不同減肥增效模式對毛白菜產量和品質的影響

王素萍, 朱文革, 雷雄浩, 王勝軍, 曾學軍, 張貴友, 杜 雷, 姜 利, 劉 鑫, 洪 娟

（1.武漢市農業科學院環境與安全研究所, 武漢 430345；2.武漢市蔡甸區農業技術推廣服務中心, 武漢 430100；3.武漢生物智造投資管理有限公司, 武漢 430100）

設施菜地復種指數高, 人為干預多, 受外界環境影響較小, 因此, 施肥是引起其土壤理化性質變化的主要原因。近年來, 中國設施蔬菜的種植面積逐年增加[1］, 肥料投入雖可以保持農作物的產量, 但同時不正確的施肥也造成了農產品質量問題[2, 3］, 尤其是養分大量投入以后, 造成農產品品質下降[4］, 但農戶片面追求產量和經濟效益, 肥大水勤已成為大棚蔬菜的主要管理理念[5］。大量研究表明, 蔬菜種植中肥料施用過量與配比不協調現象同時存在[6, 7］。施用化肥是蔬菜生產的重要保障, 然而蔬菜生產中化肥過量使用, 養分大量盈余, 肥料利用率降低[6, 8-10］, 使土壤中大量養分積累[11, 12］, 從而導致鹽害發生, 土壤的生物活性下降, 土壤酶活性降低以及土壤有機質消耗, 引起蔬菜產量和土壤可持續生產能力低[13］。

隨著經濟發展和人們生活水平的提高, 現代農業在關注農作物產量和品質的同時, 越來越關注資源高效利用及生態環境保護的可持續性, 因此, 本文研究了不同減肥增效措施對毛白菜生長、產量及品質的影響, 分析試驗后土壤養分變化及施肥措施之間的關系, 旨在探索武漢市設施蔬菜減肥潛力, 為設施毛白菜的養分管理和化肥零增長提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗概況

試驗點位于武漢市蔡甸區武漢市新鴻水產專業合作社, 土壤類型為潮土, 前茬是毛白菜, 劃分試驗小區, 每小區面積20 m2。耕層土壤的理化性質pH 5.62, 容重1.07 g/cm3, EC 為1 062 μS/cm, 有機質含量18.74 g/kg, 堿解氮含量99.59 mg/kg, 有效磷含量115.31 mg/kg, 速 效 鉀 含 量332.12 mg/kg, 含 水 量20.48%。

供試毛白菜品種為金美快菜, 2021 年5 月8 日整地、施肥, 5 月14 日撒播, 5 月28 日追肥, 6 月10 日試驗結束。

1.2 試驗設計

試驗設5 個處理, 每個處理3 次重復, 所有施肥處理在三葉一心時追肥, 田間管理保持一致。各處理具體肥料投入情況見表1。

表1 各處理的肥料投入情況

供試肥料：尿素（N 46%）, 過磷酸鈣（P2O516%）, 硫酸鉀（K2O 50%）, 有機肥的有機質含量為47%, 有機碳含量為27.26%, 養分（N-P2O5-K2O）含量分別為2.80%、0.82%、1.38%, 水溶肥采用尿素、磷酸二銨和硫酸鉀等原料配制而成。

1.3 采樣及測定

1.3.1 土壤樣品采集與測試 試驗前采集耕層（0～20 cm）土壤樣品, 作物收獲后, 采用環刀法測定每個小區的土壤容重和土壤含水量。采取多點混合法采集每個小區土壤樣品, 充分混合后采用 “四分法” 留取1 kg 土壤, 帶回實驗室風干, 除去植物殘體和礫石, 碾碎, 過篩裝袋, 供化學分析用。土壤化學性質的測定方法參見《土壤農化分析》[14］。pH, 電位法；EC, EC 計；有機質, 硫酸重鉻酸鉀氧化外加熱, 容量法；堿解氮, 堿解擴散法；有效磷, 碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法；速效鉀, 乙酸銨浸提-火焰光度法。

1.3.2 蔬菜產量監測 毛白菜收獲期按小區單獨收, 記錄產量。

1.3.3 蔬菜品質測定 毛白菜收獲期, 采集毛白菜可鮮食部分, 測定其品質, 采用蒽酮比色法測定可溶性糖含量, 2, 6-二氯酚靛酚滴定法測定維生素C（VC）含量, 紫外分光光度法測定硝酸鹽含量, 考馬斯亮藍法測定可溶性蛋白質含量。

