塑料大棚栽培下有机无机配施对大白菜产量、品质及土壤肥力的影响

徐丽萍

摘要：针对设施蔬菜生产中因氮肥施用过量引起的蔬菜品质降低问题，在南京市塑料大棚中通过田间小区试验研究有机肥氮不同比例替代化肥氮对大白菜生长及土壤肥力的影响。试验处理包括CK（不施肥）、100% CF（只施用化肥）、80% CF+20% OM（以有机肥氮替代20%化肥氮）、70% CF+30% OM（以有机肥氮替代30%化肥氮）、60% CF+40% OM（以有机肥氮替代40%化肥氮）。研究结果表明，80% CF+20% OM处理的大白菜生物量、产量和商品果率都高于其他处理，但差异不显著。相比100% CF处理，80% CF+20% OM处理显著提高了大白菜氨基酸含量，而3种有机肥替代化肥处理显著降低了大白菜可溶性糖含量;60% CF+40% OM显著提高了大白菜有机酸含量，70% CF+30% OM和60% CF+40% OM处理显著降低了大白菜硝酸盐含量;70% CF+30% OM和60% CF+40% OM处理显著降低了大白菜氮含量，60% CF+40% OM处理显著降低了大白菜钾含量;80% CF+20% OM处理显著提高了土壤电导率。说明相比100%化肥处理，在设施大白菜栽培中施用有机肥替代20%～40%的化肥氮在稳产下可改善大白菜品质。

关键词：大白菜;有机无机配施;产量;品质;养分吸收;土壤化学性状

氮是影响蔬菜生长和产量形成的首要因素，对蔬菜品质也有重要的影响。然而，我国设施蔬菜施肥存在氮肥施用过量及其结构不合理等问题[1]，导致蔬菜品质降低，如蔬菜中硝酸盐积累过量、口感变差等，严重影响我国设施蔬菜产业的可持续发展[2]。大量研究表明，以有机肥氮替代部分化肥氮在稳产甚至增产下可提高蔬菜品质。罗佳等研究了等氮条件下有机肥不同替代比例对生菜产量和品质的影响，结果发现，有机肥替代40%化肥氮时可保持生菜产量稳定，同时提高生菜的可溶性糖含量和可溶性蛋白含量[3]。张宇等研究发现，以有机肥氮替代25%化肥氮在稳产下可降低大蒜的硝酸盐含量，提高可溶性糖含量，改善大蒜品质[4]。赵征宇等研究发现有机肥氮替代化肥氮比例为40%可促进土壤氮素矿化，增加番茄产量[5]。汤桂容等采用田间小区试验研究猪粪有机肥替代化肥氮对白菜和莴苣产量及品质的影响，发现猪粪有机肥氮替代20%化肥氮在增产前提下还可提高蔬菜中维生素C和可溶性糖含量，同时降低硝酸盐含量，显著改善蔬菜的品质[6]。刘丽鹃等在等氮条件下研究有机肥替代化肥氮对青菜产量和品质的影响，结果发现，有机肥替代化肥降低了青菜产量及其硝酸盐含量，但是提高了维生素C、蛋白质和可溶性糖含量[7]。综上可知，施用有机肥氮替代部分化肥氮可有效提高蔬菜品质，然而，目前关于设施大白菜生产中的相关研究较少，尤其是关于有机肥提高蔬菜品质的机理尚不清楚。

南京市郊区是我国大白菜生产的重要区域之一，常年向南京市区供应大白菜。然而，过量施肥等导致该地区大白菜品质逐渐降低，为解决这一问题，本试验在南京市六合区塑料大棚大白菜栽培中研究有机肥氮替代化肥氮不同比例对大白菜品质、养分吸收及土壤化学性状的影响，并通过相关性分析初步了解有机肥提高蔬菜品质的机理，为南京市设施大白菜生产建立合理的绿色施肥模式提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试大白菜品种为改良青杂三号。

试验地点位于江苏省农业科学院六合动物科学基地（南京市六合区竹镇镇）。竹镇镇气候为温带季风气候，年降水量914.6 mm，平均气温 15.6 ℃。小区试验田土壤为马肝土，土壤pH值56，有机质含量11.8 g/kg，总氮含量0.9 g/kg，硝态氮含量 23.7 mg/kg，有效磷含量51.4 mg/kg，速效钾含量374.0 mg/kg。

