化肥不同减量比例对白菜、甘蓝产量和肥料利用率的影响

耿川雄，张 茜，朱红业，鲁 耀，陈拾华，尹艳琼，刘发伦，李春慧，段宗颜*

(1.云南省农业科学院农业环境资源研究所，云南 昆明 650205；2.通海县植保植检站，云南 通海 652700； 3.通海县经济作物工作站，云南 通海 652700)

【研究意义】中国蔬菜种植面积约占农作物总播种面积的12.5 %[1]，露地蔬菜在蔬菜产业中占有重要生产地位。云南省具有独特的气候资源和地形特征，大部分地区夏秋季蔬菜种植均为露地种植。长期以来大肆的投入化肥，以追求产量的提升。尽管这一目标实现了，但导致作物品质下降，农田生态环境破坏等一系列负面影响[2]。在蔬菜连续种植区域尤为突出，由于作物种植模式单一、土壤复种指数高、化学肥料投入量大、忽视有机肥料的施用，致使土壤出现了盐渍化、板结的现象，加剧了土壤质量的退化。【前人研究进展】有研究结果表示，等养分 (氮) 投入条件下，有机无机肥料的配比施用有提高作物产量，改善土壤的作用[3-5]。腐熟充分的畜禽粪便是商品有机肥的优质肥源，据估计，中国每年至少可以产生20亿吨畜禽粪便[6]。【本研究切入点】本文以大白菜和结球甘蓝2种十字花科蔬菜品种为对象，开展替代部分化肥，对蔬菜农艺性状、产量、以及肥料利用率和偏生产力的影响，对实现化肥减量和蔬菜品质提升的双重目标，满足蔬菜种植区农业经济可持续发展的要求，具有理论依据和生产实践指导意义。【拟解决的关键问题】以这些畜禽粪便腐为原料制成的商品有机肥替代部分化肥施用到农田，既可以缓解有机废弃物对环境的压力又能对治化学肥料的过量使用的问题[7-8]。开展有机肥替代部分化肥对露地蔬菜生长和肥料利用率的影响研究具有重大意义。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地点位于云南省的中南部玉溪市通海县秀山乡镇大树村，位于北纬24°07′、东经102°44′，海拔高度1808 m，气候属中亚热带湿润高原凉冬季风气候，年平均气温15.6 ℃，年平均降雨量875 mm，但主要集中在5-10月，11月至第2年4月为旱季，平均日照2226.3 h，日照率为50 %。年平均湿度73 %，年平均无霜期262 d。

1.2 供试材料

试验作物为大白菜(品种为大地519)和甘蓝(品种为云绿1317)。供试土壤的基本理化性状见表1。

表1 土壤的基本理化性状

1.3 试验设计

两种蔬菜分别设置不施肥对照(CK)、只施化肥常规处理(0 %有机肥)、有机无机肥配比2∶8(20 %有机肥)、3∶7(30 %有机肥)、4∶6(40 %有机肥)、5∶5(50 %有机肥)共6个处理，3次重复，36个小区，小区面积为1.5 m×10 m。大白菜、甘蓝种植规格和密度均为行距 28 cm×株距28 cm，定植数为82 500株·hm-2。2019年4月28日施用底肥，5月2日分别移栽大白菜和甘蓝，5月16日第1次追肥，5月30日第2次追肥。6月13日大白菜测产采收，6月24日甘蓝测产。供试肥料有商品有机肥、尿素(N 46 %)、复合肥15-15-15、复合肥24-6-10、硫酸钾(K2O 50 %)。各处理和施肥量如表2～3所示。

表2 大白菜各处理肥料种类和施肥量

1.4 田间调查、采样与分析

1.4.1 田间调查 小区分采样区和留产区，结合作物生长发育及关键施肥期，分别在苗-莲座期、膨大期和采摘期，分别调查叶片展开度、形状个头(球高、球宽)、整齐度，测定叶绿素含量(SPAD值)等生物指标。

1.4.2 样品采集与分析 采用5点“S” 型混合法，采集基础土壤样品1 kg左右，带回实验室风干后测定土壤pH及有机质、有效氮、磷、钾。待蔬菜成熟采收时，在每个小区的留产区，随机采集待测植株样品，均匀选取植株样品，进行烘干后称重测定干物质累积量，及全氮、全磷和全钾含量，计算氮、磷、钾吸收累积量和养分利用效率。

