizer treatments on soil EC value

不同肥料處理對設施菜地土壤pH 值和EC 值影響的持續時間有差別。由圖1、圖2 可見，種植第2 茬小白菜后，施用羊糞（處理1、處理2）的土壤pH 值仍然高于CK，但僅在羊糞施用量為 10 000 kg/hm2時差異顯著；土壤EC 值在羊糞施用量為5 000 kg/hm2時顯著低于CK，而在羊糞施用量為10 000 kg/hm2時土壤EC 值與CK 相比無顯著差異。施用生物有機肥（處理3、處理4）的土壤pH 值仍然顯著高于CK，土壤EC 值在生物有機肥施用量為3 000 kg/hm2時顯著低于CK，而在生物有機肥施用量為6 000 kg/hm2時土壤EC值與CK 無顯著差異。施用礦源腐植酸鉀（處理5、處理6）的土壤EC 值顯著低于CK。混施礦源腐植酸鉀和酸化土壤調理劑（處理7、處理8）的土壤pH 值仍顯著高于CK，土壤EC 值在“礦源腐植酸鉀300 kg/hm2+酸化土壤調理劑 1 200 kg/hm2”處理下顯著低于CK，而在“礦源腐植酸鉀600 kg/hm2+酸化土壤調理劑2 400 kg/hm2”處理下的EC 值與CK 相比無顯著差異?？偠灾?，在種植第2 茬小白菜后，高用量處理的土壤EC 值顯著高于低用量處理，土壤pH 值無顯著差異，即種植第2 茬小白菜后，肥料施用量對土壤pH 值的影響效應基本消失。

2.1.2 不同肥料處理對土壤養分的影響 不同肥料處理對設施菜地土壤養分的影響不同。從肥料種類看，施用羊糞可以顯著提高土壤速效鉀含量。由圖3～圖5 可知，種植第1 茬小白菜后，施用羊糞（處理1、處理2）的土壤速效鉀含量顯著高于CK、分別提高43.0%和78.2%，堿解氮含量無顯著變化，而速效磷含量顯著降低。施用生物有機肥（處理3、處理4）的土壤速效磷含量顯著降低，堿解氮和速效鉀含量與CK 相比無顯著差異。施用礦源腐植酸鉀（處理5、處理6）對土壤養分無顯著影響。混施礦源腐植酸鉀和酸化土壤調理劑后，土壤堿解氮含量僅在肥料施用量為“礦源腐植酸鉀600 kg/hm2+酸化土壤調理劑2 400 kg/hm2”時顯著升高，而土壤速效磷、速效鉀含量無明顯變化。從肥料施用量看，羊糞用量增加1 倍，可顯著提升土壤堿解氮含量，而對土壤速效磷和速效鉀含量無顯著提升作用；生物有機肥、礦源腐植酸鉀用量增加1 倍，土壤養分含量無顯著變化；礦源腐植酸鉀和酸化土壤調理劑用量增加1 倍，土壤堿解氮、速效磷和速效鉀含量顯著升高。與CK 相比，不同肥料處理均能緩解設施菜地土壤肥力減退，其中以處理8（礦源腐植酸鉀600 kg/hm2+酸化土壤調理劑 2 400 kg/hm2）對土壤肥力的改良作用最明顯。種植第2 茬小白菜后，施肥處理的土壤養分含量與CK 相比無顯著差異。

圖3 不同肥料處理對土壤堿解氮含量的影響Fig.3 Effects of different fertilizer treatments on soil alkali-hydrolyzed nitrogen content

圖4 不同肥料處理對土壤速效磷含量的影響Fig.4 Effects of different fertilizer treatments on soil available phosphorus content

圖5 不同肥料處理對土壤速效鉀含量的影響Fig.5 Effects of different fertilizer treatments on soil available potassium content

