有機肥替代復合肥對白菜薹生長發育的影響?

摘要：以白菜薹為試驗材料，漢壽眾依有機肥為供試肥料，調查有機肥替代復合肥不同比例條件下白菜薹農藝性狀、土壤理化性質、產量和偏生產力，建立肥料施用量與產量的數學模型，篩選最佳施用比例，為白菜薹生產上有機肥替代復合肥的比例提供科學依據。結果表明：不同有機肥替代復合肥處理對白菜薹農藝性狀和土壤理化性質等存在差異；根據肥料效應函數法，得到白菜薹產量（Y）與有機肥施用量（X）之間的肥料效應方程（二次多項式Y=-0.000 6X 2 + 3.008 1X + 22 065，R2= 0.564 3，三次多項式Y=-0.000 000 4X 3+ 0.002 4X 2-1.919 9X + 23 036，R2=0.911 2），三次多項式的擬合度高于二次多項式。根據數學模型得出，白菜薹在一定有機肥施用量范圍內，獲得的最佳產量為25 596.2 kg/hm2，有機肥的最佳投入量為2 000 kg/hm2，即有機肥最佳替代比例介于40%～60%之間。

關鍵詞：有機肥；白菜薹；氮磷鉀；偏生產力；產量

中圖分類號：S143 文獻標識碼：A 文章編號：1006-060X（2024）07-0046-06

Replacing Compound Fertilizer by Manure Promotes the Growth and Development of Brassica campestris L. ssp. chinensis var. utilis

SUN Xin-cheng1，HUANG Lin1，YANG Lian-yong1，JIANG Wan1，CHEN Wei-ping1，

ZHENG Ying2，DENG Ming-hua3，ZHANG Zhong-wu1

（1. Changde Agriculture and Forestry Science Academy， Changde 415000， PRC; 2. Changde Bureau of Agriculture and Rural Affairs， Changde 415000， PRC; 3. Hunan Zhongyihehuabao Biotechnology Co.， Ltd.， Changde 415000， PRC）

Abstract： Compound fertilizer was replaced by manure produced by Hanshou Zhongyi in different proportions for the cultivation of Brassica campestris L. ssp. chinensis var. utilis. The agronomic traits， soil physical and chemical properties， yield， and partial factor productivity of this vegetable in different fertilizer treatments were investigated. The mathematical model of fertilizer application rate and yield was established to determine the optimal replacement proportion. The results showed that the agronomic traits and soil physical and chemical properties varied among the different fertilizer replacement treatments. The fertilizer response functions

between the vegetable yield （Y） and manure application rate （X） were obtained as follows： quadratic polynomial Y=-0.000 6X 2+

3.008 1X+22 065， R2=0.564 3; cubic polynomial Y=-0.000 000 4X 3+0.002 4X 2-1.919 9X+23 036， R2=0.911 2）. The fitting degree of the cubic polynomial was higher than that of the quadratic polynomial. The highest yield of the vegetable was obtained as 25 596.2 kg/hm2

when the input of manure was 2 000 kg/hm2. That is， compound fertilizer should be replaced by manure in a proportion within the range of 40%-60%.

Key words： organic fertilizer; Brassica campestris L. ssp. chinensis var. utilis; NPK; partial factor productivity; yield

引用格式：孫信成，黃琳，楊連勇，等. 有機肥替代復合肥對白菜薹生長發育的影響[J]. 湖南農業科學，2024（7）：46-51.

DOI：10.16498/j.cnki.hnnykx.2024.007.010

收稿日期：2024-01-31

基金項目：國家現代農業產業技術體系專項（CARS-23）

作者簡介：孫信成（1988—），男，湖北荊門市人，高級農藝師，主要從事設施蔬菜與結構研究。

通信作者：楊連勇

白菜薹（Brassica campestris L. ssp. chinensis var. utilis Tsen et Lee）屬于十字花科植物一二年生草本菜類的花薹及嫩葉，是從大白菜或小白菜易抽薹材料中經過長期選擇和栽培馴化而來的蕓薹種白菜亞種或小白菜亞種的變種[1-2]。白菜薹起源于我國長江流域，主要在華中及華南地區廣泛栽培，其中以湖南、湖北最早種植[3-4]，當前西北地區利用高海拔優勢在夏