供试肥料包括猪粪稻草有机肥，尿素（N 46%）、过磷酸钙（P2O5 12%）、硫酸钾（K2O 50%）。

1.2 试验设计

试验共设5个处理：处理1，空白对照（CK），不施肥;处理2，100%化肥氮（100% CF），只施用化肥;处理3，80%化肥氮+20%有机肥氮（80% CF+20% OM）;处理4，70%化肥氮+30%有机肥氮（70% CF+30% OM）;处理5，60%化肥氮+40%有机肥氮（60% CF+40% OM）。处理2、处理3、处理4、处理5的总氮量一致。所有施肥处理的氮肥基追比为4.5 ∶ 5.5，所有处理的磷钾肥一次性基施，各處理化肥养分施用量具体见表1。追肥采用条施，微喷浇水。每个处理3个小区，随机区组排列。试验小区面积4.6 m×3.8 m=17.48 m2。每个小区共栽7行大白菜，株距50 cm，行距60 cm。

2018年10月1日按试验设计施基肥，10月9日移栽，7月10日追施分蘖肥，11月12日追肥，除施肥不同外，各处理其余田间管理均一致。2019年1月4日收获。

1.3 测定指标及方法

1.3.1 植株样品采集及测定 大白菜收获后每小区采集植株样后，取部分鲜样进行品质测定，其余称鲜质量，然后在105 ℃下杀青30 min，于60 ℃持续烘干，称质量。植株烘干样品粉碎后用硫酸-过氧化氢法消煮后用Smartchem全自动化学分析仪测定氮和磷含量[10]，用火焰光度计测定钾含量[11]。

1.3.2 大白菜品质测定 可溶性糖含量采用蒽酮比色法测定;维生素C含量采用2，6-二氯靛酚滴定法测定;硝酸盐含量采用紫外比色法测定;有机酸含量采用中和滴定法测定;氨基酸含量采用茚三酮比色法测定。

1.3.3 化肥氮的利用效率 氮肥回收率=（施氮区地上部吸氮量-空白区地上部吸氮量）/化肥施氮量×100%;

氮肥农学利用率=（施氮区产量-空白区产量）/化肥施氮量;

氮肥生理利用率=（施氮区产量-空白区产量）/（施氮区地上部吸氮量-空白区地上部吸氮量）。

1.3.4 土壤样品采集及测定 大白菜收获后每个小区采集3个土壤样品，采样深度为15～20 cm，每个样品均为多点混合，剔除植物残根，自然条件下风干。在实验室测定土壤pH值、电导率、硝态氮含量、有效磷含量和速效钾含量。取过1 mm筛的风干土样10 g，加超纯水50 mL，振荡5 min，静置 30 min 后测定pH值和电导率;风干土样过1 mm筛后采用KCl浸提-酚二磺酸比色法测定硝态氮含量;风干土样过1 mm筛后采用NaHCO3浸提-钼蓝比色法测定有效磷含量[8];风干土样过1 mm筛后采用醋酸铵浸提-火焰光度法测定速效钾含量[9]。

1.4 数据分析

用SPSS 22.0进行数据统计分析，采用单因素方差分析比较不同处理间差异显著性。产量与其他指标相关性分析采用Pearson相关系数分析法。

2 结果与分析

2.1 大白菜生物量及产量

从表2可以看出，80% CF+20% OM处理的大白菜生物量、产量和商品果率都高于其他施肥处理，但差异不显著。此外，通过对化肥氮和有机肥氮施用量与生物量、产量和商品果率分别进行相关性分析，发现化肥氮施用量与生物量、产量和商品果率均呈极显著正相关。

2.2 大白菜品质分析

从表3可以看出，相比100%化肥处理，80% CF+20% OM处理显著增加了大白菜氨基酸含量，而3种有机肥替代化肥处理显著降低了大白菜可溶性糖含量。相比100% CF处理，60% CF+40% OM显著增加了大白菜有机酸含量，70% CF+30% OM和60% CF+40% OM处理显著降低了大白菜硝酸盐含量。此外，通过对化肥氮和有机肥氮施用量与大白菜品质指标进行相关性分析发现，可溶性糖含量与有机肥氮施用量呈显著负相关（r=-0.568）;维生素C含量与化肥氮呈极显著负相关（r=-0.694），与有机肥氮施用量呈显著负相关（r=-0.633）;硝酸盐含量与化肥氮施用量呈显著正相关（R=0.532）。

2.3 大白菜氮磷钾养分吸收量及利用效率

2.3.1 大白菜氮磷钾养分吸收情况 从图1可以看出，相比100%CF处理，70% CF+30% OM和60% CF+40% OM处理显著降低了大白菜氮含量，60% CF+40% OM处理显著降低了大白菜钾含量。图2可以发现，80% CF+20% OM处理的氮磷钾养分累积量高于其他处理，但差异不显著。

2.3.2 大白菜的氮素利用情况 从表4可以发现，3个有机肥氮替代化肥氮处理的氮肥回收率高于100%化肥处理，但差异不显著。3个有机肥氮替代化肥氮处理的氮肥农学利用率显著高于100%CF处理，其中70% CF+30% OM处理最高。70% CF+30% OM和60% CF+40% OM处理的氮肥生理利用率显著高于100%CF处理。

