石灰氮處理土壤及緩釋肥配施生物有機肥對韭菜生長和產(chǎn)量的影響

馬紅艷 何志學 頡建明* 張 婧 張瀟丹 馬 寧 黎小斌，2

（1 甘肅農(nóng)業(yè)大學園藝學院，甘肅蘭州 730070；2 武山縣蔬菜研究所，甘肅天水 741000）

近年來，隨著人民生活水平的提高和對健康生活的追求，消費者對日常食用蔬菜的品質(zhì)、口感以及安全性的要求也日益嚴格。韭菜（Allium tuberosumRottl.ex Spr.）是廣受大眾喜愛的蔬菜和調(diào)味品，屬百合科蔥屬多年生宿根性草本植物，含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，如礦物質(zhì)、胡蘿卜素和維生素，且具有一定的藥用價值（張明 等，2016；翟瑩 等，2019）。

施肥是保證作物生長、養(yǎng)分需求和提高其產(chǎn)量的物質(zhì)基礎(chǔ)（趙亞南 等，2017；柏瓊芝 等，2019），但近年來生產(chǎn)者為追求經(jīng)濟最大化而過量施用化肥，導致產(chǎn)品品質(zhì)惡化、環(huán)境污染、土壤養(yǎng)分失衡和肥力下降等一系列問題，因此，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中調(diào)整和優(yōu)化施肥結(jié)構(gòu)尤為重要（王寧 等，2020）。為了保障農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，社會倡導“化肥零增長”“綠色農(nóng)業(yè)”和“有機肥替代化肥”等行動，既有利于作物保質(zhì)增產(chǎn)，提高生產(chǎn)力，又有利于保護生態(tài)環(huán)境，減輕資源環(huán)境壓力（黃炎忠 等，2019）。緩釋肥是一類通過減緩肥料養(yǎng)分在土壤中的轉(zhuǎn)化過程和釋放速率，來滿足肥料養(yǎng)分釋放與作物需求同步，實現(xiàn)高產(chǎn)高效的肥料（Davidson & Frank，2012；許仙菊 等，2016）。研究表明施用緩釋肥不僅有利于油菜（麻井彪 等，2020）、甘蔗（梁闐 等，2020）等作物生長，提高產(chǎn)量和品質(zhì)，還減少了肥料投入和施肥次數(shù)，降低了勞動力成本（Yakindra et al.，2015）。生物有機肥是由一種功能微生物菌群與有機肥結(jié)合而成的新型、安全、高效肥料，該肥料不僅可以使作物根系周圍微生物大量繁殖，提高土壤肥力，促進作物生長；同時也能發(fā)揮自生固氮或聯(lián)合固氮作用，改善土壤理化性狀，增加土壤向作物提供營養(yǎng)的能力。因此化肥配施生物有機肥是實現(xiàn)減少化肥用量、作物增產(chǎn)、控制環(huán)境惡化的有效措施（張雪艷 等，2013；Gu et al.，2015；陳香碧 等，2020；邱堯 等，2020）。有研究表明生物有機肥替代化肥能保證芥藍（李海達 等，2014）、番茄（劉秋梅 等，2017）、黃瓜（李小萌 等，2020）等作物高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)，改善土壤理化性狀，有利于土壤可持續(xù)利用。石灰氮（CaCN2）為高效的土壤消毒劑，分解產(chǎn)物氰胺具有消毒、滅蟲防病的功效，其有效期為3～4 個月，可以減少農(nóng)藥的施用量，還具有改良土壤結(jié)構(gòu)、改善作物品質(zhì)、緩解連作障礙等功效（李寶聚 等，2005）。本試驗以甘肅省武山縣塑料大棚多層覆蓋的越冬韭菜為試材，研究用緩釋肥替代普通化肥，化肥生物有機肥配施及石灰氮土壤處理對韭菜生長生理、品質(zhì)及產(chǎn)量的影響，以期為大棚韭菜越冬生產(chǎn)提供科學合理的施肥方案。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2019 年5 月至2020 年4 月在甘肅省武山縣清池韭菜核心示范區(qū)進行。該區(qū)屬于溫帶大陸半濕潤季風氣候，年平均氣溫10.3 ℃，無霜期195 d，年平均日照2 331 h，年降水量350～500 mm。試驗地土壤為砂質(zhì)土壤，地勢平坦，土壤有機質(zhì)含量18.98 g·kg-1，堿解氮57.87 mg·kg-1，速效磷63.7 mg·kg-1，速效鉀170.6 mg·kg-1，pH 7.52，EC 值202 μS·cm-1。