表3 甘蓝各处理肥料种类和施肥量

1.5 数据分析

采用 Microsoft Excel 2016 进行数据整理，采用DPS 7.5软件进行方差分析，LSD 法进行显著性检验(α=0.05)。

2 结果与分析

2.1 大白菜结果分析

2.1.1 不同施肥对大白菜的植物学性状的影响 从表4可见，不同施肥处理对大白菜各植物学性状影响不同。就株高而言，处理B1～B5大白菜的株高较处理B0 (CK)均有显著提高，以处理B3和处理B5为优。叶绿素和株高有相似的规律，其中以处理B3和处理B5叶绿素提高程度最大。除处理B4与处理B1相差不大外，其余处理较处理B1的叶绿素含量均有所提高。处理B3和处理B5的叶片展开度最大，分别为45.6和50.2 cm，显著大于只施化肥的处理；其次为处理B2。综合看，处理B5和处理B3比处理B0 (CK)在株高、叶绿素、叶片展开度等植物学性状上均有显著的提高。比只施化肥的处理B1也有不同程度的提高，但未达显著差异。

表4 不同施肥处理对大白菜植物学性状的影响

2.1.2 不同施肥对大白菜的产量的影响 由表5可知，不同的施肥处理对大白菜的产量影响也有较大的不同，以处理B2、处理B3的产量最高，均在117 t·hm-2以上，和处理B1及处理B0(CK)产量均达到显著性差异。处理B1的大白菜产量为102.7 t·hm-2，显著低于处理B2、处理B3、处理B5。有机肥不同比例替代化肥比只施化肥白菜产量上有明显优势。处理B0(CK)下产量最低，为61.5 t·hm-2。相比不同处理的商品产量，B3处理的优势显著高于其他处理，商品产量高达94.7 t·hm-2，较处理B0(CK)商品产量增幅为112.8 %，较处理B1的商品产量增加了14.5 %。

表5 不同施肥处理对大白菜产量的影响

在有机肥替代30 %化肥被的基础上随着替代比例的增加，大白菜的商品产量显示出逐渐降低的趋势。处理B1和处理B3的经济系数均为0.81，显著高于其他处理，处理B0(CK)、处理B2、处理B4经济系数相差不大，在0.72～0.73，处理B5大白菜经济系数最小，为0.63。

2.1.3 不同施肥对大白菜的养分吸收和肥料利用率的影响 如表6所示，不同施肥处理下的，大白菜氮素吸收量各有差异；各施肥处理和农民常规施肥处理与处理B0 (CK)相比，均能显著提高大白菜氮素的吸收量，处理B2和处理B3的氮素吸收量优势比较明显，较处理B0(CK)分别高出261.8和249.9 t·hm-2。处理B2的大白菜氮素吸收量较处理B5均显著增加。不同施肥处理下，大白菜磷素吸收量与氮素规律相同，磷素吸收量最大为处理B2，磷素吸收量比农民常规施肥处理B1均有提高。除对照处理B0(CK)外，不同施肥处理间大白菜钾素的吸收量有差异但未达显著。

表6 不同施肥处理对大白菜养分吸收量和肥料利用率的影响

大白菜的N肥利用率以处理B2和处理B3较高，均高于常规处理B1，但处理B4、处理B5的N肥利用率低于处理B1，有机肥替代化肥的比例若超过30 %后表现劣势。P肥和K肥利用率均有相似规律。有机肥部分替代化肥，可降低化肥用量，增加N、P、K肥的利用率。

2.2 甘蓝结果分析

2.2.1 不同施肥对甘蓝的植物学性状的影响 由表7可见，不同施肥处理下，甘蓝植物学性状影响不同。各处理间甘蓝叶绿素含量不同但差异不大，值在65～70。叶绿素含量以处理G4最高，显著高于处理G1以及处理G0(CK)，分别高出14.3 %，28 %。G3处理仅次于G4处理。叶纵球茎以，处理G1和处理G2值最大，各处理间差异不大；紧实度最高的是处理G3，显著高于其他处理，达0.64，表现出良好的商品性。较处理G1高出14.2 %，除处理G3和和处理G0(CK)外，其他各施肥处理下的甘蓝紧实度差异较小，紧实度最低的是空白处理G0(CK)，为0.47。综合看，处理G3较其他处理优势明显。

表7 不同施肥处理对甘蓝植物学性状的影响

2.2.2 不同施肥对甘蓝产量的影响 如表8所示，处理G0(CK)甘蓝产量最低为63.2 t·hm-2，处理G3产量最高为87.3 t·hm-2，处理G2、处理G3的甘蓝产量都高于处理G1，其中G3处理与其他处理差异显著。处理G4和处理G5的甘蓝产量显著低于处理G1，处理G3的甘蓝的商品产量最高，显著高于其他处理，对照处理的甘蓝商品产量显著低于其他处理，为最低；G3处理下甘蓝经济系数最高，其余各处理间经济系数略有差异，但都不显著。处理G2和处理G3的增产均为正值，较处理G1具备增产效果，处理G4、处理G5的增产均为负值，产量低于处理G1，但差异不显著；G3处理增幅最大，达到7.3 %。