2.4 土壤化学性状

从表5可以发现，相比100%CF处理，其他施肥处理提高了土壤电导率，且80% CF+20% OM处理显著提高。各施肥处理间的土壤pH值、硝态氮含量、有效磷含量和速效钾含量差异不显著。此外，通过对化肥氮和有机肥氮施用量与土壤化学性状进行相关性分析发现，土壤硝态氮含量与化肥氮和有机肥氮施用量均呈显著正相关（r分别为0552、0.521），土壤有效磷含量与有机肥氮施用量呈显著正相关（r=0.579）。

2.5 相关性分析

本试验发现，大白菜养分含量、品质及土壤化学性状对大白菜生物量和产量具有显著的影响作用。从表6可以看出，大白菜的生物量和产量与维生素C含量都呈极显著负相关，r分别为 -0.752、-0.698，与植株全氮含量及土壤硝态氮含量均呈极显著正相关，与植株全钾含量及土壤电导率均呈显著正相关。

从表6还发现，大白菜可溶性糖含量与土壤硝态氮含量呈显著负相关。此外，大白菜植株全氮含量与全磷、全钾含量，全磷含量与全钾含量呈极显著正相关，而全氮含量与土壤硝态氮含量呈显著正相关。

3 讨论与讨论

本研究结果发现，与100%化肥相比，施用有机肥氮在替代20%～40%化肥氮条件下可保持大白菜稳产，这说明在化肥减施20%条件下施用有机肥可满足大白菜生长所需。有研究认为，有机无机肥料配合施用时，化肥氮可满足作物前期生长所需氮素，而在后期由于有机肥中氮素的释放延后效应，且施用有机肥可提高土壤对氮素的固持，从而可满足大白菜后期生长所需。然而，很多研究认为施用有机肥氮替代化肥氮比例30%～40%条件下可显著提高蔬菜产量[8，12]，本研究中与100%化肥相比，有机肥氮替代化肥氮处理未显著提高大白菜产量可能是因为本试验区域的土壤肥力偏低。

本研究结果发现，有机肥氮替代化肥氮的不同比例对大白菜品质的影响作用也不同。有机肥氮在替代20%化肥氮下可顯著提高大白菜氨基酸含量，而有机肥氮在替代40%下不仅显著提高大白菜有机酸含量，还显著降低大白菜硝酸盐含量，这主要是因为化肥氮的减施。大量研究已证明过量施用化肥氮可提高蔬菜中硝酸盐含量[5，7]，本研究通过相关性分析也发现化肥氮施用量与大白菜硝酸盐含量呈显著正相关。有研究表明，化肥氮尤其是尿素和硝态氮形态的氮肥可提高土壤中硝态氮含量，从而增加蔬菜对硝态氮的吸收积累[9]。有研究认为， 施用有机肥替代化肥氮可通过降低土壤硝酸盐含量而降低蔬菜中硝酸盐含量[10]。王立河等在日光温室黄瓜栽培中研究了不同形态氮肥对黄瓜及土壤硝态氮含量的影响，发现施用有机肥氮替代部分化肥氮可通过减少土壤硝态氮含量而降低黄瓜果实中的硝态氮含量[11]。侯迷红等认为，土壤中硝态氮与铵态氮比例对白菜中的维生素C、有机酸和硝酸盐含量有显著的影响[13]。有机肥中的氮主要为有机氮，进入土壤后经微生物逐渐降解为无机氮，且主要以铵态氮形式存在。本研究中施用有机肥处理未显著降低土壤硝态氮含量。有研究发现，影响蔬菜硝酸盐含量的因素除了土壤硝酸盐含量外，还与蔬菜体内的硝酸还原酶活性有关，当蔬菜硝酸盐的吸收量大于还原同化量时，会导致硝酸盐在蔬菜体内积累[14]。由此可见，本研究中施用有机肥可能是降低了大白菜内硝酸还原酶活性，从而降低了大白菜中的硝酸盐含量。大多研究认为施用有机肥可提高蔬菜可溶性糖含量，而本研究中施用有机肥氮替代化肥氮处理均降低了大白菜可溶性糖含量，通过相关性分析发现大白菜可溶性糖含量与土壤硝态氮含量呈显著负相关，这说明在本试验条件下土壤硝态氮含量是影响大白菜可溶性糖的主要因素。

本研究结果表明，相比100%化肥处理，施用有机肥氮替代20%～40%化肥氮均可显著提高大白菜的氮肥农学利用率。一方面是因为在化肥氮减施条件下施用有机肥可通过提高土壤对氮肥的固持能力而减少氮素的损失[15-16]，另一方面是因为施用有机肥可通过增加土壤微生物数量促进有机氮的矿化，从而满足蔬菜生长的所需氮素，促进蔬菜生长[17]。

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