1.2 試驗材料

供試韭菜品種為韭神F1，河南省扶溝縣種苗研究所培育，該品種具有株叢直立、生長迅速和產(chǎn)量高的特點。

供試肥料：生物有機肥由甘肅綠能瑞奇生物技術(shù)有限公司提供，其有效活菌數(shù)≥0.2 億CFU ·g-1，有機質(zhì)含量≥40%，水分含量≤30%，N +P2O5+K2O ≥5%；緩釋肥由湖北鄂中生態(tài)工程股份有限公司提供，N∶P2O5∶K2O 為30∶5∶5，總養(yǎng)分含量≥40%；石灰氮由寧夏祥美農(nóng)業(yè)科技有限公司提供，氰氨化鈣含量≥50%；普通化肥為尿素（N ≥46%）、硫酸鉀（K2O ≥51%）、過磷酸鈣（P2O5≥12%）。

1.3 試驗設(shè)計

試驗設(shè)置3 種石灰氮土壤處理及緩釋肥配施生物有機肥模式，6 月15 日定植時剪去韭苗須根前端，留根3～5 cm，按行距30 cm、穴距10 cm 定植。

模式Ⅰ：以當?shù)鼐虏松a(chǎn)常規(guī)施肥為對照（CK）。通過對當?shù)鼐虏诉M行試驗與調(diào)研，韭菜全生育期施肥量N、P2O5、K2O 分別為68.5、56.0、15.1 kg ·（667 m2）-1，即N、P2O5、K2O 總用量為139.6 kg ·（667 m2）-1，于定植前25 d（5 月20 日）普施雞糞7 m3·（667 m2）-1并耕翻。

模式Ⅱ：50 kg ·（667 m2）-1石灰氮消毒+70.3 kg ·（667 m2）-1緩 釋 肥+200 kg ·（667 m2）-1生物有機肥（T1），于定植前25 d 施入7 m3·（667 m2）-1雞糞及50 kg ·（667 m2）-1石灰氮進行深翻，扣棚覆膜。定植后使用緩釋肥配施生物有機肥替代普通化肥進行追肥，用過磷酸鈣和硫酸鉀補充不足的磷鉀肥。

模式Ⅲ：50 kg ·（667 m2）-1石灰氮消毒+70.3 kg ·（667 m2）-1緩釋肥+400 kg ·（667 m2）-1生物有機肥（T2），其他同模式Ⅱ。

通過近3 年試驗記錄及調(diào)研，韭菜目標產(chǎn)量為3 000 kg ·（667 m2）-1，全生育期施肥量為純氮68.5 kg ·（667 m2）-1，五氧化二磷56.0 kg ·（667 m2）-1，氧化鉀15.1 kg ·（667 m2）-1。模式Ⅱ、Ⅲ化肥施用量根據(jù)目標產(chǎn)量和平衡施肥法計算，養(yǎng)根期和扣棚生產(chǎn)期分別按照每生產(chǎn)1 000 kg 韭菜需吸收N 2.46 kg ·（667 m2）-1，P2O50.86 kg ·（667 m2）-1，K2O 1.72 kg ·（667 m2）-1，氮磷鉀的利用率分別為35%、20%和50%計算施肥量。確定養(yǎng)根期和生產(chǎn)期分別需N、P2O5、K2O 21.1、10.3、12.9 kg ·（667 m2）-1。即模式Ⅱ、Ⅲ較模式Ⅰ總養(yǎng)分減少36.5%（其中，N減施38.4%、P2O5減施53.9%，K2O 增施36.4%）。模式Ⅱ、Ⅲ分別于養(yǎng)根期7 月2 日、7 月21 日、9月15 日施用肥料總用量的25%、15%、10%，扣棚時（11 月17 日）一次性施入剩余50%的肥料。于2020年1月17日、2月10日和2月28日分別收割3 刀韭菜。本試驗采用隨機區(qū)組設(shè)計，3 次重復，每小區(qū)面積為30 m2，設(shè)置保護行，各處理其他田間管理措施均一致。具體施肥量見表1。

表1 試驗各處理的肥料配比及施肥量 kg ·（667 m2）-1

1.4 測定指標與方法

1.4.1 生長生理指標的測定 采收第1 刀韭菜時各處理隨機選取9 穴韭菜，株高（韭菜莖基部至生長點的高度）和葉長（假莖以上葉片長度）使用卷尺分別測定（翟瑩 等，2019）；莖粗（莖部最粗處直徑）和葉寬（最寬葉片的寬度）使用游標卡尺測定。取葉片中間部位混合，采用磺胺比色法測定葉片硝酸還原酶（NR）活性（張瑛 等，2019），采用丙酮浸提法測定葉片葉綠素含量（邱念偉 等，2016）。