1.4 數據處理

采用Microsoft Excel 2007 和SPSS 17.0 軟件對數據進行處理分析, 采用LSD法進行差異顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 不同施肥處理對毛白菜生長的影響

表2 分析了不同施肥處理對毛白菜株高、葉片數和SPAD 值的影響。從表2 可以看出, 施肥明顯促進了毛白菜株高的增加, 與對照相比, 增幅達11.40%～25.06%, 與農民習慣施肥比較, 其他減肥措施的株高均有增加趨勢, 其中施用有機肥處理的株高最高。施肥明顯促進了毛白菜葉片數的增加, 與對照相比, 增幅達43.01%～45.04%, 所有施肥處理的葉片數無顯著差異。施肥明顯促進了毛白菜SPAD值的增加, 與對照相比, 增幅達9.31%～26.49%, 所有施肥處理的SPAD 值無顯著差異。

表2 不同施肥處理對毛白菜生長的影響

2.2 不同施肥處理對毛白菜產量和肥料農學效率的影響

表3 分析了不同施肥處理對毛白菜產量和肥料農學效率的影響。從表3 可以看出, 施肥可以明顯促進毛白菜產量增加, 與對照相比, 施肥處理毛白菜產量增幅為8 433～18 079 kg/hm2, 增產率為60.82%～130.39%。其他施肥處理以OPT 處理的毛白菜產量最高, 為31 945 kg/hm2, 其次為2/3PT+OM 處理, 毛白菜產量為30 149 kg/hm2, 與OPT 處理差異不顯著, 減肥處理的毛白菜產量均高于農民習慣處理（FP）, 增幅為6 880～9 646 kg/hm2, 增產率為30.85%～43.26%。

表3 不同施肥處理對毛白菜產量和肥料農學效率的影響

分析了不同施肥處理對毛白菜肥料農學效率的影響, 其中農民習慣施肥處理的農學效率最低, 為24.23 kg/kg, WSF 的農學利用率最高, 為95.39 kg/kg, 但與OPT 處理的農學效率相比, 差異不顯著。因此, 從毛白菜產量和肥料農學效率的結果來看, 毛白菜推薦施肥OPT 和WSF 可以達到較好的效果。

2.3 不同施肥處理對毛白菜品質的影響

表4 分析了不同施肥處理對毛白菜品質的影響。從表4 可以看出, 施肥明顯增加了毛白菜葉片中硝酸鹽的含量, 與對照相比, 施肥處理的毛白菜葉片中硝酸鹽含量升高了16.02%～61.88%, 農民習慣施肥處理的硝酸鹽含量最高, 為327.54 mg/kg（FW）, 其他減肥增效措施使毛白菜葉片中的硝酸含量比農民習慣施肥處理降低16.54%～28.33%。施肥對毛白菜葉片VC 含量有促進作用, 與對照相比, 施肥處理的毛白菜葉片中VC 含量升高了18.39%～33.18%。其他施肥處理毛白菜葉片VC 含量無顯著差異。施肥對毛白菜葉片中可溶性糖的含量有促進作用, 但所有處理差異不顯著。施肥明顯增加了毛白菜葉片中可溶性蛋白質的含量, 與對照相比, 施肥處理的毛白菜葉片中可溶性蛋白質含量升高了14.41%～27.95%, 其他減肥增效措施使毛白菜葉片中的可溶性蛋白質含量比農民習慣施肥處理升高了4.96%～11.83%。

表4 不同施肥處理對毛白菜品質的影響

2.4 不同施肥處理對毛白菜干物質積累量及肥料利用率的影響

從表5 可以看出, 施肥明顯促進了毛白菜干物質積累量的增加, 與對照相比, 施肥處理的毛白菜干物質積累量增加了27.62%～46.49%, 所有施肥處理中, FP 處理的干物質積累量最小, 為3 003 kg/hm2, OPT 處理的干物質積累量最大, 為3 447 kg/hm2, 比農民習慣施肥處理增加了14.79%。所有化肥減量處理的干物質積累量無顯著差異。

表5 不同施肥處理對毛白菜干物質積累量及肥料利用率的影響

施肥明顯促進了毛白菜氮素積累量的增加, 與對照相比, 施肥處理的氮素積累量增加了11.13%～39.69%, OPT處理氮素積累量最大, 為115.51 kg/hm2, 減肥處理的氮素積累量明顯高于農民習慣施肥處理, 增幅為13.20%～25.70%, 不同減肥處理的氮素積累量無顯著差異。施肥促進了毛白菜磷素積累量的增加, 與對照相比, 施肥處理的磷素積累量增加幅度為12.72%～24.07%, 但所有施肥處理的磷素積累量無顯著差異。施肥明顯促進了毛白菜鉀素積累量的增加, 與對照相比, 施肥處理的鉀素積累量增加了18.42%～49.46%, 施用水溶肥處理的鉀素積累量最大, 為159.35 kg/hm2, 所有施肥處理的鉀素積累量無顯著差異。

