羊粪有机肥施用量对沙地甘蓝生长和产量及土壤化学性质的影响

李 娟，韩 慧，常少刚，李 颖，王 竞，王 锐，孙 权

（宁夏大学农学院，银川750021）

结球甘蓝（Brassicaoleraceavar.capitata）是十字花科（Brassicaceae）芸薹属（Brassica）植物，为甘蓝变种，二年生草本植物，别名洋白菜、包菜、卷心菜等，属于叶类蔬菜，其耐寒性、抗病性、适应性强，具有较高的经济价值和营养价值［1-2］，是宁夏菜农重要的经济来源之一。甘蓝是喜肥作物，适宜在有机质丰富、保水保肥能力强的土壤中生长［3］。然而宁夏地处西北内陆，为典型的大陆性气候，干旱少雨，区内沙漠和沙化土壤面积占全区面积的18.73%，且沙化程度严重，是风沙土集中分布的区域之一［4］。风沙土质地粗，保水保肥性差，土壤有机质含量低，肥力不足，生产力低下［5］，不利于甘蓝生产的稳产增效。研究发现，合理施用有机肥能够全面补充土壤养分含量并提高养分的有效性，增强土壤保水保肥性能，改善土壤物理结构，可以持久平缓供给作物养分，有效改善其生长环境，显著促进作物生长发育，增加干物质积累，进而增加作物产量［6-9］。目前，在甘蓝生产上有机肥种类较多，其中羊粪是一种常见的微碱性、热性肥料，有机质含量较高，可达30%—40%，且氮钾含量均高于1%，肥效快，肥力足［10-11］，在瘠薄的风沙土中施入羊粪有机肥可以快速补充作物所需养分，培肥土壤。国内外研究多集中于比较不同有机肥对甘蓝生长、产量、养分吸收及土壤的影响［12-16］，然而因地理位置和栽培条件等不同，有机肥施用量存在较大差异。本试验研究不同羊粪有机肥施用量对甘蓝生长发育、产量及土壤化学性质的影响，旨在确定最适于宁夏风沙土区甘蓝种植的羊粪有机肥施用量，为风沙土培肥改良和可持续生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地在宁夏盐池县高沙窝工业园区（东经107°41′，北纬37°04′，海拔1 320 m），位于宁夏中部干旱带，干旱少雨，日照充足，年平均气温7.6℃。该地风多且大，气候干燥，降水量较少，年平均降水量为296.5 mm，蒸发量为降水量的5—7倍，有效积温为2 945℃左右，年日照时数为2 867.3 h，全年太阳辐射总量为140 J/cm2。

1.2 供试材料

供试作物为结球甘蓝，品种为‘京育1号’。供试肥料为羊粪有机肥，有机质45%，纯N 2.6%，P2O51.3%，K2O 1.1%。供试土壤为风沙土，砂壤，其0—20 cm表土基本化学性质为有机质0.48 g/kg，全氮0.08 g/kg，全磷 0.08 g/kg，碱解氮 13.76 mg/kg，有效磷 2.4 mg/kg，速效 钾 68.58 mg/kg，全 盐0.15 g/kg，pH 8.69。

1.3 试验设计

试验采用单因素多水平随机区组设计，共设5个施肥梯度处理，分别为3 t/hm2（T1）、6 t/hm2（T2）、9 t/hm2（T3）、12 t/hm2（T4）和15 t/hm2（T5）羊粪有机肥，同时设不施肥处理为对照（CK）。每处理 3个重复，共18个小区，小区面积12.6 m2，随机区组排列。羊粪有机肥基施，撒施后起垄，铺滴灌带，覆膜。甘蓝育苗后移栽，株距25 cm，行距30 cm，栽培密度133 400株/hm2。后期水肥管理所有处理完全一致，并分别于甘蓝莲座期和结球期人工除草各1次，采用药物喷施法进行病虫害防治。其他管理同大田。

1.4 取样方法

试验前采用五点取样法，采集基础土样。收获期每个小区采用五点取样法，采集根层土壤。在甘蓝每个生育期内，每小区分别采集甘蓝10株进行称重与烘干，计算单株平均干物质累积量。

1.5 测定指标与方法

1.5.1 甘蓝生长指标测定

每小区测量10株甘蓝叶片的长和宽，按系数法计算单株平均叶面积；叶绿素采用手持SPAD-502型仪器测定；鲜重与干重采用电子天平称量。

1.5.2 甘蓝产量测定

甘蓝成熟后各处理小区单独采收，以3次重复产量的平均值代表该处理的实际产量。

1.5.3 土壤养分测定

土壤pH采用PSH-3精密酸度计测定；土壤全盐采用DDS-11电导率仪测定；有机质采用重铬酸钾氧化-硫酸亚铁滴定法测定；土壤碱解氮采用碱解扩散法测定；土壤有效磷采用NaHCO3浸提，钼锑抗比色法测定；土壤速效钾采用醋酸铵-火焰光度计法测定；全氮采用凯氏消煮法测定；全磷采用HClO4-H2SO4消化，钼锑抗比色法测定［17］。