1.4.2 產(chǎn)量和品質(zhì)測定 韭菜達到采收標準后，分別于2020 年1 月17 日、2 月10 日和2 月28 日收割3 刀韭菜并測產(chǎn)。收割第1 刀時每小區(qū)隨機選取9 穴韭菜進行營養(yǎng)品質(zhì)的測定。采用2，6-二氯酚靛鈉染色法測定VC 含量，蒽酮法測定可溶性糖含量（季延海 等，2015），考馬斯亮藍G-250 染色法測定可溶性蛋白含量（趙滿興 等，2019），硫酸水楊酸法測定硝酸鹽含量（寧宇 等，2019）。

1.5 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析

利用Microsoft Excel 2016 軟件處理數(shù)據(jù)和作圖，用SPSS 22.0 軟件對數(shù)據(jù)進行單因素方差分析，并運用Duncan’s 檢驗法對顯著性差異（P＜0.05）進行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥模式對韭菜生長的影響

如表2 所示，緩釋肥替代普通化肥、化肥生物肥配施、石灰氮土壤處理可顯著影響韭菜生長。與對照相比，T1、T2處理的韭菜株高、莖粗、葉長和葉寬增加幅度分別為7.02%～12.46%、3.26%～9.36%、6.55%～12.12%和16.70%～20.00%，其中以配施400 kg ·（667 m2）-1生物有機肥的T2 處理效果較好，與對照的差異均達到顯著水平。

表2 不同施肥模式對韭菜生長的影響

2.2 不同施肥模式對韭菜生理特性的影響

由表3 可知，緩釋肥配施生物有機肥及石灰氮土壤處理顯著提高了韭菜葉片NR 活性。與對照相比，T1、T2 處理分別提高22.69%和23.26%，表明配施200～400 kg ·（667 m2）-1生物有機肥促進了植株對氮素的吸收和利用。

表3 不同施肥模式對韭菜生理特性的影響

不同施肥模式對韭菜葉片光合色素含量具有不同程度的影響（表3）。T1、T2 處理的葉綠素a 含量與對照相比提高了36.36%、52.73%，葉綠素總量與對照相比提高了21.69%、34.94%，均與對照差異顯著。T2 處理的韭菜葉片葉綠素b、類胡蘿卜素含量最高，顯著高于對照，分別較對照提高了33.33%、26.67%。

2.3 不同施肥模式對韭菜品質(zhì)的影響

由表4 可知，T1、T2 處理的韭菜葉片可溶性糖含量和VC 含量顯著高于對照，可溶性糖含量較對照分別提高11.40%、13.97%，VC 含量分別提高27.27%、40.91%。T2 處理的韭菜葉片可溶性蛋白含量顯著高于對照和T1 處理，較對照、T1 處理分別提高4.37%、4.37%。T1、T2 處理的韭菜葉片硝酸鹽含量顯著低于對照，較對照分別降低8.79%、10.93%，表明石灰氮土壤處理及緩釋肥配施生物有機肥可提高韭菜品質(zhì)。

表4 不同施肥模式對韭菜品質(zhì)的影響

2.4 不同施肥模式對韭菜產(chǎn)量的影響

表5 為不同施肥模式對韭菜產(chǎn)量的影響。各處理1～3 刀產(chǎn)量均為T2 ＞T1 ＞CK，與對照相比，T2 處理1～3 刀分別增產(chǎn)12.67%、16.07%、15.78%，T1 處理1～3 刀分別增產(chǎn)10.64%、8.89%、9.80%。T1、T2 處理的總產(chǎn)量顯著高于對照，分別比對照增產(chǎn)9.78%、14.84%。

表5 不同施肥模式對韭菜產(chǎn)量的影響

2.5 不同施肥模式對韭菜經(jīng)濟效益的影響

不同施肥模式的韭菜產(chǎn)值、肥料投入和凈收益都有所差異（表6）。其中，韭菜產(chǎn)值、凈收益依次為T2 ＞T1 ＞CK，T1、T2 處理較對照的總產(chǎn)值分別提高9.86%、14.59%，凈收益分別增長8.88%、12.37%。

表6 不同施肥模式對韭菜經(jīng)濟效益的影響

3 討論

3.1 不同施肥模式對韭菜生長生理和產(chǎn)量的影響

科學合理的施肥不僅可以減少化肥施用量，還能促進蔬菜作物生長發(fā)育，提高產(chǎn)量。土壤中施入生物有機肥有利于土壤團粒結(jié)構(gòu)的形成，有利于根系生長和養(yǎng)分的吸收（Yan & Gong，2010；Timilsena et al.，2015），前人在油菜（宋以玲 等，2018）、馬鈴薯（高怡安 等，2016）上的試驗結(jié)果表明生物有機肥替代部分化肥有利于作物生長。緩釋肥具有養(yǎng)分持續(xù)緩慢釋放的特性（麻井彪 等，2020），可以滿足作物不同時期的養(yǎng)分需求。研究表明，石灰氮消毒對黃瓜的生長具有一定的促進作用（陳良娣和張取仁，2019）。本試驗結(jié)果顯示，T1、T2 處理較常規(guī)施肥的對照株高、莖粗、葉長、產(chǎn)量都有所提高，表明石灰氮消毒及緩釋肥配施生物有機肥能促進韭菜生長，提高產(chǎn)量，與王哲昕等（2014）、陳良娣和張取仁（2019）的研究結(jié)果一致。其原因可能是石灰氮的施用改善了土壤結(jié)構(gòu)（李寶聚 等，2005），緩釋肥配施生物有機肥養(yǎng)分釋放期長，滿足了韭菜生長對養(yǎng)分的需求，促進了作物生長，從而提高了產(chǎn)量。