2.2 不同肥料處理對設施栽培小白菜產量和品質的影響

2.2.1 不同肥料處理對小白菜生物量的影響 種植第1 茬時，不同肥料處理的小白菜單株質量與CK 無顯著差異（圖6），但處理1（常規施肥+施羊糞5 000 kg/hm2）小白菜產量顯著高于CK、提高33.7%，其他處理小白菜產量與CK 相比無顯著差異（圖7）。從肥料施用量看，羊糞用量增加1 倍，小白菜單株質量也顯著增加，但產量顯著降低；生物有機肥和礦源腐植酸鉀用量增加1 倍，小白菜生物量無顯著變化；礦源腐植酸鉀和酸化土壤調理劑用量同時增加1 倍，小白菜單株質量顯著降低，但產量無顯著變化?？傮w來看，施肥處理能提高小白菜生物量，以處理1（常規施肥+羊糞5 000 kg/hm2）和處理8（常規施肥+礦源腐植酸鉀600 kg/hm2+酸化土壤調理劑 2 400 kg/hm2）增產效果最好。種植第2 茬時，施肥處理和肥料用量對小白菜生物量已無顯著影響。

圖6 不同肥料處理對小白菜單株質量的影響Fig.6 Effects of different fertilizer treatments on individual mass of Brassica chinensis L.

圖7 不同肥料處理對小白菜產量的影響Fig.7 Effects of different fertilizer treatments on yield of Brassica chinensis L.

2.2.2 不同肥料處理對小白菜品質的影響 種植第1茬時，處理1（常規施肥+施羊糞 5 000 kg/hm2）小白菜硝酸鹽含量顯著低于CK、降低18.9%，其他處理小白菜硝酸鹽含量與CK相比無顯著差異（圖8）。處理7（常規施肥+礦源腐植酸鉀300 kg/hm2+酸化土壤調理劑 1 200 kg/hm2）和處理8（常規施肥+礦源腐植酸鉀600 kg/hm2+酸化土壤調理劑2 400 kg/hm2）小白菜Vc 含量顯著高于CK、分別提高66.6%和105.1%（圖9）。從肥料施用量看，羊糞用量增加1 倍，小白菜硝酸鹽和Vc 含量變化不顯著；生物有機肥用量增加1 倍，小白菜品質指標無顯著變化；礦源腐植酸鉀用量增加1 倍，小白菜 Vc含量顯著降低，硝酸鹽含量無顯著變化；礦源腐植酸鉀和酸化土壤調理劑用量同時增加1 倍，小白菜品質指標無顯著變化?？傮w來看，施肥處理能提高小白菜品質，以處理1（常規施肥+羊糞 5 000 kg/hm2）和處理8（常規施肥+礦源腐植酸鉀600 kg/hm2+酸化土壤調理劑2 400 kg/hm2）提質效果最好。種植第2 茬時，施肥處理對小白菜硝酸鹽含量已無顯著影響；處理1（常規施肥+羊糞 5 000 kg/hm2）、處理7（常規施肥+礦源腐植酸鉀300 kg/hm2+酸化土壤調理劑 1 200 kg/hm2）和處理8（常規施肥+礦源腐植酸鉀600 kg/hm2+酸化土壤調理劑2 400 kg/hm2）的小白菜 Vc 含量顯著低于CK，其他處理小白菜Vc含量與CK 相比無顯著差異。從肥料施用量看，施肥量增加對小白菜品質已無顯著影響。

圖8 不同肥料處理對小白菜硝酸鹽含量的影響Fig.8 Effects of different fertilizer treatments on nitrate content in Brassica chinensis L.

圖9 不同肥料處理對小白菜Vc 含量的影響Fig.9 Effects of different fertilizer treatments on Vc content in Brassica chinensis L.

