化肥不同減量比例對白菜、甘藍產量和肥料利用率的影響

耿川雄，張 茜，朱紅業，魯 耀，陳拾華，尹艷瓊，劉發倫，李春慧，段宗顏*

(1.云南省農業科學院農業環境資源研究所，云南 昆明 650205；2.通?？h植保植檢站，云南 通海 652700； 3.通?？h經濟作物工作站，云南 通海 652700)

【研究意義】中國蔬菜種植面積約占農作物總播種面積的12.5 %[1]，露地蔬菜在蔬菜產業中占有重要生產地位。云南省具有獨特的氣候資源和地形特征，大部分地區夏秋季蔬菜種植均為露地種植。長期以來大肆的投入化肥，以追求產量的提升。盡管這一目標實現了，但導致作物品質下降，農田生態環境破壞等一系列負面影響[2]。在蔬菜連續種植區域尤為突出，由于作物種植模式單一、土壤復種指數高、化學肥料投入量大、忽視有機肥料的施用，致使土壤出現了鹽漬化、板結的現象，加劇了土壤質量的退化?！厩叭搜芯窟M展】有研究結果表示，等養分 (氮) 投入條件下，有機無機肥料的配比施用有提高作物產量，改善土壤的作用[3-5]。腐熟充分的畜禽糞便是商品有機肥的優質肥源，據估計，中國每年至少可以產生20億噸畜禽糞便[6]。【本研究切入點】本文以大白菜和結球甘藍2種十字花科蔬菜品種為對象，開展替代部分化肥，對蔬菜農藝性狀、產量、以及肥料利用率和偏生產力的影響，對實現化肥減量和蔬菜品質提升的雙重目標，滿足蔬菜種植區農業經濟可持續發展的要求，具有理論依據和生產實踐指導意義。【擬解決的關鍵問題】以這些畜禽糞便腐為原料制成的商品有機肥替代部分化肥施用到農田，既可以緩解有機廢棄物對環境的壓力又能對治化學肥料的過量使用的問題[7-8]。開展有機肥替代部分化肥對露地蔬菜生長和肥料利用率的影響研究具有重大意義。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地點位于云南省的中南部玉溪市通?？h秀山鄉鎮大樹村，位于北緯24°07′、東經102°44′，海拔高度1808 m，氣候屬中亞熱帶濕潤高原涼冬季風氣候，年平均氣溫15.6 ℃，年平均降雨量875 mm，但主要集中在5-10月，11月至第2年4月為旱季，平均日照2226.3 h，日照率為50 %。年平均濕度73 %，年平均無霜期262 d。

1.2 供試材料

試驗作物為大白菜(品種為大地519)和甘藍(品種為云綠1317)。供試土壤的基本理化性狀見表1。

表1 土壤的基本理化性狀

1.3 試驗設計

兩種蔬菜分別設置不施肥對照(CK)、只施化肥常規處理(0 %有機肥)、有機無機肥配比2∶8(20 %有機肥)、3∶7(30 %有機肥)、4∶6(40 %有機肥)、5∶5(50 %有機肥)共6個處理，3次重復，36個小區，小區面積為1.5 m×10 m。大白菜、甘藍種植規格和密度均為行距 28 cm×株距28 cm，定植數為82 500株·hm-2。2019年4月28日施用底肥，5月2日分別移栽大白菜和甘藍，5月16日第1次追肥，5月30日第2次追肥。6月13日大白菜測產采收，6月24日甘藍測產。供試肥料有商品有機肥、尿素(N 46 %)、復合肥15-15-15、復合肥24-6-10、硫酸鉀(K2O 50 %)。各處理和施肥量如表2～3所示。

表2 大白菜各處理肥料種類和施肥量

1.4 田間調查、采樣與分析

1.4.1 田間調查 小區分采樣區和留產區，結合作物生長發育及關鍵施肥期，分別在苗-蓮座期、膨大期和采摘期，分別調查葉片展開度、形狀個頭(球高、球寬)、整齊度，測定葉綠素含量(SPAD值)等生物指標。

1.4.2 樣品采集與分析 采用5點“S” 型混合法，采集基礎土壤樣品1 kg左右，帶回實驗室風干后測定土壤pH及有機質、有效氮、磷、鉀。待蔬菜成熟采收時，在每個小區的留產區，隨機采集待測植株樣品，均勻選取植株樣品，進行烘干后稱重測定干物質累積量，及全氮、全磷和全鉀含量，計算氮、磷、鉀吸收累積量和養分利用效率。