1.6 数据处理

试验数据使用SPSS 17.0和Excel 2003软件进行方差分析与数据处理。采用新复极差法进行显著性检验，P＜0.05为差异显著。

2 结果与分析

2.1 羊粪有机肥施用量对甘蓝生长指标的影响

2.1.1 羊粪有机肥施用量对甘蓝生育期叶面积的影响

由图1可知，随着生育期的推进，各处理甘蓝叶面积逐渐增大，增长速率均为先快后慢。与CK相比，羊粪有机肥可以显著促进甘蓝叶面积增长。甘蓝叶面积在苗期增长较为缓慢，羊粪有机肥施用量为12 t/hm2时达到最大值，为66.64 cm2/株，其次为15 t/hm2处理。苗期至莲座期，甘蓝叶面积迅速增长，羊粪有机肥施用量为12 t/hm2时达到最大值，且较苗期增大78.24%。结球期施入羊粪有机肥小于6 t/hm2时，由于低施用量羊粪有机肥后效不足，不同处理甘蓝叶面积变化不大；羊粪有机肥施用量为9—12 t/hm2时，叶面积显著增加；而羊粪有机肥施用量为15 t/hm2时，叶面积显著下降。表明施用适量羊粪有机肥即可满足甘蓝所需营养量，继续增加施用量，不仅增加生产成本，而且降低肥料利用率。

2.1.2 羊粪有机肥施用量对甘蓝生育期SPAD值的影响

SPAD是表征叶绿素相对含量的参数。由图2可知，随着甘蓝生育期的推进，SPAD值呈先快后慢的上升趋势。甘蓝在苗期与莲座期主要进行营养生长，生长迅速，但生长量小，SPAD值在各处理间无显著差异。结球期，羊粪有机肥施用量为12 t/hm2、15 t/hm2时甘蓝SPAD值较高，3 t/hm2处理SPAD值最小，与CK无显著差异。与羊粪有机肥施用量3 t/hm2相比，12 t/hm2和15 t/hm2处理的甘蓝SPAD值分别显著提高12.24%、11.60%。高施用量羊粪有机肥处理在甘蓝结球期显著提高SPAD值，促进叶绿素的合成，主要是由于有机肥释放肥效较为缓慢，前期无显著影响，而后期氮素释放较多，有助于提高SPAD值，促进甘蓝进行光合作用。

图1 羊粪有机肥不同施用量对甘蓝生育期叶面积的影响Fig.1 Effects of different application rates of sheep manure organic fertilizer on leaf area of cabbage in grow th period

图2 羊粪有机肥不同施用量对甘蓝生育期SPAD值的影响Fig.2 Effects of different app lication rates of sheep manure organic fertilizer on SPAD value of cabbage in grow th period

2.1.3 羊粪有机肥施用量对甘蓝生育期质量和鲜干比的影响

由图3可知，与CK相比，施入羊粪有机肥后，随着甘蓝生育进程的推进，鲜干比呈现明显的下降趋势，干物质累积量逐渐升高。苗期，羊粪有机肥施用量为12 t/hm2时，甘蓝鲜重达到最大值，为27.25 g/株，其次是15 t/hm2处理，3 t/hm2处理较小，各施肥处理均高于CK。莲座期，羊粪有机肥施用量为12 t/hm2时，鲜干比最小，其次是15 t/hm2处理，3 t/hm2处理生育前期生长快，植株含水率高，鲜干比高于CK。结球期，除CK外，羊粪有机肥施用量12 t/hm2处理的甘蓝鲜干比最小，为5.42，干物质累积效果较好，其次是15 t/hm2处理。高施用量羊粪有机肥情况下，甘蓝干物质累积效果不是最好，这是由于施入过量的有机肥使土壤养分浓度较大，根系吸收能力变弱，不利于干物质累积。

图3 羊粪有机肥不同施用量对甘蓝生育期质量和鲜干比的影响Fig.3 Effects of different application rates of sheep manure organic fertilizer on weight and fresh dry ratio of cabbage in grow th period

2.2 羊粪有机肥施用量对甘蓝产量及经济效益的影响

由表1可知，与CK相比，施入羊粪有机肥可显著提高甘蓝产量。其中，12 t/hm2处理的甘蓝产量最大（31.96 t/hm2），显著高于其他处理，较 3 t/hm2、6 t/hm2、9 t/hm2、15 t/hm2分别提高 91.61%、27.79%、27.79%、9.53%；其净收益也最高，为21 235.35元（人民币，下同）/hm2，其次为6 t/hm2处理，3 t/hm2处理的甘蓝产投比最大；而羊粪有机肥施用量为15 t/hm2时，产量有下降趋势。