季也有栽培。白菜薹以嫩薹供食，鮮香可口、營養豐富，可周年生產供應，廣受市場和消費者歡迎[5-7]。

農作物生長發育所需要的主要營養元素大多來源于肥料，肥料對農作物增產的貢獻率達到40%以上。但復合肥過量使用或長時間不合理使用會造成速效氮磷鉀等養分大量富集，引起土壤板結、土壤有機質含量降低、土壤酸化、重金屬積累、土壤硝酸鹽超標和次生鹽漬化等問題，使肥料利用率和生產效益降低，從而降低農產品品質。有機肥替代是實現“一控兩減三基本”農業面源污染治理目標的重要舉措，有利于促進農業廢棄資源轉化利用，可以使農牧結合更緊密，在利用畜禽糞便的同時，也使農產品品質提升，是促進農業綠色發展的必由之路。有機肥可以提高土壤中生物酶活性和微生物種類，減少土壤鹽分積累，提高土壤有機質，培肥地力、改良土壤，肥效持續時間長，調節土壤酸度，增強作物抗病性和抗逆性，提高產量、改善品質等諸多優勢[8]。有研究表明有機肥部分替代復合肥是提高果

實品質的重要措施。目前已經在番茄[9-14]、甘藍[15-18]、辣椒[19]、白菜[20]、甜瓜[21]、葉用芥菜[22]、大蔥[23]和大蒜[24]等蔬菜上開展有機肥替代研究，表明有機肥替代可改善土壤理化性狀，同時促進蔬菜作物生長，提高養分積累，使其產量和品質提高；但在白菜薹上應用研究及有機肥替代比例的報道極少。筆者以白菜薹為試驗作物，開展有機肥替代復合肥對白菜薹農藝性狀、產量和肥料利用率（PFP）的試驗研究，建立數學模型，以期篩選出最佳的有機肥替代復合肥的比例、有機肥的最佳施用量，為白菜薹施肥的生產實踐提供科學參考依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試白菜薹品種為市場主流品種‘喜薹2021’，由常德市天成種業有限公司提供。供試有機肥為“眾依”有機肥（N+P2O5+K2O≥6%，有機質≥45%，湖南眾一荷花堡生物科技有限公司），復合肥為市場主流復合肥（N-P2O5-K2O=15–15–15，新洋豐農業科技股份有限公司）。試驗于2023年9—12月在湖南省常德市農林科學研究院蔬菜研究所基地露地大田進行，試驗田土壤為壤土，基本理化性狀為pH值6.74，EC值0.97 mS/cm，速效氮含量18.7 mg/kg，速效磷含量22.9 mg/kg，速效鉀含量37.2 mg/kg； 前茬作物為辣椒。

1.2 試驗方法

試驗設計6個有機肥和復合肥的施用量梯度（表1），設計按等差數列配比。每個處理設3次重復，共計18個小區，每個小區面積為1.5 m×30 m=45 m2，

試驗完全隨機區組設計。試驗處理用的有機肥和復合肥均作基肥，于定植前10 d整地翻耕時施入，按照壟寬（包溝）1.5 m開壟；單株栽培，每壟定植4行，株距20 cm，田間栽培管理方式同常規大田管理。

在施肥前、施肥后5～7 d左右、白菜薹生長中期等時間點（即9月28日、10月11日、10月18日、10月22日、10月27日和11月2日），定點測定試驗土壤的氮、磷、鉀、EC和pH值等指標，采用土壤養分速測儀（泰州市正大科教儀器設備廠生產）測定；在白菜薹前、中、后生長期（即10月8日、10月18日和10月24日），采用直尺測葉片數、株高、開展度、葉長和葉寬等指標；同時采用電子天平測定單次采收的白菜薹產量。肥料利用效率通過偏生產力（PFP）來反應，PFP（kg/kg）=施肥后獲得的作物產量/施肥量。

