化肥減量配施生物有機肥對松花菜養分吸收及產量的影響

李 菊，高程斐，馬 寧，王舒亞，羅石磊，呂 劍，馮 致，胡琳莉，肖雪梅，2，郁繼華，2

(1.甘肅農業大學 園藝學院，甘肅 蘭州 730070；2.甘肅省干旱生境作物學重點實驗室，甘肅 蘭州 730070)

在蔬菜產業的快速發展過程中，農戶為了獲得高產，創造更大的經濟效益，盲目地提高化肥的施用量，且多憑借經驗粗放式施肥，而未根據作物需肥特性平衡施肥[1]，過度和不合理的施用化肥，導致肥料利用率降低，蔬菜品質下降，引起土壤板結、使土壤有效肥力和理化性狀降低，同時也污染了生態環境[2-4]。因此，尋求合理的化肥減量替代技術，對減輕環境污染、保證蔬菜高產優質具有重要意義。

前人研究表明，化肥減量配施有機肥或生物有機肥是增加蔬菜產量，促進植株養分吸收與分配，提高產品品質和肥料利用率的有效措施[5-7]。如Ibukunoluwa等[8]在甘藍試驗中發現，增施有機肥可提高甘藍產量和土壤有機質、氮、磷、鉀等養分含量。同樣，余高等[9]研究證實，生物有機肥替代50%的化肥是促進辣椒增產提質的有效措施之一。平衡施肥又稱測土配方施肥，是以土壤和肥料田間試驗為基礎，根據蔬菜或作物的需肥規律、土壤供肥性能與肥料效應，在合理施用有機肥的前提下，提出氮、磷、鉀及其他元素等養分的適宜施用比例[10]。在關于大蔥、櫻桃的研究中，平衡施肥可以增加作物產量，提高作物品質和肥料利用率[11-12]。近年來，生物有機肥配施與平衡施肥相結合的施肥措施也在一些作物上被應用。張迎春[13]對萵筍的研究發現，在常規施肥總量的基礎上化肥減量20%，平衡施肥并配施6 000 kg/hm2生物有機肥，是實現萵筍養分高效管理、肥料合理利用的科學施肥方式。李杰等[14]研究了化肥減量配施生物有機肥對花椰菜產量、品質等影響。

蘭州市榆中縣因其獨特的地理、氣候條件，是高原夏菜的主產區。松花菜作為主要的高原夏菜之一，其2018年的種植面積已達0.67萬hm2，成為當地農民脫貧增收的主產業，但在松花菜栽培過程中化肥過量及施用不合理現象尤為突出，關于松花菜平衡施肥的研究還未見報道，因此，本試驗以力禾青梗100天松花菜為研究材料，設置化肥減量30%平衡施肥和配施不同量生物有機肥處理，研究不同施肥處理對松花菜養分吸收分配及產量的影響，以期為西北高原松花菜生產建立科學合理的施肥模式提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況與材料

試驗地位于蘭州市榆中縣清水驛鄉稠泥河村高原夏菜種植基地(35°87′N，104°23′E)，該地區屬于溫帶大陸性氣候，四季分明，水熱同季；平均海拔1 790 m，年平均氣溫6.6 ℃；年降水量300～400 mm，蒸發量1 343.1 mm，無霜期150 d左右。試驗田土壤類型為黃綿土，0～20 cm耕層土壤有機質含量12.08 g/kg，全氮1.01 g/kg，全磷1.3 g/kg，全鉀7.41 g/kg，堿解氮75.43 mg/kg，速效磷 97.66 mg/kg，速效鉀 138.44 mg/kg，pH值7.85。

供試材料：松花菜(Brassicaoleraceavar.botrytisL.)品種為力禾青梗100天，中晚熟，植株生長勢旺盛，梗枝青綠，花球潔白松大，耐寒性好，抗病高產。生物有機肥由甘肅綠能瑞奇生物技術有限公司制造，每克有效活菌數在0.2億個以上，養分含量為N(1.60%)、P2O5(0.52%)、K2O(1.11%)，有機質含量40% 以上，腐植酸含量25% 以上。

