肥料用量对有机菜心生长、品质及经济效益的影响

杨 娇 ，王 湛 ，马 丽 ，叶 林

（1.宁夏大学农学院，宁夏银川750021；2.国家农业智能装备工程技术研究中心，北京100097；3.南京农业大学农学院，江苏南京210095；4.吴忠市国家农业科技园区管理委员会，宁夏吴忠751100）

随着人们生活水平的提高以及对生态环境等 的重视，有机栽培进入了人们的视线。宁夏地处我国西北内陆地区，具有发展有机蔬菜独特的区域优势，其光照时间长，光照强，昼夜温差大，畜牧业发展历史悠久，且远离工业园区，无污染等，已成为内陆供港澳绿色有机蔬菜的重要基地，截至2015 年，有机菜心栽培面积已超过6 700 hm2[1]。

有机蔬菜生产中，常以施用有机肥为主，辅以生物质肥料或适当种植绿肥作物以培肥地力，但作物生产中仍表现为肥料缺乏，生产者常以持续提高肥料用量的方式来维持作物高产。然而，过量的有机肥添加反而降低了作物产量，且增加了肥料的浪费[2-3]，提高了生产成本[4]，降低了作物品质[5-6]，造成土壤次生盐渍化等[7-10]。近年来，高强度、集约化蔬菜栽培中，有机肥的用量越来越高，远超出当季作物的吸收量[6，9]，缺乏对菜心种植中肥料施加的科学指导，是当地菜农持续提高肥料投入的主要原因[1]。

本研究基于田间小区试验，研究有机肥不同施氮量下菜心产量、品质及经济效益的变化，以期为当地菜心的高效生产及科学施肥提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验区概况

试验在宁夏回族自治区吴忠市国家现代农业科技园区（106°14′30″E，37°32′23″N）进行，海拔1 130 m，该园区菜心有较大栽培面积，为供港有机蔬菜的重要生产基地。该区属温带半干旱半湿润季风气候，多年平均日照时数达3 000 h，气温6 ℃，无霜期176 d，降雨量184.6～273.5 mm，蒸发量2 000 mm。试验期间当年温度变化幅度大，为8.1～45.2 ℃，平均气温为 18.4 ℃。

试验区土壤类型为沙壤土，播前5 d 用梅花取样法取0～20 cm 土壤测定土壤基本理化性状，具体情况如表1 所示。

表1 土壤及有机肥基本理化性质

1.2 试验材料

供试作物为菜心，品种为青翠菜心（当地主栽品种）。试验用有机肥为腐熟羊粪，购自吴忠市孙家滩农业园区养殖场，其理化性质如表1 所示。

1.3 试验设计

试验于2017 年7 月22 日用播种机播种，当年8 月24 日统一收获。菜心播种株距15 cm，三叶一心时开始间苗，间苗后的平均株距为10 cm。试验共设5 个有机肥不同施氮量处理，分别为0（CK）、300、600、900、1 200 kg/hm2，每个处理 3 次重复，随机区组排列。试验小区面积为60 m2（10.0 m×6.0 m），小区与小区间设置50 cm 作为缓冲带，试验地约1 000 m2。其中，有机肥在菜心种植前2 d 以基肥的形式一次性均匀地撒入土壤表面，然后用微耕机翻入0～20 cm 土层。试验期间每天8：00 采用微喷的灌溉方式灌溉，灌溉量为10 mm/d（当地每天平均蒸发量的0.85）。各小区试验期间田间管理按常规方式进行。

1.4 测定项目及方法

在采收期各小区选取长势均匀一致的3 株菜心进行生长形态的测定，其中，株高由直尺测量（精度0.1 mm）；叶长、叶宽和薹粗由游标卡尺测量；叶片数为单株的全部绿叶数。选取的菜心洗净植株表面的灰尘后，地上和地下两部分分开均在105 ℃下杀青30 min，然后75 ℃恒温干燥至恒定质量，测定生物量。

菜心成熟时，每个小区随机选取2 m2（1 m×2 m）菜心用电子天平（精度0.01 g）进行计产，采收时于菜心基部3 片绿叶处切割，切口平整。将收获后的菜薹用于品质分析，其中，维生素C（Vc）采用2，6-二氯酚靛酚滴定法测定，硝酸盐含量采用硫酸- 水杨酸法测定。