1.3 數據處理

用Excel和Origin軟件進行數據整理和作圖，用

SPSS軟件進行數據的差異顯著性和多重比較分析。

2 結果與分析

2.1 不同有機肥替代比例對土壤理化性質的影響

由圖1可以看出，不同有機肥替代比例處理對土壤的氮、磷、鉀、EC和pH值均有影響，但差異不顯著。不同有機肥替代復合肥比例處理下，土壤的氮、磷、鉀含量均為前期逐漸升高、后期逐漸緩慢；土壤的EC和pH值趨于穩定，變化不大。白菜薹抽薹期（11月2日）與抽薹期之前（10月27日）的土壤理化性質各有不同，土壤的N含量增量為T3＜T6＜

T4＜T5＜T1＜T2，土壤的P含量增量為T3＜T2＜

T6＜T5＜T1＜T4，土壤的K含量增量為T6＜T1＜

T2＜T3＜T4＜T5。

2.2 不同有機肥替代比例對白菜薹農藝性狀的影響

由圖2可以看出，不同有機肥替代比例處理對白菜薹的葉片數、株高、開展度、葉長和葉寬均有影響，但差異不顯著。不同有機肥替代復合肥比例處理下，白菜薹的葉片數、株高、開展度、葉長和葉寬均為前期增長速度高于后期。白菜薹葉片數以T6的增長最大、T4最小；株高以T5的增長最大、T4最小；開展度以T2最大、T4最小；葉長以T2最大、T4最小；葉寬以T2最大、T4最小。

2.3 不同有機肥替代比例與產量的數學模型

根據表2可知，不同有機肥替代復合肥比例對白菜薹產量的影響有顯著性差異。不同處理的白菜薹產量依次為T4＞T5＞T3＞T6＞T1＞T2，T4白菜薹折合產量為27 324.77 kg/hm2，比T2增產23.15%。PFP反應了不同處理的肥料利用率，其中T1最大，其他依次降低，T6最小。

根據肥料效應函數法，得到6個有機肥替代復合肥比例下的產量（Y）與有機肥施用量（X）之間的肥料效應曲線和方程（圖3），根據擬合曲線得到開口朝下的拋物線和三次多項式曲線，均存在有機肥施用量和產量的最大值。根據二次多項式曲線得到產量（Y）與有機肥施用量（X）之間的數學模型為：Y=-0.000 6X 2 + 3.008 1X + 22 065，R2=0.564 3；獲得

最大產量時的最高有機肥施用量為2 506.75 kg/hm2，理論最高產量為25 835.28 kg/hm2。根據三次多項式曲線得到產量（Y）與有機肥施用量（X）之間的數學模型為：Y=-0.000 000 4X 3 + 0.002 4X 2- 1.919 9X +

23 036，R2=0.911 2；在一定有機肥施用量范圍內，仍

存在產量的最大值，獲得一定范圍內最大產量時的最

高有機肥施用量為2 000 kg/hm2，即有機肥最佳替代比例介于40%～60%之間，理論最高產量為25 596.2 kg/hm2。

3 討論與結論

蔬菜屬于喜肥且需肥量大的作物，目前農戶在蔬菜生產中普遍存在復合肥不合理施用、盲目偏施的現象，造成實際復合肥施用量遠高于蔬菜生產的需肥量，而有機肥施用量明顯不足，使得大量養分滯留在土壤中，對土壤環境產生極不力的影響。采用有機肥替代復合肥是當前蔬菜生產極應推廣的栽培技術措施之一。張洋等[11]的試驗表明常規施肥減氮40%+有機肥替代氮肥40%的施肥模式下溫室番茄產量最高，可溶性糖含量和VC含量均顯著高于常規施肥。蔣強等[12]則認為生物有機肥替代36%化肥能顯著提高櫻桃番茄品質和土壤肥力。趙成雷等[13]的研究表明25%的有機肥替代為協調設施番茄增產、提質、改良土壤的最優替代比例。馬榮輝等[9]則認為有機肥替代30%化肥對設施番茄的產量、品質和土壤肥力的效果最好。生兆平等[14]的研究表明施三元復合肥2 400 kg/hm2、商品有機肥6 t/hm2作基肥時對番茄植株性狀、產量及效益的影響最佳，同時減少了20%的化肥用量。蔣成建[16]研究表明，在甘藍相同環境條件及管理水平下，等養分商品有機肥替代50%化肥+50%化肥作基肥的處理在植物學特性、產量、經濟效益方面均最好。馬貴等[15]的研究則認為30%有機肥氮+70%化肥氮配施下，土壤蔗糖酶、堿性磷酸酶、脲酶和過氧化氫酶活性，以及甘藍葉球氮、磷、鉀含量均為最高。劉騰云等[17]則認為有機肥替代15%化肥或氮肥的有機無機配施可作為甘藍生產的推薦模式。黃少珍等[25]研究減氮施肥對深圳地區白菜薹生長及氮素吸收的影響，表明100%氮肥處理與70%氮肥處理對白菜薹的生物量、株高、薹長和薹粗均無顯著影響。廖廣丞等[19]

