增值硝酸磷肥在设施生菜上的应用效果研究

孟品品，关小敏，韩冬芳，陈贵有，方 进，王宗抗

（1. 深圳市芭田生态工程股份有限公司，广东 深圳 518052；2. 深圳市碧有科技有限公司，广东 深圳 518104；3. 贵州芭田生态工程有限公司，贵州 瓮安 550400）

蔬菜是我国种植业中仅次于粮食的第二大类农作物，设施蔬菜作为其重要的板块，已发展成农民收入的新增长点和产业转型的新亮点［1］。据统计，2016年我国设施蔬菜种植面积为391.5万hm2，产量为2.52 亿t，占蔬菜总产量的30.5%［2］。由于设施蔬菜生产给农民带来较高的经济效益，土地利用强度和复种指数非常高，N、P2O5和K2O平均施用量分别是各自推荐量的1.9、5.4、1.6 倍［3］，过度施肥或不合理施肥现象严重，导致设施蔬菜连作障碍问题日益凸显，出现了诸如土壤团粒结构被破坏，土壤酸化板结、透气性降低，土壤养分失调等问题，最终导致农产品产量和品质安全堪忧［4］，严重制约着设施蔬菜产业的健康、高效和可持续发展。

硝酸磷肥是优质磷复肥品种，既具有速效的硝态氮与水溶性磷，又具有肥效持久的铵态氮与枸溶性磷，氮磷比例合理，非常符合蔬菜营养需求［5-6］。据中国植物营养与肥料学会2019 年调研分析，我国硝酸磷肥的市场容量将超过3 000万t/a，可以替代磷铵800万t/a，每年可减少磷石膏排放2 000万t、硫黄消耗400万t［7］。据统计，目前已有的硝酸磷肥应用研究大多集中于小麦［8］、玉米［9］、西瓜［10］、马铃薯［11］等北方大田作物上，在南方设施蔬菜栽培条件下研究较少，所选用的硝酸磷肥也仅具备营养补给功能，盲目施用仍可能会出现连作障碍问题。因此，在设施蔬菜上高效施用硝酸磷肥并改善土壤质量方面的问题亟待解决。

本研究采用作物营养平衡施肥理论和改土培肥理论，研究增值硝酸磷肥对设施生菜生长发育和土壤理化性质的影响，探究增值硝酸磷肥减肥增效新施肥模式，为设施蔬菜产业减肥生产提供有效的技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验时间、地点

田间试验在深圳市光明农场进行。试验地属亚热带海洋性气候，年平均气温22.4 ℃，年均降雨量1 933.3 mm，年均日照2 120.5 h，太阳能年辐射量5 225 MJ/m2。供试土壤为赤红壤，w（有机质）16.6 g/kg，w（碱解氮）110.68 mg/kg，w（速效磷）80.71 mg/kg，w（速效钾） 122.26 mg/kg，pH 4.62。于2019年3月4日播种育苗，3月19日移栽，4月28日收获。

1.2 试验材料

供试作物品种为意大利耐抽薹生菜，种子购于深圳市光明区楼村种子市场。供试肥料：常规硝酸磷肥26-17-0（N-P2O5-K2O），楼村农资市场购得；增值硝酸磷肥26-17-0（0.6%功能助剂（硝基腐植酸与聚丙烯酰胺（PAM）质量比为0.5 ∶1.0）+0.5%生物酵素（w（有机质）≥65%）），深圳市芭田生态工程股份有限公司提供。

1.3 试验方法与设计

试验在光明农场5年镀锌钢管拱形薄膜大棚内进行，所选地块地势平坦、肥力均匀、具有代表性。试验共设5 个处理，处理1，不施肥（记为CK，下同）；处理2，施用常规硝酸磷肥26-17-0（记为NPF，下同）；处理3，施用增值硝酸磷肥26-17-0（记为OIF，下同）；处理4，在处理2 的基础上减量20%施用常规硝酸磷肥（记为80%NPF，下同）；处理5，在处理3的基础上减量20%施用增值硝酸磷肥（记为80%OIF，下同）。每个处理3次重复，随机区组排列，小区面积10.0 m×1.2 m，行距25 cm，株距20 cm，种植密度为每667 m213 339株。各施肥处理在移栽缓苗后（3月25日）每667 m2统一施用苗肥30 kg，在4月3日、12日每667 m2分别追肥15、20 kg。各施肥处理每667 m2统一配施硫酸钾（w（K2O）52%）26 kg，分3次施用，移栽缓苗后施用50%，4 月3 日、12 日每667 m2各追施6.5 kg。各处理田间管理措施相同。