1.5 数据处理与统计分析

数据采用Microsoft Excel 2013 进行整理，通过SPSS（PASW Statistics 18.0）统计分析软件进行方差分析，多重比较采用 Duncan 法（P＜0.05）。

式中，I为菜心净收益（元 /hm2）；Yb为菜心产量收益（菜心产量乘以蔬菜价格，单位为元/hm2）；Ct为全部费用投入（元/hm2），主要包括有机肥、劳动力和种子投入。菜心价格为中国蔬菜网（http：//www.vegnet.com.cn/）上2015 年的实际购买价格。

2 结果与分析

2.1 肥料用量对有机菜心生长的影响

由表2 可知，菜心各生长指标均随施肥量的增加呈先升高后降低的趋势，各生长指标均以有机肥施氮量900 kg/hm2最高，其中，株高、叶长和叶宽均显著高于其他施氮量处理，较有机肥施氨量600 kg/hm2处理分别提高了16.9%、22.7%和23.7%（P＜0.05），较1 200 kg/hm2有机肥施氮量处理分别提高了13.9%、19.4%和13.6%（P＜0.05）。表明有机菜心栽培中，一定范围内添加有机肥可促进菜心生长，但用量超过某一阈值后再添加有机肥反而起抑制作用。

表2 肥料用量对有机菜心生长的影响

2.2 肥料用量对有机菜心生物量的影响

干、鲜质量是作物健壮程度的标志。从表3 可以看出，菜心植株地上部和地下部的鲜、干质量均随有机肥施氮量的增加呈先增加后降低的变化趋势，900 kg/hm2施氮量处理最大，0 kg/hm2处理最小，各处理从大到小排序为900 kg/hm2＞1 200 kg/hm2＞600 kg/hm2＞300 kg/hm2＞0 kg/hm2，其中，900 kg/hm2处理的菜心地上鲜质量、地下鲜质量、地上干质量和地下干质量较其他处理分别提高了24.9%～127.1%、12.0%～225.8%、12.9%～97.4%、12.0%～64.7%（P＜0.05）。说明有机菜心栽培中，900 kg/hm2有机肥施氮量更有利于菜心的生长和干物质的积累。

表3 肥料用量对有机菜心生物量的影响

根系是作物生长所需养分的主要通道，根冠比可表征土壤养分状况，通常情况下，养分越丰富，根系生长越弱，根冠比小[11]。由表3 可知，随有机肥施氮量的提高，根冠比呈持续下降趋势。有机肥施氮量＜600 kg/hm2时，提高肥料用量菜心植株根冠比显著降低，当有机肥施氮量≥600 kg/hm2时，各处理根冠比间无显著差异。其可能是高量有机肥施用下土壤氮素养分含量高，养分不再是限制作物生长的关键因子所致。

2.3 肥料用量对有机菜心产量及经济效益的影响

农业生产的最终目标是作物产量和农户收益的最大化。由表4 可知，有机肥施氮量900 kg/hm2处理下菜心产量、产量收益和净收益均最高，且显著高于其他有机肥施氮量处理，为各处理中最佳的有机肥管理水平。有机肥施氮量1200 kg/hm2处理较600 kg/hm2有机肥施氮量处理的菜心产量和产量收益均显著提高（P＜0.05），但由于产量及产量收益的增幅远小于肥料的投入，因此，净收益反而明显降低（P＜0.05），不利于生产。表明适当的提高肥料用量具有显著的增产提效作用，但过量的肥料投入势必增加有机蔬菜生产成本，造成有机肥资源的浪费。