光合色素是光合作用的基礎(chǔ)，合理施肥可以促進作物根系生長發(fā)育，有利于根系從土壤中吸收營養(yǎng)元素（楊芳芳 等，2019），促進光合色素的合成和光合作用的進行，增加有機物的積累（張迎春等，2020），化肥減量配施生物有機肥可提高油菜葉片內(nèi)光合色素含量，進而提高油菜的光合性能以及吸收營養(yǎng)物質(zhì)和水分的能力，促進碳水化合物的合成和轉(zhuǎn)運（宋以玲 等，2018）。朱亞等（2018）研究表明，施用緩釋肥可顯著提高煙草植株葉片的葉綠素含量，增強光合作用。有研究表明土壤中加入秸稈和石灰氮亦可顯著提高草莓葉片的光合色素含量，增強光合作用（王素素 等，2019）。本試驗結(jié)果顯示，土壤中施入石灰氮、緩釋肥和生物有機肥的施肥模式可以提高韭菜葉片葉綠素和類胡蘿卜素的含量，促進光合作用。

硝酸還原酶作為硝態(tài)氮還原過程中的限速酶，可以反映作物的碳氮代謝能力，配施生物有機肥，增加了養(yǎng)分投入量，可促進水稻碳氮代謝水平和同化能力的提高，有利于物質(zhì)的積累（邱堯 等，2020）。徐大兵等（2018）研究表明，有機肥替代部分化肥可降低生菜、普通白菜硝酸鹽含量。本試驗中，石灰氮消毒及緩釋肥配施生物有機肥處理因增加了養(yǎng)分投入量，促進了韭菜碳氮代謝水平和同化能力，較常規(guī)施肥的對照硝酸還原酶活性顯著提高，硝酸鹽含量顯著降低，與前人的研究結(jié)果一致。究其原因可能是該施肥模式提高了作物根際營養(yǎng)，刺激了作物的生長發(fā)育。

3.2 不同施肥模式對韭菜品質(zhì)的影響

VC、可溶性糖、可溶性蛋白含量等是影響蔬菜品質(zhì)的重要指標。研究表明，減少化肥施用量和配施生物有機肥可增加普通白菜VC、可溶性糖、可溶性蛋白含量，提高作物品質(zhì)（謝志堅 等，2019）。付麗軍等（2017）研究表明，生物有機肥能有效地改善土壤物理性質(zhì)，增強透水透氣性。李寶聚等（2005）研究表明，石灰氮有改良土壤結(jié)構(gòu)、促進有機物腐熟、改善作物品質(zhì)等特點。在本試驗中石灰氮消毒及緩釋肥配施生物有機肥處理較常規(guī)施肥的對照顯著提高了可溶性糖含量，利于韭菜品質(zhì)的提高。

可溶性蛋白含量是反映植物體氮代謝和生活力的重要指標，鞏子毓等（2016）研究表明，生物有機肥的施用可顯著提高黃瓜可溶性蛋白含量，本試驗中石灰氮土壤處理及緩釋肥配施生物有機肥的T2 處理較常規(guī)施肥的對照可顯著提高韭菜可溶性蛋白含量，這也與王成等（2019）的研究結(jié)果相似。

本試驗結(jié)果表明，石灰氮消毒、緩釋肥配施生物有機肥處理可顯著提高韭菜中VC 含量，這可能是由于生物有機肥肥效持久，土壤速效養(yǎng)分以及微量元素供給相對充足穩(wěn)定，從而保證了作物營養(yǎng)生長的正常進行（趙滿興 等，2019）。梁玉芹等（2017）、王成等（2019）、張迎春等（2020）在番茄、韭菜、萵筍上的研究表明，化肥減量配施生物有機肥可有效提高作物品質(zhì)，與本試驗結(jié)果一致。

4 結(jié)論

多層覆蓋塑料大棚越冬韭菜栽培時，采用50 kg ·（667 m2）-1石灰氮處理土壤，緩釋肥70.3 kg ·（667 m2）-1替代普通化肥，配施200～400 kg ·（667 m2）-1生物有機肥的施肥模式可較常規(guī)施肥促進韭菜植株生長，提高產(chǎn)量，改善品質(zhì)，減少化肥施用量。