不同氮肥施用處理對菜心產(chǎn)量、品質(zhì)及土壤肥力的影響

摘要：研究菜心生長過程中不同施肥處理對菜心品質(zhì)及土壤肥力的影響，為了提高菜心品質(zhì)及肥料利用率，減少施肥污染提供參考。采用小區(qū)試驗，以菜心為實驗對象，設(shè)置5個施肥試驗組：第1組（K1）施肥量為農(nóng)戶習(xí)慣性施肥量，即450 kg/hm2 N，125 kg/hm2 P2O5，225 kg/hm2 K2O；第2組（K2）施肥量為225 kg/hm2 N、125 kg/hm2 P2O5，225 kg/hm2 K2O；第3組（K3）施肥量225 kg/hm2 N、125 kg/hm2 P2O5，225 kg/hm2 K2O，用碳酸氫銨∶硝酸氨=1∶1代替尿素作為氮肥肥源；第4組（K4）施肥量225 kg/hm2 N、125 kg/hm2 P2O5，225 kg/hm2 K2O，1/2的氮源用有機(jī)肥代替（有機(jī)肥有機(jī)質(zhì)含量63%，氮2%）；第5組（K5）不施肥，作對照組。測定不同施肥處理下收獲菜心的產(chǎn)量、全氮、維生素C、硝酸鹽含量及土壤中水解性氮、硝酸鹽、有機(jī)質(zhì)含量。研究結(jié)果表明，菜心種植過程中習(xí)慣性施肥的氮肥用量450 kg/hm2已過量，增加了土壤和菜心積累有害物質(zhì)硝酸鹽的風(fēng)險，減量至225 kg/hm2的氮肥用量也能滿足菜心生長需要，1/2有機(jī)肥替代化肥能有效降低土壤和菜心中硝酸鹽含量，促進(jìn)菜心品質(zhì)提升。

關(guān)鍵詞：氮肥；減量施肥；菜心；品質(zhì)；硝酸鹽

中圖分類號：S634 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Effects of Different Nitrogen Fertilizer Application Treatments on Yield， Quality， and Soil Fertility of Flowering Chinese Cabbage

LI Tao， YAN Feiyan， XIAO Yanni， NING Dejiao， TANG Li， XIE Liping*

（Agro-Products Quality Safety and Testing Technology Research Institute，Guangxi Academy of Agricultural

Sciences， Nanning， Guangxi， 530007， China）

Abstract： This study on effects of different fertilization treatments on quality and soil fertility of flowering Chinese cabbage during its growth process is for providing reference about improving the quality and fertilizer utilization efficiency of flowering Chinese cabbage and reducing fertilization pollution. Using a plot experiment with flowering Chinese cabbage as the experimental object，" "5 fertilization test groups were set： with the first group （K1） under fertilization as farmers used to take， 450 kg/hm2 N， 125 kg/hm2 P2O5， 225 kg/hm2 K2O; in the second group （K2）， fertilization application was 225 kg/m2 N， 125 kg/hm2 P2O5 ， 225 kg/hm2 K2O; in the third group （K3）， fertilization application was 225 kg/hm2 N， 125 kg/hm2 P2O5， 225 kg/hm2 K2O; in the fourth group （K4）， fertilization application was 225 kg/hm2 N， 125 kg/hm2 P2O5， 225 kg/hm2 K2O， where 1/2 of nitrogen sources were replaced by organic fertilizer; the fifth group （K5） was control group without applying any fertilizer. Yield， total nitrogen， vitamin C （Vc）， nitrate content， and content of alkaline nitrogen， nitrate， and organic matter in soil during the harvest period of flowering Chinese cabbage under different fertilization treatments were measured. The research results indicated that the excessive amount of" " 450 kg/hm2 of nitrogen fertilizer in the process of vegetable planting increased the risk of accumulatio of a harmful substance， nitrate， in the soil and flowering Chinese cabbage. When nitrogen fertilizer application amount went down to 225 kg/hm2 growth needs of flowering Chinese cabbage were met， substitution of 1/2 manure for chemical fertilizer effectively reduced nitrate content in soil and flowering Chinese cabbage， and promote the quality of flowering Chinese cabbage.