表4 肥料用量对有机菜心产量及经济效益的影响

2.4 肥料用量对有机菜心品质的影响

维生素C（Vc）是高效抗氧化剂，用来减轻抗坏血酸过氧化物酶的氧化应激，是人体不能合成但必需的物质；硝酸盐含量为评价蔬菜安全的指标。2个蔬菜品质指标常作为评价叶菜类作物品质优越的关键参数[12]。有机菜心收获时薹茎和叶片Vc 含量均随有机肥施氮量的增加呈持续升高趋势，当有机肥施氮量≥600 kg/hm2后，继续添加肥料对Vc 含量的提高无明显作用（表5）。各处理薹茎和叶片硝酸盐含量为310.95～398.51 mg/kg（表5），随有机肥施氮量的增加硝酸盐含量呈降低趋势，且处理间无显著差异，远低于国家对无公害蔬菜安全要求的标准。综上所述，≥600 kg/hm2有机肥施氮量下菜心的薹茎和叶片有较高的Vc 含量，且硝酸盐含量远低于国家安全标准（432.00 mg/g），蔬菜质量得到很好的保障。

表5 肥料用量对有机菜心品质的影响

3 结论与讨论

氮是植物生长必不可少的物质，是植物制造有机物质不可或缺的基础[13-14]。研究表明，适宜的氮素养分供应具有明显的促进作物生长、提高产量的效益[15]。但宁夏有机菜心栽培中，农户盲目的追求产量，过量的肥料施用导致肥料浪费，菜心生产成本增加，严重威胁着有机农业的可持续发展[16]。研究表明，明确不同生长环境中作物生长对肥料施用量的响应是科学施肥的基础和前提[17]。刘明等[18]研究表明，施用氮肥150、300 kg/hm2时，甘薯地上部干物质质量均明显高于不施氮处理。李强等[19]研究发现，氮肥的适当施用，能够促进玉米前期的营养生长。同时，刘晨等[20]也研究发现，高氮高钾肥模式处理下能够明显促进微型月季的株高、叶面积以及冠幅。本试验中，随有机肥施氮量的增加，菜心株高、叶片数、叶长、叶宽、薹粗和地上部鲜质量均呈先升高后降低的趋势，900 kg/hm2施氮量下各处理菜心生长指标均达到最大值，1 200 kg/hm2有机肥施氮量下各生长指标反而较900 kg/hm2施肥处理下降，其中，900 kg/hm2施肥处理下菜心株高、叶长和叶宽较其他施肥处理分别增加13.9%～94.9%、19.4%～52.7%和13.6%～55.4%（P＜0.05）。说明一定范围内添加有机肥可显著促进菜心生长，若肥料用量过高反而对菜心生长有抑制作用。

良好的作物形态决定着产量的高低。周丹等[21]研究发现，施用15 000 kg/hm2有机肥时，会使菜豆的形态指标、光合参数、生理指标以及产量显著增加。本试验条件下，菜心产量与各生长指标间的变化趋势一致，均随有机肥施氮量增加呈先升高后降低的变化趋势。这与李秧秧等[22]在小麦中的研究结果一致。孙占祥等[23]也研究发现，合理的施用有机肥有利于提高玉米产量。同时，王炎等[24]也研究表明，随着氮肥施用量的增加，甜荞产量呈先增后降的趋势。当氮肥用量达到一定数量后，产量则不随氮肥用量的提高而增加，甚至有所下降[25]。李邵等[26]研究发现，较高的土壤养分供给可提高植株叶片中的RuBP 羧化酶活性，进而提高光合潜力和生产潜力。本研究结果表明，随有机肥施氮量的增加，菜心叶片和薹茎的硝酸盐含量呈下降趋势。由此可见，有机菜心栽培中，适宜的有机肥施用量才是持续维持菜心高产高品质的途径，肥料施用量过高反而会降低菜心产量。

农民收益的最大化是农业生产的推动力。本试验表明，有机肥施氮量900 kg/hm2处理的菜心净收益最大，其次为600 kg/hm2有机肥施氮量处理；虽然有机肥施氮量1 200 kg/hm2的处理产量和产量收益均大于600 kg/hm2施氮量处理，但由于有机肥的过量施用蔬菜生产成本提高，抵消了产量增加带来的效益，因此，该施肥下栽培的收益下降，不利于生产。

综上所述，有机肥施氮量900 kg/hm2促进了菜心的株高、叶片数、叶长、叶宽、薹粗和地上部鲜质量，且提升了菜心叶片和薹茎的Vc 含量并降低了硝酸盐含量，提高了产量，最终增加了农民收益，可作为菜心生产中的最佳肥料用量。