1.2 試驗設計

采用隨機區組設計，共設6個處理：不施肥(CK1)、常規施肥(CK2)、化肥減量30%平衡施肥(T1)、化肥減量30%平衡施肥+3 000 kg/hm2生物有機肥(T2)、化肥減量30%平衡施肥+6 000 kg/hm2生物有機肥(T3)、化肥減量30%平衡施肥+12 000 kg/hm2生物有機肥(T4)，每個處理3個小區，小區面積為31.5 m2(4.5 m×7.0 m)。采用平畦覆膜大小行的栽培模式，三角形定植，株距60 cm，大行距60 cm，小行距50 cm。

松花菜種植采用一年兩茬(早春茬和秋延茬)高效栽培模式，本試驗為秋茬，2019年6月29日定植，2019年9月10日采收。生物有機肥于春季定植前一次性施入，并深翻混勻；試驗中各平衡施肥處理肥料施用量及比例是基于土壤養分平衡法的理論，根據松花菜對養分的需求特性和土壤的供肥能力確定的。每生產1 000 kg松花菜需要N、P2O5、K2O分別為 5.1，1.1，4.8 kg，設定目標產量為3 300 kg，計算獲得氮磷鉀的施用量。與當地常規施肥量相比，化肥總量減少30%，其中N增施34.0%，P2O5減施82.4%，K2O減施23%。各處理具體施肥量如表1所示。

表1 不同處理施肥量Tab.1 Fertilization amounts under different treatments kg/hm2

1.3 測定指標及方法

分別于松花菜的幼苗期(定植后15 d)、蓮座期(定植后30 d)、現蕾期(定植后56 d)、花球膨大期(定植后66 d)和成熟期(定植后71 d)5個生育時期取樣。

1.3.1 植株形態 每小區隨機選取5株松花菜，分別測定植株的株高、莖粗、葉片數、株幅，其中株高用鋼卷尺測量從地面處至頂端生長點的距離；莖粗用游標卡尺測量根莖連結點向上1 cm處直徑；葉片數統計植株上橫徑大于5 cm的葉片數目；株幅用鋼卷尺測量植株展開最遠的2片葉直徑和與之垂直葉片的直徑，計算其投影面積。

1.3.2 植株干物質及養分含量 每個小區隨機選取3株松花菜，整株挖出，按根、莖、葉、花球將其分開，稱量其鮮質量，然后置于烘箱105 ℃殺青 30 min，80 ℃烘至質量恒定，分別測定各器官的干質量。

采用H2SO4-H2O2濕氏消解法進行植株氮磷鉀元素的前處理，全氮含量的測定采用凱氏定氮法，全磷含量采用鉬銻抗比色法測定，全鉀含量采用火焰光度計法測定[15]。

肥料利用率[16-17]計算公式如下：

氮(磷、鉀)肥利用率(%)=(施肥區作物吸收氮(磷、鉀)量-不施肥區作物吸收氮(磷、鉀)量)/氮(磷、鉀)肥投入量×100。

1.3.3 產量及其構成因素 待松花菜花球達到采收標準后，每小區選取20株，測生物產量與經濟產量，再換算為每公頃產量；同時每個小區隨機選取15株松花菜，分別測定花球橫徑、花球縱徑、葉片數等指標。