Key words： Nitrogen fertilizer; fertilizer reduction; flowering Chinese cabbage; quality; nitrate

改革開放以來，隨著社會經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，生活質(zhì)量的提高，人們對合理膳食也有了更高的追求[1]。蔬菜是一日三餐中不可或缺的重要食物，而菜心纖維少，口感甜脆，且含有大量的營養(yǎng)元素和物質(zhì)，深受大眾喜愛，且有“百蔬之王”的美譽(yù)[2]。菜心不僅營養(yǎng)豐富[3]，還可以促進(jìn)新陳代謝，還具有清熱解毒、殺菌、降血脂的功能[4]成為華南地區(qū)的家常菜[5]。近年來，為提高蔬菜產(chǎn)量，菜農(nóng)大量甚至盲目地施用化肥尤其是氮肥，遠(yuǎn)超正常生長所需。蔬菜有別于其他農(nóng)作物，尤其是設(shè)施蔬菜種植對水肥的需求量更大[6]。施肥導(dǎo)致的土壤酸化[7]已成為影響土壤生產(chǎn)力的潛在因子，成為農(nóng)業(yè)環(huán)境問題及影響農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要問題。因此，研究蔬菜生產(chǎn)中肥料調(diào)控對土壤硝酸鹽含量的影響，對菜地合理施肥及減少環(huán)境污染風(fēng)險均具有重要意義[8-9]。研究不同氮肥料配比施肥對土壤肥力、菜心產(chǎn)量品質(zhì)的影響，為菜心種植合理施肥及減少環(huán)境污染風(fēng)險具有深遠(yuǎn)的意義。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2021年10月—2022年1月在廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗田進(jìn)行。試驗品種為菜心（四九菜心）。供試土壤基本化學(xué)性質(zhì)：有機(jī)質(zhì)23.3 g/kg，全氮0.29%，全磷0.10%，全鉀0.84%，水解性氮122 mg/kg，有效磷43 mg/kg，有效鉀" "214 mg/kg。供試肥料尿素（N 46%），碳酸氫銨（N 35%），硝酸氨（N 35%），磷酸鈣（P2O5 12%），氯化鉀（K2O 63%），有機(jī)肥（有機(jī)質(zhì)62%，N 2%）。

1.2 試驗方法

本試驗采用了隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，共設(shè)5個施肥處理試驗組（K1、K2、K3、K4、K5）：第1組（K1）施肥量為450 kg/hm2 N、125 kg/hm2 P2O5、225 kg/hm2 K2O；第2組（K2）施肥量為225 kg/hm2 N、125 kg/hm2 P2O5、225 kg/hm2 K2O；第3組（K3）施肥量225 kg/hm2 N、125 kg/hm2 P2O5、225 kg/hm2 K2O，用碳酸氫銨∶硝酸氨=1∶1代替尿素作為氮肥肥源；第4組（K4）施肥量為225 kg/hm2 N、125 kg/hm2 P2O5、225 kg/hm2 K2O，1/2的氮源用有機(jī)肥代替（有機(jī)肥有機(jī)質(zhì)含量63%，氮2%）；第5組（K5）不施肥，作對照組；各處理中除特別指明外，氮肥氮源均為尿素。實驗前為了均勻土壤理化性質(zhì)，進(jìn)行淹水處理一周并翻曬后分區(qū)起壟，每個小區(qū)面積1.5 m×1 m=1.5 m2，3次重復(fù)。各試驗組施肥方式保持一致：施肥量基于小區(qū)面積計算，基肥土壤拌勻后一次性施入，磷肥全作基肥，氮肥70%作基肥，30%作追肥，鉀肥40%作基肥，60%作追肥。其余如灌溉等農(nóng)藝措施均保持一致。

1.3 測定項目及方法

2022年1月收獲測產(chǎn)，用電子稱（精度0.01 g，廣東香山衡器集團(tuán)股份有限公司）測定菜心產(chǎn)量，以小區(qū)面積計算產(chǎn)量。

土壤硝態(tài)氮的測定：稱取20 g鮮土，以土液比為1∶5，加2 mol/L KCl提取，采用分光光度法測定[10，11]。土壤有機(jī)質(zhì)測定：稱取0.1～0.5 g風(fēng)干土壤樣，加入重鉻酸鉀硫酸溶液加熱，用已標(biāo)定硫酸亞鐵滴定[12]。土壤水解性氮測定：稱取2 g風(fēng)干土壤樣入擴(kuò)散皿中，硫酸亞鐵混均勻，加入氫氧化鈉溶液，放入培養(yǎng)箱（40 ℃），24 h后用鹽酸滴定。維生素C測定：以1∶1的固液比加入2%的草酸溶液勻漿后稱取20 g樣品，用草酸定容100 mL，過濾取適量溶液用2，6-二氯靛酚滴定[13]。植株全氮測定：稱取烘干樣品約0.5 g，加入硫酸消解，使用定氮儀蒸餾測定[14]。植株硝態(tài)氮測定：稱取10 g勻漿樣品于250 mL錐形瓶加入100 mL水，加入5 mL氨化醇溶液，震蕩提取30 min，加入亞鐵氰化鉀和硫酸鋅搖勻過濾，用紫外分光光度計測定[15]。