1.4 样品采集与测定方法

1.4.1 生菜生长指标测定

生菜移栽定植后，分别在苗期（4月2日）、发棵期（4 月11 日）、莲座期（4 月20 日）和收获期（4 月27 日）每小区随机选取长势均一的生菜8株，分别测量生菜的叶绿素SPAD、株高、叶宽、冠幅。其中叶绿素含量选择生长健壮的功能性叶片，用SPAD-502 Plus 手持便携式叶绿素仪测量；株高为地面到茎顶端的距离，用直尺测量；叶宽为第2 或第3 片功能性叶片宽度，用直尺测量；冠幅为植株顶端最大展开距离，用直尺测量。

1.4.2 生菜产量测定

每个小区随机选取8 株生菜，测定单株质量后，取平均值进行比较；各小区单独采收，单独称量计产，并进行统计分析；采用经济学原理计算纯收入、投资效率［12］。

1.4.3 生菜品质测定

每小区随机选取5株生菜作为植株样品，用自来水洗净，保存在4 ℃冰箱中用于测定植株维生素C、可溶性糖、可溶性蛋白质、硝酸盐含量。其中维生素C含量测定采用2，6-二氯酚靛酚法［13］；可溶性糖含量测定采用蒽酮比色法［14］；可溶性蛋白质含量测定采用考马斯亮蓝比色法［14］；硝酸盐含量测定采用水杨酸-浓硫酸法［14］。

1.4.4 土壤理化性质测定

在生菜收获后，采用5点取样法在每小区取0 ～20 cm 土层土样，混合均匀，自然风干后研磨装袋，用于测定土壤理化性质。其中土壤pH 用pH计分析测试法（水浸提，水土质量比为5 ∶1）测定；土壤容重（田间自然垒结状态下单位容积土体（包括土粒和孔隙）的质量）［15］采用环刀法测定；土壤总孔隙度采用计算法求得；土壤团粒结构占比采用约尔得法测定；土壤有机质含量采用重铬酸钾容量法测定；碱解氮含量采用碱解扩散法测定；速效磷含量采用碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法测定；速效钾含量采用火焰光度法测定［16］。

1.5 数据统计分析

试验数据采用Excel 2010 软件进行整理并绘图，使用统计分析软件SPSS 19.0 进行方差分析，采用最小显著差数法（LSD）进行差异显著性检验（P=0.05）。

2 结果与分析

2.1 不同处理对设施生菜生长指标的影响

不同处理对设施生菜生长指标的影响见表1。

表1 不同处理对设施生菜生长指标的影响

由表1可以看出，在苗期，各施肥处理间设施生菜的叶绿素SPAD、株高、叶宽、冠幅均差异不显著，但随着生育期的推进，各处理间生长指标差异不断变大。

在发棵期生菜进入快速生长阶段，OIF处理设施生菜的叶绿素SPAD值、株高、叶宽、冠幅最高，且较80%NPF 处理差异显著；在莲座期和收获期，各处理生菜的叶绿素SPAD值、株高、叶宽、冠幅增长速度由快至慢，皆趋于平缓，其中OIF 处理最高，除株高外，其余指标较其他处理均差异显著。

与常规硝酸磷肥处理相比，80%常规硝酸磷肥处理各生长指标降幅明显，80%增值硝酸磷肥处理与之差异不显著，等量增值硝酸磷肥处理增益效果明显。因此，在设施生菜上施用增值硝酸磷肥具有较好的减肥增效作用。