表1 羊粪有机肥不同施用量对甘蓝产量及经济效益的影响Table 1 Effects of different app lication rates of sheep manure organic fertilizer on the econom ic benefits of cabbage

2.3 羊粪有机肥施用量对土壤化学性质的影响

由表2可知，施入羊粪有机肥可以显著提高土壤有机质含量，施用量为15 t/hm2时最大，较施用量3 t/hm2、6 t/hm2、9 t/hm2、12 t/hm2分别提高 119.40%、15.75%、44.12%、0.68%，与 12 t/hm2处理无显著差异。碱解氮、有效磷、速效钾含量均随着羊粪有机肥施用量的增加呈递增的趋势，在施用量15 t/hm2时达到最大，较CK分别提高92.13%、79.79%、100.98%，碱解氮含量在施用量为15 t/hm2与12 t/hm2处理间无显著差异。羊粪有机肥施用量增加，土壤全盐含量呈先增加后减少趋势，12 t/hm2处理最低，为0.18 g/kg，较CK降低5.26%；羊粪有机肥施用量为9 t/hm2时，土壤pH最低，其次是12 t/hm2处理，两处理间无显著差异，均低于CK。土壤全氮、全磷含量在羊粪有机肥施用量为15 t/hm2、12 t/hm2处理间均无显著差异，两处理显著高于其他施用量处理。

表2 羊粪有机肥不同施用量对土壤化学性质的影响Table 2 Effects of different application rates of sheep manure organic fertilizer on soil chem ical properties

3 结论与讨论

光合作用是作物生育期内最基本的生命活动［18］，植株叶片叶绿素的合成与分解，会影响光合效率［19］，而叶片是叶菜类作物进行光合作用的主要器官，增加叶面积，有利于合成有机化合物，促进干物质累积，进而为作物产量奠定基础。因此，叶面积的大小与叶绿素含量对于干物质累积与产量的提高具有重要的意义［20］。吕振宇等［21］研究表明，施入有机肥能够促进甘蓝生长发育，叶面积增长，与本研究结果相符。在甘蓝不同生育期内，羊粪有机肥均可促进叶面积增加，且随着施用量的增加，甘蓝叶面积总体呈先增加后减少的趋势，施用量为12 t/hm2时叶面积达到最大值，这可能是由于施用量在12 t/hm2时即可满足甘蓝生长所需最高养分，显著促进叶面积扩展。李梦梅等［22］研究表明，有机肥可以显著提高叶绿素含量，增强光合速率，增加植株产量。本研究中，施入羊粪有机肥可以提高SPAD值，进而促进叶绿素合成，这与李梦梅等研究结果一致。

农业生产活动中，产量是生产者追求的主要目标［1］。鲜干比可以反映植株根系对水分的吸收，进而反映干物质的积累量，而干物质的积累量与产量的最终形成有一定的相关性。本研究中，施入羊粪有机肥有利于甘蓝干物质积累、提高产量，当施用量为12 t/hm2时，效果最为显著。合理的施肥量可以保障作物正常生长发育，提高经济效益。万水霞等［23］研究表明，施入猪粪有机肥对甘蓝有明显的增产作用，随着猪粪施用量的增加，甘蓝产量逐渐增加，但施用量超过7.5 t/hm2时，产量反而呈下降趋势。本研究发现，随羊粪有机肥施用量的增加，产量呈上升趋势，当施用量超过12 t/hm2时，产量才呈现下降趋势，这可能是由于土壤类型与施用有机肥种类不同导致。显然，更加瘠薄的风沙土对有机肥施用量的耐受上限显著高于黄棕壤的猪粪有机肥。

施用有机肥料是农业生产中改良土壤和培肥地力的重要措施［24］。有机肥施入土壤后可有效改善土壤物理结构，降低容重，增加孔隙度，进而加速有机质大量累积［25］。在本研究中，施入羊粪有机肥显著提高了土壤有机质含量，当羊粪有机肥施用量为15 t/hm2时，有机质含量达到最高，其次是12 t/hm2处理。碱解氮、有效磷、速效钾是土壤中速效养分，为当季作物所能吸收利用的养分［6，26］。本研究中土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量随着羊粪有机肥施用量的增加均呈增加趋势，这是由于有机肥的施入一方面可以通过自身释放有效养分，另一方面可以提高土壤中微生物数量与酶活性，促进土壤中养分转化，提高其有效性。

综上，在风沙土上施入羊粪有机肥对甘蓝各生长指标、产量及土壤化学性质均有良好的效果。羊粪有机肥施用量为12 t/hm2时，甘蓝叶面积增长、叶绿素合成及干物质累积效果最好，同时可以显著提高土壤有机质及速效养分含量，改善土壤环境，且产量与净收益最高，为最佳施肥量。