1.4 統(tǒng)計分析

采用Excel" 2012、SPSS軟件對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計和方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對菜心產(chǎn)量及品質(zhì)影響

2.1.1 不同施肥處理對菜心產(chǎn)量影響

不同施肥處理收獲菜心產(chǎn)量如表1所示。可見，所有施肥處理與對照組產(chǎn)量均形成顯著性差異，其中氮肥減半施用（K2）產(chǎn)量最高，明顯優(yōu)于習(xí)慣性施肥用量（K1）的產(chǎn)量，說明氮肥減量使用不僅沒有降低菜心的產(chǎn)量，相反還提高產(chǎn)量，因此，在菜心種植中，氮肥的使用量應(yīng)該降低到225 kg/hm2，既能提高肥料的利用率，滿足生產(chǎn)需要，還能減少環(huán)境污染、降低生產(chǎn)成本。K2、K3、K4的施肥量相同，只是氮源有差異，可見，尿素（K2）和碳酸氫銨、硝酸銨（K3）的施用效果差異不顯著，但產(chǎn)量明顯高于等量有機(jī)肥氮源（K4）的產(chǎn)量。

2.1.2 不同施肥處理對菜心氮含量影響

菜心全氮含量結(jié)果如表1可見，不施肥對照組（K5）最低，與不同施肥處理間形成顯著性差異。習(xí)慣性施肥（K1）菜心中全氮含量最高，有機(jī)肥處理（K4）菜心的全氮含量在施肥組中最低。K2、K3為等量施肥不同氮源處理，尿素處理（K2）與碳酸氫銨、硝酸銨施肥處理（K3）菜心中氮含量無差異，說明硝態(tài)氮和銨態(tài)氮＋酰胺態(tài)氮源并不影響菜心對氮的吸收。增加氮肥的施用量促進(jìn)菜心對氮的吸收，而有機(jī)肥短時間內(nèi)提供的有效態(tài)氮含量較低，所以使得菜心氮含量相對較低。

2.1.3 不同施肥處理對菜心Vc含量的影響

由表1可見，不同施肥處理菜心Vc含量中，以不施肥對照組（K5）最高，習(xí)慣性施肥（K1）、氮肥減半處理（K2）、不同氮源（K3）處理間菜心Vc含量差異不顯著，但是與對照組（K5）差異顯著（Plt;0.05），有機(jī)肥處理（K4）組與對照組（K5）差異不顯著。

2.1.4 不同施肥處理對菜心硝酸鹽含量的影響

表1表明菜心硝酸鹽含量在施用有機(jī)肥（K4）處理最低，與習(xí)慣性施肥（K1）、氮肥減半（K2）、硝態(tài)氮+銨態(tài)氮為氮源處理（K3）形成顯著性差異，但與對照組（K5）差異不明顯。說明施用有機(jī)肥能有效的降低菜心的硝態(tài)氮含量，提高菜心的品質(zhì)。

2.2 不同施肥處理對土壤質(zhì)量影響

2.2.1 不同施肥處理對土壤水解性氮含量影響

在不同施肥處理下，菜心種植土中水解性氮含量見表2，從高到低為：習(xí)慣性施肥處理（K1）、碳酸氫銨、硝酸銨施肥處理（K3）、氮肥減半處理（K2）、有機(jī)肥處理（K4）、不施肥對照處理（K5），其中不施肥對照組（K5）水解性氮含量最低。習(xí)慣性施肥處理組（K1）水解性氮含量最高，且與其他各施肥處理組差異顯著（Plt;0.05）。有機(jī)肥施肥處理（K4）與對照組（K5）、氮肥減半施用（K2）、不同氮源處理組（K3）的水解性氮含量差異不顯著。說明有機(jī)肥與無機(jī)化肥聯(lián)合施用有利于氮的固定，減少氮肥施用對環(huán)境的影響。