的研究表明在化學磷肥減量30%的基礎上，通過有機肥替代30%化肥氮處理對露地辣椒產量品質及土壤肥力的提升效果顯著，可作為露地辣椒的減肥增效方案。劉紅等[26]開展有機肥不同比例替代化肥對菜心生長的影響，表明復合肥減少40%的基礎上，增施2 625 kg/hm2有機肥相比增施3 750 kg/hm2有機肥的菜心產量更高。康香輝等[23]的研究表明有機肥替代15%的化肥處理可有效提高大蔥品質和產量，降低大蔥硝酸鹽含量，提高可溶性糖含量，且差異均顯著。周紅梅等[24]的研究表明在大蒜生產中以15%～30% N有機肥替代化肥的技術措施可行。陳麗麗等[20]研究有機肥替代部分化肥對白菜產量的影響，表明有機肥替代20%處理的白菜產量最高。馬國禮等[21]

開展有機肥替代化肥在哈密瓜上的田間肥效試驗，表明在豆粕生物有機肥施用量為1 200 kg/hm2

時的哈密瓜糖及抗壞血酸含量最高。楊柳等[22]的研究表明有機肥替比例在1/3和1/2時芥菜產量顯著高于單施化肥。不同蔬菜作物，有機肥替代復合肥比例對作物產量品質也存在差異；相同蔬菜間，替代比例也有差異，可能是因為當地土壤條件不同導致。

有機肥替代復合肥既可以改善土壤質量，還能協調平衡土壤養分供應。趙成雷等[13]研究表明，有機肥替代化肥一定程度上能夠增加土壤速效鉀、有機質含量，降低土壤pH值，增加土壤細菌和真菌生物量，對土壤堿解氮、有效磷含量和放線菌數量未產生顯著影響。在研究中，不同有機肥替代復合肥比例對土壤理化性質均有顯著差異，土壤氮磷鉀含量先升高后降低；不同有機肥替代復合肥比例對白菜薹生長性狀均有顯著差異。

有機肥替代復合肥的比例高低是決定產量和肥料利用率的主要原因之一，有機肥替代比例高會造成作物無法吸收足夠的養分，同時造成土壤理化性質改良不顯著，從而影響產量。研究的地力條件下，得到白菜薹產量（Y）與復合肥施用量（X）之間的肥料效應方程為Y=-0.000 6X 2 + 3.008 1X + 22 065，R2=0.5643，Y=-0.000 000 4X 3 + 0.002 4X 2-1.919 9X +

23 036，R2=0.911 2；根據相關系數可知，三次多項式的擬合度高于二次多項式；通過極值分析，計算得到有機肥的經濟施入量下（過多投入有機肥，理論上也存在一個最大產量，但經濟投入偏離實際），白菜薹獲得最佳產量為25 596.2 kg/hm2，有機肥的最佳投入量為2 000 kg/hm2，有機肥替代復合肥的最佳比例為介于40%～60%之間。

參考文獻：

[1] 吳藝飛，周曉波，劉志全，等. 白菜薹新品種“黃薹5號” 的選育[J]. 湖南農業科學，2023（1）：23-25.

[2] 孫信成，張忠武，楊連勇，等. 洞庭湖區“稻–稻–薹” 周年高效栽培技術簡介[J]. 南方農業，2023（1）：64-69.

[3] 王先琳，王翠葉，陳利丹，等. 我國薹用不結球白菜主栽品種現狀及育種趨勢[J]. 蔬菜，2022（3）：52-55.

[4] 徐曼，鄧正春，孫信成，等. 不同育苗方式對白菜薹幼苗質量的影響[J]. 湖南農業科學，2021（10）：11-15.