表3 甘藍各處理肥料種類和施肥量

1.5 數據分析

采用 Microsoft Excel 2016 進行數據整理，采用DPS 7.5軟件進行方差分析，LSD 法進行顯著性檢驗(α=0.05)。

2 結果與分析

2.1 大白菜結果分析

2.1.1 不同施肥對大白菜的植物學性狀的影響 從表4可見，不同施肥處理對大白菜各植物學性狀影響不同。就株高而言，處理B1～B5大白菜的株高較處理B0 (CK)均有顯著提高，以處理B3和處理B5為優。葉綠素和株高有相似的規律，其中以處理B3和處理B5葉綠素提高程度最大。除處理B4與處理B1相差不大外，其余處理較處理B1的葉綠素含量均有所提高。處理B3和處理B5的葉片展開度最大，分別為45.6和50.2 cm，顯著大于只施化肥的處理；其次為處理B2。綜合看，處理B5和處理B3比處理B0 (CK)在株高、葉綠素、葉片展開度等植物學性狀上均有顯著的提高。比只施化肥的處理B1也有不同程度的提高，但未達顯著差異。

表4 不同施肥處理對大白菜植物學性狀的影響

2.1.2 不同施肥對大白菜的產量的影響 由表5可知，不同的施肥處理對大白菜的產量影響也有較大的不同，以處理B2、處理B3的產量最高，均在117 t·hm-2以上，和處理B1及處理B0(CK)產量均達到顯著性差異。處理B1的大白菜產量為102.7 t·hm-2，顯著低于處理B2、處理B3、處理B5。有機肥不同比例替代化肥比只施化肥白菜產量上有明顯優勢。處理B0(CK)下產量最低，為61.5 t·hm-2。相比不同處理的商品產量，B3處理的優勢顯著高于其他處理，商品產量高達94.7 t·hm-2，較處理B0(CK)商品產量增幅為112.8 %，較處理B1的商品產量增加了14.5 %。

表5 不同施肥處理對大白菜產量的影響

在有機肥替代30 %化肥被的基礎上隨著替代比例的增加，大白菜的商品產量顯示出逐漸降低的趨勢。處理B1和處理B3的經濟系數均為0.81，顯著高于其他處理，處理B0(CK)、處理B2、處理B4經濟系數相差不大，在0.72～0.73，處理B5大白菜經濟系數最小，為0.63。

2.1.3 不同施肥對大白菜的養分吸收和肥料利用率的影響 如表6所示，不同施肥處理下的，大白菜氮素吸收量各有差異；各施肥處理和農民常規施肥處理與處理B0 (CK)相比，均能顯著提高大白菜氮素的吸收量，處理B2和處理B3的氮素吸收量優勢比較明顯，較處理B0(CK)分別高出261.8和249.9 t·hm-2。處理B2的大白菜氮素吸收量較處理B5均顯著增加。不同施肥處理下，大白菜磷素吸收量與氮素規律相同，磷素吸收量最大為處理B2，磷素吸收量比農民常規施肥處理B1均有提高。除對照處理B0(CK)外，不同施肥處理間大白菜鉀素的吸收量有差異但未達顯著。

表6 不同施肥處理對大白菜養分吸收量和肥料利用率的影響

大白菜的N肥利用率以處理B2和處理B3較高，均高于常規處理B1，但處理B4、處理B5的N肥利用率低于處理B1，有機肥替代化肥的比例若超過30 %后表現劣勢。P肥和K肥利用率均有相似規律。有機肥部分替代化肥，可降低化肥用量，增加N、P、K肥的利用率。

2.2 甘藍結果分析

2.2.1 不同施肥對甘藍的植物學性狀的影響 由表7可見，不同施肥處理下，甘藍植物學性狀影響不同。各處理間甘藍葉綠素含量不同但差異不大，值在65～70。葉綠素含量以處理G4最高，顯著高于處理G1以及處理G0(CK)，分別高出14.3 %，28 %。G3處理僅次于G4處理。葉縱球莖以，處理G1和處理G2值最大，各處理間差異不大；緊實度最高的是處理G3，顯著高于其他處理，達0.64，表現出良好的商品性。較處理G1高出14.2 %，除處理G3和和處理G0(CK)外，其他各施肥處理下的甘藍緊實度差異較小，緊實度最低的是空白處理G0(CK)，為0.47。綜合看，處理G3較其他處理優勢明顯。

表7 不同施肥處理對甘藍植物學性狀的影響

2.2.2 不同施肥對甘藍產量的影響 如表8所示，處理G0(CK)甘藍產量最低為63.2 t·hm-2，處理G3產量最高為87.3 t·hm-2，處理G2、處理G3的甘藍產量都高于處理G1，其中G3處理與其他處理差異顯著。處理G4和處理G5的甘藍產量顯著低于處理G1，處理G3的甘藍的商品產量最高，顯著高于其他處理，對照處理的甘藍商品產量顯著低于其他處理，為最低；G3處理下甘藍經濟系數最高，其余各處理間經濟系數略有差異，但都不顯著。處理G2和處理G3的增產均為正值，較處理G1具備增產效果，處理G4、處理G5的增產均為負值，產量低于處理G1，但差異不顯著；G3處理增幅最大，達到7.3 %。