1.4 數據處理與分析

所有試驗數據采用SPSS 22.0進行單因素方差分析，并用Duncan′s新復極差法進行多重比較(P<0.05)，用Excel 2019進行數據統計和作圖。

2 結果與分析

2.1 不同施肥處理對松花菜生長的影響

從圖1-A可以看出，隨著生育期的延長，各處理的株高均表現為“S”形曲線增長速率；成熟期不同處理株高由大到小依次為CK2>T4>T2>T3>T1>CK1，CK2處理株高最高，達22.3 cm，說明化肥過量容易造成植株地上部徒長。圖1-B展示了各生育期松花菜莖粗的變化，同樣隨生育期延長不斷增加，成熟期達到最大；成熟期T3和T4處理的莖粗大于CK2，說明化肥減量30%配施生物有機肥可以促進短縮莖的增粗。由圖1-C可知，松花菜的葉片數隨著生育期的延長而增加，除蓮座期外，不同處理各生育期葉片數差異不顯著，成熟期表現出CK2葉片數最多。由于松花菜栽培過程中折葉護花的特殊措施，僅測定前3個時期的株幅(圖1-D)，幼苗期和蓮座期不同處理植株株幅均較小，T3處理株幅顯著高于CK2；現蕾期各處理株幅急劇增加，T2、T3和T4處理株幅均高于CK2，T3處理顯著提高10.5%。說明與常規施肥相比，化肥減量30%配施生物有機肥可以促進葉片開展，有利于光截獲提高光合效能。

2.2 不同施肥處理對松花菜干物質及養分吸收分配的影響

2.2.1 不同施肥處理對松花菜干物質積累和分配的影響 由圖2可知，不同施肥處理松花菜干物質積累趨勢相似，干物質積累量隨著生育期的推進不斷增加。幼苗期、蓮座期、現蕾期各施肥處理間差異不顯著；到花球膨大期，T3處理的干物質積累顯著高于CK2處理；成熟期各處理的干物質積累量均達到最大，T2、T3、T4積累量分別較CK2增加了0.5%，8.3%，7.2%，且T3、T4達到顯著水平。從整體來看，T3、T4處理的干物質積累量在全生育期內一直處于較高水平，表明化肥配施適量生物有機肥有利于松花菜干物質的積累。

不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。圖2-3同。The different lowercase letters show significant difference(P < 0.05).The same as Fig.2-3.

圖2 不同施肥處理對松花菜干物質積累量的影響Fig.2 Effects of different fertilizer application rates on dry matter accumulation in cauliflower

由圖3可知，松花菜在不同生育期各器官干物質積累分配隨生長中心的轉移而變化，幼苗期-蓮座期以葉片生長為主，葉片干物質分配比例占80%以上；現蕾期后干物質分配方向改變，同化產物開始轉向花球。幼苗期和蓮座期不同處理干物質均主要分配到葉片中?，F蕾期干物質積累開始向花球轉移，花球的分配比例為1.6%～3.4%，T3、T4處理花球干物質分配比例較CK2增加?；ㄇ蚺虼笃?，花球的干物質分配比例達15.3%～19.6%，T3和T4處理花球干物質分配比例均高于CK2。成熟期，花球干物質分配比例達24.0%～28.6%，T1、T2、T3、T4處理較CK2處理相比，花球干物質分配比例分別增加2.5，4.3，4.6，3.0百分點。表明基于平衡施肥的化肥減量配施生物有機肥促進光合產物從營養器官向生殖器官轉移，有利于產品器官的形成，增加產量。

圖3 不同施肥處理對松花菜各器官干物質分配的影響Fig.3 Effects of different fertilization treatments on dry matter distribution in organs of cauliflower

2.2.2 不同施肥處理對松花菜生育期養分吸收積累和分配的影響 各施肥處理在不同生育期氮、磷、鉀元素積累規律相似，均呈現為隨生育期延長植株養分積累量增加(表2-4)。從養分積累總量看，配施生物有機肥促進養分積累，增加養分積累量；不同施肥處理氮素和磷素積累量在幼苗期就表現出顯著性差異，而鉀素積累量在花球膨大期表現出顯著性差異。成熟期，與CK2處理相比，T2處理植株氮、磷、鉀積累總量分別提高9.1%，3.1%，2.4%；T3處理植株氮、磷、鉀積累總量分別提高19.7%，12.1%，11.2%；T4處理養分積累量分別提高19.1%，11.9%，10.9%。