[5] 王菲菲，劉珍，李勇華，等. 深圳地區白菜薹品種比較試驗[J]. 長江蔬菜，2021（18）：52-55.

[6] 孫信成，張忠武，楊連勇，等. 白菜薹輕簡栽培技術[J]. 湖南生態科學學報，2021，8（1）：54-57.

[7] 胡陽，宋莉萍，汪愛華，等. 普通白菜薹莖亮綠性狀遺傳規律研究及基因定位[J]. 中國蔬菜，2021（8）：39-45.

[8] 羅園園，陳萍，尹志榮，等. 有機肥替代化肥對玉露香梨生長及果實品質的影響[J]. 安徽農業科學，2024，52（1）：155-158，177.

[9] 馬榮輝，梁金英，王憲剛，等. 化肥減量配施有機肥對設施番茄

產量、品質和土壤肥力的影響[J]. 北方園藝，2023（24）：45-51.

[10] 鄔剛，袁嫚嫚，王家寶，等. 有機肥替代化肥對設施番茄產量·品質

和土壤養分的影響[J]. 安徽農業科學，2023，51（23）：117-119.

[11] 張洋，張榮，胥婷婷. 氮肥減施條件下有機肥替代氮肥對溫室番茄產量、品質和水肥效應的影響[J]. 中國瓜菜，2023，36（12）：93-99.

[12] 蔣強，劉子凡，王燕武，等. 生物有機肥替代化肥對櫻桃番茄產量、品質及土壤理化性質的影響[J]. 中國瓜菜，2023，36（10）：71-77.

[13] 趙成雷，于建，郭新送，等. 有機肥替代化肥對設施番茄產量、品

質及土壤性狀的影響[J]. 山東農業科學，2023，55（8）：116-120.

[14] 生兆平，王建鳳. 商品有機肥替代部分化肥作基肥對番茄植株性狀、產量及效益的影響[J]. 上海蔬菜，2023（3）：52-54.

[15] 馬貴，楊彩玲，買自珍，等. 有機肥替代化肥減量配施對甘藍養分利用及產量的影響[J]. 中國瓜菜，2023，36（7）：95-103.

[16] 蔣成建. 甘藍增施有機肥替代化肥田間試驗[J]. 基層農技推廣，2023，11（3）：44-46.

[17] 劉騰云，黃星瑜，朱安繁，等. 有機肥替代化肥對甘藍產量品質及土壤性質的影響[J]. 中國農技推廣，2023，39（2）：57-62.

[18] 閆佳會，張廣楠，杜中平. 有機肥替代化肥對土壤養分及甘藍產量、品質的影響[J]. 青海大學學報（自然科學版），2021，39（3）：55-60.

[19] 廖廣丞，陳曉萍，余燁穎，等. 磷肥減量與有機替代對露地辣椒產量品質及土壤肥力的影響[J]. 農業環境科學學報，2024，43（3）：617-626.

[20] 陳麗麗，董若征，宋利玲. 有機肥替代部分化肥對白菜產量的影響[J]. 農業工程技術，2022，42（35）：19-20.

[21] 馬國禮，周佳瑞，趙德聽，等. 有機肥替代化肥在哈密瓜上的田間肥效試驗[J]. 新疆農業科技，2023（6）：20-21.

[22] 楊柳，周清華，王東歧，等. 有機肥替代化學氮肥對葉用芥菜產量品質及土壤肥力的影響[J]. 農業與技術，2022，42（18）：1-5.

[23] 康香輝，安進軍，王麗喬，等. 有機肥部分替代化肥對大蔥品質和產量的影響[J]. 長江蔬菜，2023（6）：65-68.

[24] 周紅梅，任艷云，張巧玲，等. 有機肥部分替代化肥對大蒜產量、品質及養分吸收分配的影響[J]. 山東農業科學，2022，54（10）：81-88.

[25] 黃少珍，袁文靜，阮兆英，等. 減氮施肥對深圳地區白菜薹生長及氮素吸收的影響[J]. 現代農業科技，2023（1）：47-50.

[26] 劉紅，蘇章標，溫元明，等. 有機肥不同比例替代化肥對菜心生長的影響[J]. 農業技術與裝備，2023（7）：165-166，169.

（責任編輯：肖彥資）