表8 不同施肥處理對甘藍產量的影響

2.2.3 不同施肥對甘藍的養分吸收和肥料利用率的影響 如表9所示，各處理和空白處理均能顯著提高甘藍氮素的吸收量，處理G3下氮素吸收量優勢比較明顯，較處理G0(CK)高出141.2 kg·hm-2。處理G4和處理G5的甘藍氮素吸收量顯著低于處理G3，其余各施肥處理間差異不顯著。不同施肥處理下，甘藍磷素吸收量最大為處理G3，顯著高于G1和G2。除處理G3外，甘藍磷素吸收量隨著有機肥替代化肥比例的增加而呈現降低趨勢。處理G3的甘藍的鉀吸收量最高且顯著高于其他處理，其他處理甘藍對鉀素的吸收量差異不顯著，鉀素吸收量均在310～340 kg·hm-2。

表9 不同施肥處理對甘藍養分吸收量和肥料利用率的影響

各施肥處理之間甘藍的N肥利用率以處理G3最高，與處理G1差異不顯著。P肥利用率以處理G3最高，與處理G1差異不顯著。除處理G3外，甘藍磷肥利用率隨著有機肥替代化肥比例的增加而呈現降低趨勢。K肥利用率以G3處理最高，與處理G1差異不顯著。其余各處理鉀肥利用率均無顯著差異，鉀肥利用率從高到低排序為處理G2 >處理 G5>處理G4。

3 討 論

3.1 有機無機配施對大白菜、甘藍農藝性狀和生物量的影響

蔬菜栽培是高投入、高產出的集約化農業生產，連續過量施用化學肥料會破壞農田的生態平衡[9]。作物的生長發育離不開氮磷鉀三大必需營養元素?；适┯每梢愿咝Э焖贋橹参锾峁┥L所必需的礦質養分，但長期大量施用使土壤鹽堿化、加重紅壤酸化等不良影響[10]。有機肥除提供速效養分，因含有大量的有機質可以在微生物的作用下釋放緩效養分，可以儲備有機養分和無機養分，并且調控土壤養分的釋放速率，提高作物對氮磷鉀的吸收利用，影響作物生長產量[11]。通過試驗常規施肥處理和有機肥替代部分化肥處理對大白菜和甘藍的農藝性狀和產量均比空白對照有顯著性提升作用，基于土壤基礎養分供應難以保證蔬菜生長的品質和產量。劉洪江、張晶等[12-13]研究認為有機無機肥不同比例配施可以通過增加單位面積的穗數和穗粒數從而提高水稻產量。前人研究表明，有機無機配施比例在一定的閾值范圍內對作物生長有促進作用，但超過一定的搭配比例增產作用會大大降低甚至出現負效應[14-16]，本研究和前人研究結果具有較為一致的結論。從試驗結果來看，以有機肥替代30 %化肥施肥處理下為最優，此時大白菜和甘藍具備最佳的商品特性和產量產出。隨著有機肥替代比例的增加，比單施化肥增產提質作用會逐漸降低，甚至在株高、葉綠素含量不如只施化肥處理。這種規律在甘藍上表現更為明顯，在有機肥替代化肥比例超過30 %后，和單施化肥比，甘藍的產量出現負增長。因此確定有機肥替代化肥的合理比例，對保證蔬菜的產量和商品性狀。

3.2 有機無機配施對大白菜、甘藍肥料利用率和偏生產力的影響

肥料利用率會受到諸多因素的影響，如：肥料種類、施肥方式、施肥部位以及土壤理化性狀等。合理施肥能夠促進植物對肥料養分的吸收，降低養分的損失，提高肥料的利用效率，對改善土壤肥力和農田生態環境具有積極意義[17-19]。前人研究顯示用有機磷替代30 %的無機磷，磷肥的農學利用效率會顯著提高[20]，張玉平等研究有機肥部分替代化肥可以降低菜田土壤中氮素、磷素的損失在30 %的替代比例下，氮磷的損失量最小，對菜田水土保持最為有利[21-22]。郁潔[23]在小麥中的研究報道中顯示，等氮條件下有機肥氮替代化肥氮比例在25 %時，小麥產量和氮肥利用率最高。研究顯示對于白菜有機肥替代20 %化肥的處理，有著最高的養分吸收量和肥料利用率，且比單施化肥綜合利用率提高23.3 %，肥料偏生產力平均提高了14.6 %。有機肥替代30 %化肥施用情況下，甘藍肥料偏生產力和對肥料的利用率均是最高的，相比單施化肥分別平均提高了7.3 %和21.1 %。前人研究也有類似結果，實施有機肥替代化肥比例科學、合理，不僅可以降低化肥的用量，并可以實現作物的提質增產。

4 結 論

與單施化肥相比，有機肥替代部分化肥有利于提高大白菜和甘藍的產量和農藝性狀，有機肥替代化肥的比例在20 %、30 %下，可以提高作物的產量、品質以及肥料利用率，40 %、50 %情況下，由于養分供應不足，作物則出現減產，品質降低等現象。

與單施化肥相比，有機肥替代部分化肥提高了大白菜和甘藍對氮磷鉀的養分吸收量和肥料的利用效率，有機肥替代30 %化肥的情況下作物養分利用效率是最高的，但有機肥替代比例增加利用率隨之降低。