3 討論

羊糞作為一種優質有機肥，在各種農作物和土壤改良中均有廣泛應用［15-16］。有研究指出，施用羊糞可提升連作煙田土壤 pH 值、堿解氮、速效磷和速效鉀含量［17］。本研究在常規施肥基礎上，適量增施羊糞，可顯著提升設施菜地土壤pH 值和速效鉀含量，而堿解氮含量變化不顯著，土壤速效磷含量有所降低，這可能與本研究常規施肥制度和作物吸收有關。羊糞屬堿性肥料，可促進土壤pH 值明顯升高，但羊糞氮、磷、鉀等養分含量相對較低，同時由于羊糞處理地塊小白菜產量較高，吸收了較多養分，從而導致土壤肥力指標提升作用不明顯。本研究中，設施菜地在常規施肥基礎上適量增施羊糞，可顯著提高小白菜產量和Vc 含量，這與李娟等［18］研究結果基本一致；增施生物有機肥可顯著提升土壤pH 值、提高小白菜產量，這與鄧小華等［19］、桑衛民［11］研究結果一致；對土壤氮、磷、鉀等養分含量變化影響不明顯，這與王長軍等［6］研究結果一致；增施礦源腐植酸鉀對設施菜地土壤性質的改善作用不明顯，但對小白菜產量有一定的提升作用，這與匡崗等［20］研究結果一致；混施礦源腐植酸鉀和酸化土壤調理劑極大地提升設施菜地土壤pH值，這可能是酸化土壤調理劑作用的結果。聶文芳［21］研究指出，施用土壤調理劑（CaO ≥50%）可使連作西瓜地土壤pH 值提高0.2 個水平，而在一定范圍內土壤pH 值隨游離碳酸鈣含量的增加而增加［22］。本研究所用酸化土壤調理劑CaO ≥40%，在增施礦源腐植酸鉀的基礎上增施酸化土壤調理劑提升了土壤pH 值。

本研究發現，各供試肥料施用量增加1 倍，設施菜地土壤性質并無顯著變化，這可能是由于用量太少，不足以使設施菜地土壤性質發生“質”的變化；小白菜產量、品質提升也不顯著，甚至導致減產和品質下降，這可能與施用量及其他化肥施用有關。有研究表明，羊糞用量從 1 500 kg/hm2增加至3 000 kg/hm2，雖然土壤的pH值及堿解氮、速效磷、速效鉀含量有所提升，但差異不顯著［17］；過量施用氮肥不僅會造成葉菜產量和Vc、可溶性糖、可溶性固形物含量等營養指標下降，同時葉菜硝酸鹽含量急劇上升［23］。本研究中，雖然不同施肥處理對設施菜地土壤性質及小白菜產量和品質均有影響，但這種影響僅在種植第1 茬小白菜時表現顯著，種植第2 茬小白菜后，各施肥處理對土壤和小白菜的影響基本消失，說明施肥處理只具有“即時效應”，因此要從根本上改良設施菜地土壤和提升蔬菜產量和品質需要長期科學施肥。

土壤是蔬菜生長的基礎，土壤條件的好壞直接影響著蔬菜的產量與品質。長期以來，設施蔬菜生產只注重設施菜地產生的經濟效益，而忽略了對設施菜地的科學管理，導致土壤板結、土壤鹽漬化、重金屬積累和土壤酸化等問題［24］，嚴重影響作物生長、產量和品質。要實現蔬菜高產、優質，保證設施菜地可持續生產，對設施菜地土壤進行改良至關重要。只有不斷改良設施菜地土壤，才能使得設施菜地的肥、水、氣、熱等達到最佳協調狀態，從而達到蔬菜生產的高產、優質。本研究對比了4 種肥料及施用量對設施菜地土壤性質和小白菜產量和品質的影響，發現設施菜地在常規施肥基礎上，適量增施羊糞或混施礦源腐植酸鉀和酸化土壤調理劑，對緩解土壤酸化、肥力減退和提高蔬菜產量和品質均具有積極作用，對設施菜地的科學施肥具有一定參考價值。但本研究僅對設施菜地土壤化學性質和蔬菜產量和品質進行了短期研究，而未對設施菜地土壤物理性質和微生物進行研究，這對全面評價這4 種肥料對設施菜地土壤性質的影響具有一定的局限性。

4 結論

本研究綜合比較了4 種肥料對設施菜地土壤性質、蔬菜產量和品質的影響，結果表明，海南常年連作的設施菜地在常規施肥基礎上，增施羊糞或混施礦源腐植酸鉀和酸化土壤調理劑，對土壤性質改善、蔬菜產量和品質提升效果較好，施用量以羊糞5 000 kg/hm2或礦源腐植酸鉀 600 kg/hm2+酸化土壤調理劑2 400 kg/hm2比較合適。