2.2 不同处理对设施生菜产量的影响

不同处理对设施生菜单株质量及产量的影响见表2。

表2 不同处理对设施生菜单株质量和产量的影响

由表2 可知，与常规硝酸磷肥处理相比，80%常规硝酸磷肥处理生菜产量明显降低，而80%增值硝酸磷肥处理产量与常规硝酸磷肥处理差异不明显，等量增值硝酸磷肥处理单株质量和产量明显提高，达到增产的作用。因此，在设施生菜上施用增值硝酸磷肥具有减肥不减产，甚至增产的良好功效。

2.3 不同处理对设施生菜经济效益的影响

根据经济学原理对不同处理设施生菜经济效益进行分析，结果见表3。

由表3 可以看出，与NPF 处理相比，CK 处理667 m2收入减少2 113.57 元，80%NPF 处理667 m2收入减少681.21 元，OIF 处理667 m2增收1 247.26元，80%OIF 处理667 m2增收261.74 元；各处理投资效率排名从高到低依次为OIF ＞80%OIF ＞NPF ＞80%NPF ＞CK。因此，在设施生菜上施用增值硝酸磷肥可以达到减肥增收的效果。

表3 不同处理对设施生菜经济效益的影响

2.4 不同处理对设施生菜品质的影响

不同处理对设施生菜品质的影响见表4。

表4 不同处理对设施生菜品质的影响

由表4 可知，各施肥处理生菜维生素C、可溶性糖、可溶性蛋白质含量均较CK 处理有不同程度的提升。在维生素C方面，以OIF处理最高，较其他处理差异显著；其次为80%OIF 处理，较NPF 处理提高3.07%，较80%NPF 处理提高7.47%。在可溶性糖方面，以OIF 处理最高，较NPF 处理提高3.15%，80%OIF 处理较NPF 处理差异不显著。在可溶性蛋白质方面，以OIF处理最高，较NPF处理提高5.58%，较80%NPF 处理提高11.27%，较80%NPF处理差异显著。在硝酸盐方面，以NPF处理最高，其次为80%NPF 处理，两者差异不显著，OIF处理较NPF 处理降低10.36%，差异显著，80%OIF处理较NPF、80%NPF 处理分别降低13.15%、10.19%，差异显著。因此，施用增值硝酸磷肥可以明显改善设施生菜的品质，提高其商品性。

2.5 不同处理对土壤理化性质的影响

不同处理对土壤理化性质的影响见表5。

土壤板结的一个主要特征指标就是土壤容重较大，杨金玲等［17］研究发现，土壤容重达到1.4 g/cm3时根系生长受到限制，当土壤容重大于1.3 g/cm3时存在严重压实状态。由表5可知，OIF处理较NPF处理、80%NPF处理土壤容重分别降低8.82%、7.46%，差异显著。因此，施用增值硝酸磷肥会明显降低土壤容重，使土壤变为疏松状态（土壤容重＜1.3 g/cm3）。

表5 不同处理对土壤理化性状的影响

OIF 处理较NPF 处理、80%NPF 处理土壤总孔隙度分别提高5.10%、4.63%，差异显著；80%OIF处理较NPF、80%NPF 处理土壤总孔隙度分别提高3.96%、3.49%，差异显著。因此，施用增值硝酸磷肥会明显提高土壤总孔隙度。

OIF处理较NPF、80%NPF处理＞0.25 mm土壤团粒结构占比分别提高13.34%、12.79%，差异显著；80%OIF 处理较NPF、80%NPF 处理＞0.25 mm土壤团粒结构占比分别提高6.93%、6.41%，差异显著。因此，施用增值硝酸磷肥会明显提高土壤团粒结构占比。

不同施肥处理土壤pH均较CK处理有不同程度的提升，以OIF处理最高，较CK提升0.21，其次为80%OIF、NPF、80%NPF 处理，与OIF 处理均差异显著。与NPF处理相比，OIF处理pH提高2.78%。

与CK 处理相比，NPF 处理和80%NPF 处理土壤w（有机质）分别降低3.11%、1.24%，OIF 处理和80%OIF处理分别提高10.56%、6.21%。

OIF处理土壤w（碱解氮）、w（速效磷）、w（速效钾）均最高，较NPF处理分别提高8.44%、5.48%、1.36%。

综上所述，施用增值硝酸磷肥不仅能有效改善土壤pH，使其更接近适宜生菜生长的pH范围，还可以明显提升土壤有机质含量，培肥地力，同时使土壤中不易被利用的养分转化为可被吸收利用的养分，提高土壤中有效养分含量，促进作物生长发育。