表8 不同施肥处理对甘蓝产量的影响

2.2.3 不同施肥对甘蓝的养分吸收和肥料利用率的影响 如表9所示，各处理和空白处理均能显著提高甘蓝氮素的吸收量，处理G3下氮素吸收量优势比较明显，较处理G0(CK)高出141.2 kg·hm-2。处理G4和处理G5的甘蓝氮素吸收量显著低于处理G3，其余各施肥处理间差异不显著。不同施肥处理下，甘蓝磷素吸收量最大为处理G3，显著高于G1和G2。除处理G3外，甘蓝磷素吸收量随着有机肥替代化肥比例的增加而呈现降低趋势。处理G3的甘蓝的钾吸收量最高且显著高于其他处理，其他处理甘蓝对钾素的吸收量差异不显著，钾素吸收量均在310～340 kg·hm-2。

表9 不同施肥处理对甘蓝养分吸收量和肥料利用率的影响

各施肥处理之间甘蓝的N肥利用率以处理G3最高，与处理G1差异不显著。P肥利用率以处理G3最高，与处理G1差异不显著。除处理G3外，甘蓝磷肥利用率随着有机肥替代化肥比例的增加而呈现降低趋势。K肥利用率以G3处理最高，与处理G1差异不显著。其余各处理钾肥利用率均无显著差异，钾肥利用率从高到低排序为处理G2 >处理 G5>处理G4。

3 讨 论

3.1 有机无机配施对大白菜、甘蓝农艺性状和生物量的影响

蔬菜栽培是高投入、高产出的集约化农业生产，连续过量施用化学肥料会破坏农田的生态平衡[9]。作物的生长发育离不开氮磷钾三大必需营养元素。化肥施用可以高效快速为植物提供生长所必需的矿质养分，但长期大量施用使土壤盐碱化、加重红壤酸化等不良影响[10]。有机肥除提供速效养分，因含有大量的有机质可以在微生物的作用下释放缓效养分，可以储备有机养分和无机养分，并且调控土壤养分的释放速率，提高作物对氮磷钾的吸收利用，影响作物生长产量[11]。通过试验常规施肥处理和有机肥替代部分化肥处理对大白菜和甘蓝的农艺性状和产量均比空白对照有显著性提升作用，基于土壤基础养分供应难以保证蔬菜生长的品质和产量。刘洪江、张晶等[12-13]研究认为有机无机肥不同比例配施可以通过增加单位面积的穗数和穗粒数从而提高水稻产量。前人研究表明，有机无机配施比例在一定的阈值范围内对作物生长有促进作用，但超过一定的搭配比例增产作用会大大降低甚至出现负效应[14-16]，本研究和前人研究结果具有较为一致的结论。从试验结果来看，以有机肥替代30 %化肥施肥处理下为最优，此时大白菜和甘蓝具备最佳的商品特性和产量产出。随着有机肥替代比例的增加，比单施化肥增产提质作用会逐渐降低，甚至在株高、叶绿素含量不如只施化肥处理。这种规律在甘蓝上表现更为明显，在有机肥替代化肥比例超过30 %后，和单施化肥比，甘蓝的产量出现负增长。因此确定有机肥替代化肥的合理比例，对保证蔬菜的产量和商品性状。

3.2 有机无机配施对大白菜、甘蓝肥料利用率和偏生产力的影响

肥料利用率会受到诸多因素的影响，如：肥料种类、施肥方式、施肥部位以及土壤理化性状等。合理施肥能够促进植物对肥料养分的吸收，降低养分的损失，提高肥料的利用效率，对改善土壤肥力和农田生态环境具有积极意义[17-19]。前人研究显示用有机磷替代30 %的无机磷，磷肥的农学利用效率会显著提高[20]，张玉平等研究有机肥部分替代化肥可以降低菜田土壤中氮素、磷素的损失在30 %的替代比例下，氮磷的损失量最小，对菜田水土保持最为有利[21-22]。郁洁[23]在小麦中的研究报道中显示，等氮条件下有机肥氮替代化肥氮比例在25 %时，小麦产量和氮肥利用率最高。研究显示对于白菜有机肥替代20 %化肥的处理，有着最高的养分吸收量和肥料利用率，且比单施化肥综合利用率提高23.3 %，肥料偏生产力平均提高了14.6 %。有机肥替代30 %化肥施用情况下，甘蓝肥料偏生产力和对肥料的利用率均是最高的，相比单施化肥分别平均提高了7.3 %和21.1 %。前人研究也有类似结果，实施有机肥替代化肥比例科学、合理，不仅可以降低化肥的用量，并可以实现作物的提质增产。

4 结 论

与单施化肥相比，有机肥替代部分化肥有利于提高大白菜和甘蓝的产量和农艺性状，有机肥替代化肥的比例在20 %、30 %下，可以提高作物的产量、品质以及肥料利用率，40 %、50 %情况下，由于养分供应不足，作物则出现减产，品质降低等现象。

与单施化肥相比，有机肥替代部分化肥提高了大白菜和甘蓝对氮磷钾的养分吸收量和肥料的利用效率，有机肥替代30 %化肥的情况下作物养分利用效率是最高的，但有机肥替代比例增加利用率随之降低。