幼苗期和蓮座期植株氮、磷、鉀養分主要積累于葉中；現蕾期養分積累量繼續增加，花球積累量占比較??；花球膨大期，松花菜根、莖、葉中氮磷鉀養分積累量均進一步增加，并開始明顯向花球部位轉移；成熟期養分各部位養分積累量達到最大，不同施肥處理間規律一致，各器官積累量均呈現為葉>花球>莖>根。從整體看，成熟期前，不同施肥處理根部氮素積累量無顯著差異，成熟期T3和T4處理根部氮素積累量較CK2增加；T3、T4處理較CK2，顯著促進幼苗期和蓮座期葉部位氮素積累，蓮座期積累量可顯著提高28.2%；且成熟期配施生物有機肥處理花球部位氮素積累量均高于常規施肥處理。整體而言，前3個生育期內不同施肥處理根中磷素積累量均無明顯差異，幼苗期葉片磷素積累量T3和T4處理顯著高于CK2，蓮座期僅T4處理葉片磷素積累量顯著高于CK2，現蕾期葉片磷素開始向花球轉運，各施肥處理間磷素積累量差異不顯著；成熟期，T4處理根、莖部位磷素積累量顯著增加，T3、T4花球中磷素積累量較CK2分別顯著增加32.1%，22.7%。幼苗期和蓮座期不同施肥處理對松花菜根、葉各器官鉀素吸收積累無明顯影響，且葉是主要分布部位?，F蕾期，不同施肥處理各器官鉀素積累量依次表現為葉>莖>根>花球；花球膨大期開始，各器官鉀素積累量呈現出葉>花球>莖>根；成熟期，T3、T4處理花球部位鉀素積累量顯著高于CK2，分別增加30.6%，23.8%。

由表2-4中花球部位養分占比可以看出，相比常規施肥處理，化肥減量配施生物有機肥處理促進生育后期養分向花球部位的運輸分配。成熟期，花球氮素分配比例由CK2的25.39%提高至28.02%，磷素占比由24.88%提高至28.99%，鉀素占比由26.88%提高至31.57%。

表4 不同施肥處理對松花菜各器官鉀素積累分配的影響Tab.4 Effects of different fertilization treatments on potassium accumulation and distribution in various organs of cauliflower

2.3 不同施肥處理對松花菜產量的影響

由表5可知，相比CK2，T1處理生物產量和經濟產量均降低，經濟產量下降3.8%；T2、T3、T4處理的經濟產量均表現為顯著增加，分別提高9.5%，11.3%，18.8%；各施肥處理經濟系數以CK2處理最低，T3處理最高，比CK2增加4.9百分點；T1、T2、T3、T4處理花球縱橫徑較CK2均增大，最大增幅分別達11.5%，7.8%。表明化肥減量配施生物有機肥可以達到減施增產的效果。

表5 不同施肥處理對松花菜產量的影響Tab.5 Effects of different fertilization treatments on the yield and its components of cauliflower

2.4 不同施肥處理對松花菜種植肥料利用率的影響

從表6可以看出，合理施肥可以有效提高肥料利用率。T3、T4處理氮肥利用率較CK2分別提高3.0，2.7百分點；相比CK2處理，化肥減量處理磷肥利用率均提高，T1、T2、T3、T4處理的磷肥利用率分別是CK2處理的3.1，5.7，7.0，7.0倍；T2、T3、T4處理鉀肥利用率較CK2處理分別提高14.2，29.9，29.4百分點。T3處理肥料利用率最高，氮肥利用率由CK2的28.8%提高到31.8%，磷肥利用率由3.7%提高到26.0%，鉀肥利用率由43.5%提高到73.4%。

表6 不同施肥處理對肥料利用率的影響Tab.6 Effects of different fertilization treatments on fertilizer utilization rate %