2.5 毛白菜收獲后不同施肥處理對土壤養分的影響

表6 分析了不同施肥處理對毛白菜收獲后土壤養分化學性狀的影響。從表6 可以看出, 毛白菜收獲后不同施肥處理土壤的pH 和EC 值無顯著差異, 施用有機肥處理后土壤有機質含量顯著升高, 其他處理的土壤有機質含量無顯著差異, 土壤礦質態氮含 量 呈2/3OPT+OM 處 理＞FP 處 理＞OPT 處 理＞WSF處理＞CK 處理, 有效磷含量呈2/3OPT+OM 處理＞FP處理＞OPT 處理＞WSF 處理＞CK 處理, 速效鉀含量呈2/3OPT+OM 處理＞FP 處理＞OPT 處理＞WSF 處理＞CK處理。

表6 毛白菜收獲后不同施肥處理對土壤養分的影響

3 小結與討論

試驗結果表明, 與對照相比, 施肥促進毛白菜株高、葉片數和SPAD 值分別增加了11.40%～25.06%、43.01%～45.04%和9.31%～26.49%, 與農民習慣施肥比較, 其他減肥措施的株高均呈增加趨勢, 但毛白菜的葉片數和SPAD 值無顯著差異。施肥促進毛白菜產量增加60.82%～130.39%, 推薦施肥使毛白菜產量最高, 為31 945 kg/hm2, 其次為施用有機肥處理, 毛白菜產量為30 149 kg/hm2, 與OPT 處理差異不顯著, 減肥之后毛白菜產量比農民習慣種植增加30.85%～43.26%。農民習慣施肥處理的農學效率最低, 為24.23 kg/kg, 施用水溶肥的毛白菜農學效率最高, 為95.39 kg/kg, 差異不顯著。因此, 從毛白菜的產量和肥料的農學效率來看, 毛白菜種植推薦施肥和水溶肥可以達到較好的效果。

施肥增加了毛白菜葉片中硝酸鹽、VC 和可溶性蛋白質的含量, 與對照相比, 增幅分別為16.02%～61.88%、18.39%～33.18%和14.41%～27.95%, 農民習慣施肥硝酸鹽含量最高, 為327.54 mg/kg（FW）, 化肥減量之后, 毛白菜葉片中的硝酸含量降低了16.54%～28.33%, 可溶性蛋白質增加了4.96%～11.83%, 但對VC 和可溶性糖含量無明顯影響, 其中施用有機肥之后硝酸鹽含量明顯降低, 葉片中VC、可溶性糖和可溶性蛋白質含量明顯升高, 效果最佳。

施肥使毛白菜干物質積累量增加了27.62%～46.49%, 推薦施肥的干物質積累量最大, 為3 447 kg/hm2, 比農民習慣施肥增加了14.79%。施肥促進毛白菜的氮素、磷素和鉀素積累量分別增加了11.13%～39.69%、12.72%～24.07%和18.42%～49.46%, 減肥處理的氮素積累量明顯高于農民習慣施肥處理, 增幅為13.20%～25.70%, 不同施肥磷素積累量和鉀素積累量無顯著差異。

土壤pH 和養分含量的評價對評價土壤質量是非常必要的, 土壤pH 反映土壤化學改良緩沖的能力, 養分含量反映了土壤為作物生長提供養分的能力, 土壤有機質含量影響土壤團聚體的形成和穩定性, 是土壤團聚體的重要組成部分[15］。毛白菜收獲后, 不同施肥處理土壤的pH 和EC 值無顯著差異, 施用有機肥后土壤中礦質態氮、有效磷和速效鉀含量明顯高于其他施肥處理, 農民習慣施肥的礦質態氮含量殘留比較高, 施用水溶肥處理的土壤中養分含量比較低。施用有機肥處理后土壤有機質含量明顯升高, 其他處理的土壤有機質含量無顯著差異。因此, 綜合考慮毛白菜產量品質、肥料農學效率和培肥土壤, 施用有機肥和水溶肥可以達到較好的效果。