2.2.2 不同施肥處理對土壤硝態(tài)氮含量的影響

表2中，不施肥對照組（K5）土壤硝態(tài)氮含量最低，為18 mg/kg，其次是1/2有機(jī)肥處理組（K4），土壤硝態(tài)氮含量為43 mg/kg，習(xí)慣性施肥處理（K1）、氮肥減半處理（K2）、硝態(tài)氮（銨態(tài)氮）代替尿素處理（K3）之間土壤硝態(tài)氮含量差異不顯著，但與1/2有機(jī)肥處理（K4），不施肥空白處理（K5）土壤硝態(tài)氮含量差異顯著，說明在菜心種植過程中施用有機(jī)肥能有效降低土壤硝態(tài)氮含量，減少環(huán)境污染風(fēng)險。

2.2.3 不同施肥處理對土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響

不同施肥處理下，1/2有機(jī)肥處理組（K4）土壤有機(jī)質(zhì)含量最高，為61.2 g/kg，對照組（K5）土壤有機(jī)質(zhì)含量最低22.8 g/kg。1/2有機(jī)肥處理（K4）與其他各施肥處理（K1、K2、K3）差異顯著，說明施用有機(jī)肥能有效提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤的保水保肥能力及緩沖容量。

3 結(jié)論與討論

通過本研究結(jié)果表明，菜心種植過程中氮肥的用量在225 kg/hm2能滿足生產(chǎn)需要，確保菜心產(chǎn)量。有研究表明，植物對不同氮素形態(tài)（如銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、酰胺態(tài)氮）的吸收存在偏好，不同氮素形態(tài)對植物生長發(fā)育、營養(yǎng)品質(zhì)等方面的影響也不盡相同[16-18]。在本研究中，不同氮源的硝態(tài)氮、銨態(tài)氮在本文中并沒有表現(xiàn)出提高菜心產(chǎn)量和品質(zhì)的特性。施用有機(jī)肥對菜心的增產(chǎn)作用不及化學(xué)肥料，原因可能是有機(jī)肥1/2的替代比率過高，在辣椒[19-20]、馬鈴薯[21]施用試驗中，10%～30%的有機(jī)肥替代率，對產(chǎn)量提高具有促進(jìn)作用。本試驗中有機(jī)肥替代率偏高，而葉菜類為生長期短作物，有機(jī)肥有效成分釋放慢，菜心對其吸收效果不如硝酸胺、碳酸氫銨、尿素等化學(xué)肥料，不如直接施用化肥的增產(chǎn)效果。但施用有機(jī)肥降低了土壤硝酸鹽積累，改善土壤環(huán)境質(zhì)量，提高土壤有機(jī)質(zhì)，減少菜心種植過程中對土壤質(zhì)量安全的影響。同時，有機(jī)肥的使用也能減少菜心中有害物質(zhì)硝酸鹽的積累，促進(jìn)菜心品質(zhì)參數(shù)Vc含量的增加。說明增施有機(jī)肥能夠有效的降低土壤中硝酸鹽含量，降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程對土壤、水體造成污染的風(fēng)險，提高菜心品質(zhì)。因此，在菜心種植過程中建議增施合理量的有機(jī)肥，通過合理施肥從根本上降低農(nóng)田硝酸鹽富集的危害，從施肥階段堵住污染的源頭。此外習(xí)慣性施肥處理土壤水解性氮最高，這可能和習(xí)慣性施肥使用肥料量大而且重施氮肥有關(guān)，過量的氮素化肥施入可在短期內(nèi)提高土壤水解性氮的含量。

在本試驗土壤背景條件下，菜心種植過程中習(xí)慣性施肥的氮肥用量450 kg/hm2過量，增加了土壤和菜心積累有害物質(zhì)硝酸鹽的風(fēng)險，225 kg/hm2氮肥施用量就能滿足菜心生長需要。蛋白質(zhì)、維生素C，表明菜心的品質(zhì)參數(shù)，硝酸鹽含量為安全風(fēng)險因子。在本文中全氮含量可以轉(zhuǎn)化為蛋白質(zhì)含量，試驗中施用有機(jī)肥處理蛋白質(zhì)含量相對較低，但維生素C含量相對較高，說明施用有機(jī)肥有利于維生素C的積累，但不利于菜心蛋白質(zhì)和硝酸鹽積累，降低了菜心的食用安全風(fēng)險。

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責(zé)任編輯：李菊馨

基金項目：廣西農(nóng)科院科技發(fā)展基金項目（桂農(nóng)科2021JM120）。

第一作者：李燾，男，助理研究員，主要從事農(nóng)產(chǎn)品分析測試工作，E-mail：li499176775@163.com。

*通信作者：謝麗萍，女，高級工程師，主要從事農(nóng)產(chǎn)品分析測試工作，E-mail：xieliping@gxaas.net。

收稿日期：2023-04-06