有机肥替代化肥对土壤养分及甘蓝产量、品质的影响

闫佳会，张广楠，杜中平

(青海大学农林科学院，农业部西宁作物有害生物科学观测实验站，青海省农业有害生物综合治理重点实验室，青海 西宁 810016)

有效的化肥投入是保证粮食快速增长的主要措施。作为我国粮食生产中的战略资源，化肥被称为粮食的“粮食”，在粮食单产增长贡献率方面，化肥的贡献率在40%～50%左右，在发展中国家，这一比例更是高达55%[1]。然而，单一超量使用化肥所带来的农产品品质下降、化肥利用率降低、土壤地下水污染等问题也日益凸显[2-7]。有机肥替代化肥不仅能有效降低土壤酸化，增加有机质含量，而且对于作物品质的提升也有极大的促进作用[8-9]，国内围绕有机肥[10]、腐殖酸肥[11]、微生物菌肥[12]等开展了较多施肥处理对蔬菜品质和土壤理化性质影响的研究。徐大兵等[13]研究表明，小白菜硝酸盐含量在有机肥替代比例超过50%以上时才能显著降低；有机肥替代比例为100%，大白菜的硝酸盐含量才能显著降低，100%施用有机肥也不能降低生菜硝酸盐含量，且增施有机肥能显著降低土壤氮淋失风险。牛振明等[14]研究结果证实化肥减量配施生物肥减少了甘蓝中硝酸盐和可溶性固形物的含量，Vc含量有不同程度的增加。总体来看，减少化肥同时配施其他形式的有机肥均有助于蔬菜品质的改善和土壤理化性质的改良。青海省作为我国重要的生态屏障区，保护该区域内的土壤和水资源免受污染对于维系整个长江黄河流域的生态平衡起着重要的作用，在该区域内探讨不同梯度化肥减量、增施有机肥对改善当地土壤环境，提高蔬菜产量和品质具有参考意义。

1 材料与方法

1.1试验材料

供试甘蓝品种为“绿科50”，耐寒性好，依据甘蓝定植时间，于2019年3月15日在温室进行育苗，5月24日定植。供试化肥分别为尿素(N含量46%)，过磷酸钙(P2O5含量12%)，硫酸钾(K2O含量50%)，有机肥为市售商品有机肥(N∶P2O5∶K2O=2.6∶2.2∶0.7，有机质≥45%)。替代化肥试验所用肥料均购自于大通县农资经销站。

1.2试验地概况

试验于2019年3—8月在青海省大通县朔北藏族自治乡得明合作社(36°57′N，101°42′E)进行。该区域地处青海省东部河湟谷地，属高原大陆性气候，平均海拔2 547.8 m，年平均气温4.9 ℃，年平均降水量523.3 mm，且降雨主要集中在6—8月，年均无霜期131 d。土壤类型为栗钙土，基本理化性质为pH 8.40，全氮、全磷、全钾、有机质含量分别为2.27、1.47、22.81、26.25 g/kg，碱解氮、速效磷、速效钾含量分别为137.4、69.7、85.6 mg/kg。

1.3试验设计

试验共设置6个处理，4次重复，共计24个小区，每小区面积30 m2(5 m×6 m)，于2019年5月24日每小区定植600株，株行距为20 cm×30 cm，随机区组排列。以当地全施化肥(100%)处理为对照(CK)，共设置5个有机肥替代处理，分别为20%有机氮80%化肥氮(T1)、40%有机氮60%化肥氮(T2)、60%有机氮40%化肥氮(T3)、80%有机氮20%化肥氮(T4)和100%有机氮(T5)。所有处理的有机肥、钾肥和磷肥均作为底肥一次性施入，有尿素使用量的，一半作为底肥施入，一半作为追肥施入，于6月27日结球初期进行追施。各处理氮肥用量一致，均为345 kg/hm2，氮磷钾肥和有机肥具体用量见表1。

表1 田间试验各处理肥料用量

表1(续)

1.4 测定项目及测定指标

1.4.1 土壤养分测定 甘蓝采收时采用“S”形每小区多样点采集0～20 cm耕层土壤，4分法留样1 kg，带回实验室置于阴凉处自然风干。土壤各养分含量参照鲍士旦[15]研究方法测定，有机质采用重铬酸钾-硫酸外加热法；半微量凯氏法测定全氮，碱解扩散法测定碱解氮；氢氧化钠熔融-钼锑抗比色法测定全磷，钼锑抗比色法测定速效磷；氢氧化钠熔融-火焰光度法测定全钾，醋酸铵浸提-火焰光度测定速效钾。

1.4.2 甘蓝产量、农艺性状及品质测定 当甘蓝进入成熟期后，采用马彦霞等[16]研究方法对各处理的球高、中心柱长、叶球纵横径、经济学产量及生物学产量进行测定，每小区测定样本数为30株。甘蓝成熟后，参照邹琦[17]研究方法对其可食部分的游离氨基酸、可溶性蛋白、硝酸盐、可溶性糖及Vc含量进行测定。

1.5 数据统计分析

帮叶比=(球叶中帮鲜质量/全叶鲜质量)×100%

叶球紧实度(g/cm3)[18]=单球质量/(叶球纵茎×叶球横茎)