3 討論與結論

生育期氮、磷、鉀等養分的供應是松花菜生長及產量的基礎，而養分的吸收受水肥管理[18]、栽培模式[19]等多個因素影響。有研究表明，化肥平衡施肥并配施生物有機肥對作物生長發育、產量等產生積極的影響[20-21]。本研究發現，化肥減量30%平衡施肥并配施6 000 kg/hm2生物有機肥松花菜莖粗和株幅均顯著高于常規施肥處理，且經濟產量顯著提高11.3%。此結果與前人研究相一致。邱堯等[22]發現，增施生物有機肥可以促進水稻的生長，增加產量。唐宇等[23]研究發現，化肥減量30%條件下配施生物有機肥番茄產量不降反增。

施肥影響植株干物質的積累與分配，合理的施肥措施可以促進植物的營養物質向生殖器官的分配[24]。朱代強[25]研究表明，與常規施肥相比，化肥減量20%配施6 000 kg/hm2生物有機肥有利于蒜苗假莖中干物質積累與分配。張朝軒[26]研究發現，氮磷鉀優化配方施肥有利于青花菜生長和干物質積累。本試驗同樣發現，化肥減量30%平衡施肥和配施生物有機肥可有效促進松花菜干物質的積累，以及結球后期干物質向花球的運輸，且以施用6 000 kg/hm2生物有機肥效果最為突出。

大量研究表明，合理施肥可以增加作物對氮、磷、鉀養分的吸收積累，促進養分的合理分配[27-29]。本試驗研究發現，化肥減量30%平衡施肥并配施生物有機肥促進松花菜對氮磷鉀養分的吸收利用，利于養分向花球的轉移分配，達到高產的目的，且以配施6 000 kg/hm2生物有機肥的處理效果最佳。而配施3 000 kg/hm2生物有機肥的處理效果不佳，可能由于化肥減量30%后配施生物有機肥量較少，土壤肥力降低造成。這與張迎春等[30]對萵筍研究試驗中的結果相似，化肥減量30%配施3 000 kg/hm2生物有機肥時，萵筍葉片和根系中鉀素積累量降低。配施12 000 kg/hm2生物有機肥處理養分吸收積累量略低于配施6 000 kg/hm2生物有機肥的處理，原因可能有2個：一是大量生物有機肥施入，土壤中微生物數量增多，出現微生物與作物競爭養分現象[31]；二是生物有機肥具有促進土壤養分釋放的作用，土壤養分含量則隨生物有機肥用量的增加而增加，養分含量過高則抑制作物對養分的吸收[32]。

肥料利用率是衡量施肥是否合理的重要指標?；势胶馐┓逝涫┥镉袡C肥是減少化肥用量和提高肥料利用率的重要途徑[33-34]。本試驗發現，化肥減量配施生物有機肥可明顯提高肥料利用率，化肥減量30%配施6 000 kg/hm2生物有機肥處理的肥料利用率為N 31.8%，P2O526.0%，K2O 73.4%，均高于常規施肥處理的N 28.8%，P2O53.7%，K2O 43.5%，這與前人研究結果一致。黃立梅等[35]研究表明，平衡施肥顯著增加冬小麥-夏玉米的產量，提高經濟效益及肥料利用率。何傳龍等[36]研究表明，相比習慣施肥，化肥減量30%甘藍氮、磷、鉀肥利用率分別提高27.3%，23.4%，23.5%。魏曉蘭等[37]研究表明，配施生物有機肥能促進小白菜對氮、磷、鉀的吸收，提高肥料利用率。

化肥減量30%配施3 000～12 000 kg/hm2生物有機肥有助于松花菜莖粗和生物量增加；促進整個生育期植株對氮、磷、鉀元素的吸收和積累，并有利于成熟期養分向花球的分配轉移，增加產量；同時，能有效地提高化肥的利用率，且以T3處理(即基于平衡施肥化肥減量30%配施6 000 kg/hm2生物有機肥)肥料利用率最高，達到了減施增效的目的。