3 讨论

3.1 增值硝酸磷肥可改善土壤物理性质

土壤容重和孔隙度是土壤重要的物理性质，土壤容重越小，孔隙度越大，土壤的通透性越好，更利于作物的生长发育［18］，大于0.25 mm水稳性团粒对土壤肥力也有非常重要的影响［19］。本研究结果表明，与常规硝酸磷肥相比，施用等量和减量20%增值硝酸磷肥会明显降低土壤容重，提高土壤孔隙度和团粒结构占比，改善土壤的透气性和结构性。其原因可能是注入的聚丙烯酰胺（PAM）是一种胶结物质，可以把小土粒黏在一起，形成较稳定的团粒结构［20］。此外，本研究将硝基腐植酸和PAM按质量比1 ∶2添加到硝酸磷肥中，经温变后很可能发生了接枝共聚反应，共聚物中的PAM 支链分布在腐植酸分子周围，并向外伸展，体积更大，捕捉土壤粒子的能力更强，更有利于土壤形成团粒，且当两种物质质量比为1 ∶2时，形成的土壤团粒粒径最大，含量最多［19］，其具体原因有待进一步试验研究。

3.2 增值硝酸磷肥可改善土壤化学性质，提高土壤肥力

本研究结果表明，增值硝酸磷肥可以显著提高土壤中碱解氮、速效磷含量，80%施用仍优于常规硝酸磷肥，对速效钾的影响不是十分明显。这是由于加入的PAM有巨大表面积和多孔结构，可以增强对土壤氮离子的吸附能力，减少其淋溶损失；硝基腐植酸结构中的羧基、酚羟基等官能团可以与磷酸根竞争土壤胶体表面的吸附位点，减少土壤对磷的吸附；生物酵素可以提高磷肥在土壤中的活性，促进磷在土壤中的迁移和扩散。PAM、硝基腐植酸、生物酵素三者协同增效，共同提高土壤肥力。

本研究发现，与对照相比，施用增值硝酸磷肥可将土壤pH 提升0.21，使其更接近适宜生菜生长的范围。这可能是由于增值硝酸磷肥中的生物酵素对土壤中钙、镁等阳离子起到螯合活化的作用，提高钙、镁有效性，改善土壤酸碱度；此外，林先贵等［21］研究发现腐植酸易与各种阳离子结合生成腐植酸盐，形成腐植酸-腐植酸盐相互转化的缓冲系统，调节和稳定土壤pH，这也可能是其原因之一。

增值硝酸磷肥可以明显提升土壤有机质含量，其原因可能是生物酵素和硝基腐植酸均属于有机类物质，不仅可以直接提高土壤有机质含量，还可以为土壤微生物提供易于利用的营养源，刺激土壤微生物的生长繁殖，增强土壤微生物的代谢、分泌功能，分解土壤中的动植物残体，间接增加了土壤有机质含量。

3.3 增值硝酸磷肥可提高设施生菜品质、产量以及经济效益

增值硝酸磷肥中含有有机类物质，可以为设施生菜生长提供多重营养，有利于生菜中糖分和蛋白质的累积，提高了作物的品质和商品性。

本研究结果表明，与常规硝酸磷肥相比，80%常规硝酸磷肥处理生菜各生长指标、单株质量及产量降幅明显，减产9.33%，667 m2收入减少681.21 元；80%增值硝酸磷肥处理增产3.02%， 667 m2增收261.74元；施用等量增值硝酸磷肥处理增益效果最优，增产16.32%，667 m2增收1 247.26元。

3.4 持续不断挖掘增值硝酸磷肥减肥增效潜力

本研究对增值硝酸磷肥在南方设施生菜上的应用效果已作初步验证，后期仍将持续在不同区域（尤其是北方主要设施蔬菜种植区，以山东寿光为例［22］）、作物以及土壤上进一步试验，摸索出增值硝酸磷肥减肥增效新施肥模式，为设施农业可持续发展提供参考依据。