采用Microsoft Excel 2007软件、SPSS 20.0数据分析软件对试验数据进行统计检验、多重比较及方差分析。

2 结果与分析

2.1 有机肥替代化肥对土壤主要养分含量的影响

由表2可知，土壤理化性状受有机质含量高低的影响，有机肥替代肥后各处理有机质含量均显著高于CK，与CK相比增加了11.85%～53.09%，其中T5处理的有机质含量最高，为33.71 g/kg；土壤氮素的基础肥力通常用全氮含量来衡量，有机肥替代化肥后土壤全氮含量变化趋势与有机质含量一致，均随有机肥替代比例的增大而增大，有机肥替代比例为100%时，全氮含量为2.72 g/kg，显著高于其他处理；有机肥替代化肥后，土壤全磷和速效磷含量均随有机肥替代比例的增加而减小，CK显著高于其他处理；有机肥替代化肥对全钾、碱解氮、速效钾和pH的影响均不显著。

表2 有机肥替代化肥对土壤养分含量的影响

2.2 有机肥替代化肥对甘蓝产量和产值的影响

由表3可知，与CK相比，T1、T2和T3处理，甘蓝单球重、小区生物产量、小区商品产量及干物质量均呈增加趋势，分别提高了2.04%～6.09%(P>0.05)、3.96%～9.33%(P>0.05)、2.61%～11.60%(P<0.05)、3.50%～5.81%(P<0.05)，其中T3处理的有机肥替代比例最佳，增长幅度均达到最大值；与CK相比，T4和T5处理甘蓝单球重、小区生物产量、小区商品产量及干物质量均呈降低趋势，分别减少了16.91%～18.80%(P<0.05)、4.45%～5.70%(P>0.05)、4.87%～11.46%(P>0.05)、0.38%～1.14%(P>0.05)；有机肥替代化肥对各处理经济系数影响不显著；有机肥替代化肥大幅度增加了肥料投入，对净收益影响显著，T3处理下经济效益最高，显著高于CK、T1、T4和T5处理。

表3 有机肥替代化肥对甘蓝产量和产值的影响

2.3 有机肥替代化肥对甘蓝农艺性状的影响

表4为有机肥替代化肥甘蓝农艺性状表现。T2、T3和T4处理球高和球径与CK相比差异不显著，但均呈现上升趋势，分别增加1.15%～5.43%、1.94%～10.62%，T5处理球高和球径显著低于CK；随着有机肥替代比例的提高，中心柱长逐渐降低，T3、T4和T5处理显著低于CK、T1和T2处理；增施有机肥显著提高叶球紧实度，T3处理叶球紧实度最高，为0.525 g/cm3，其次为T4处理，叶球紧实度为0.507 g/cm3，其余处理均在0.5 g/cm3以下；有机肥替代化肥对帮叶比无显著影响。有机肥替代化肥能显著增加叶球紧实度，减少中心柱长。

表4 有机肥替代化肥对甘蓝农艺性状的影响

2.4 有机肥替代化肥对甘蓝品质的影响

有机肥替代化肥对甘蓝品质的影响如表5所示。随着有机肥替代比例逐渐提高，甘蓝中硝酸盐含量逐渐降低，分别降低了2.28%、7.27%、8.10%、25.42%和40.70%。有机肥替代化肥显著增加甘蓝Vc含量，不同替代比例下各处理Vc含量较CK分别增加了7.06%、15.56%、13.40%、22.66%、22.08%；增施有机肥对游离氨基酸和可溶性糖的含量影响较小；随着有机肥替代比例的增加，可溶性蛋白含量逐渐增加，相比CK增加了20.95%～80.95%。增施有机肥显著提升Vc和可溶性蛋白含量，显著降低硝酸盐含量，对游离氨基酸和可溶性糖的含量影响不大。

表5 有机肥替代化肥对甘蓝品质的影响

3 讨论与结论

(1)作物生长的物质基础是土壤，土壤理化性质的好坏直接决定了作物的生长发育，影响产量的高低和品质的优劣[19]。青海省东部农业区土壤类型为栗钙土，pH高、土壤黏性大、易板结,转化和供应养分均较慢。增施有机肥后，有机质含量最高为33.71 g/kg，与CK相比增加了53.09%，全氮含量最高为2.72 g/kg，与CK相比增加了36.68%，显著提升土壤有机质和全氮含量，改善了土壤的理化性质。这与鲁洪娟等[20]的研究结果一致

(2)本试验中，有机肥替代比例在20%～60%时，甘蓝单球重、小区生物产量、小区商品产量及干物质量呈增加趋势，其中T3处理的增长幅度均达到最大值；有机肥替代比例为60%和80%时，叶球紧实度分别为0.525、0.507 g/cm3；有机肥替代比例在40%～100%时，各处理的中心柱长分别为球高的0.47、0.44、0.46、0.47倍。赵有为等[21]认为叶球紧实度在0.5 g/cm3以上，中心柱长不超过球高的0.5倍，帮叶比不超过30%的甘蓝为优质甘蓝，本研究均达到以上要求，这说明甘蓝生产中配施有机肥能改善甘蓝的农艺性状。

(3)有机肥替代化肥对甘蓝品质影响显著，与CK相比，T1、T2、T3、T4和T5处理的硝酸盐含量降低了2.28%～40.70%，Vc含量增加了7.06%～22.08%；可溶性蛋白含量增加了20.95%～80.95%。总体来看，增施有机肥有助于甘蓝品质的改善。