石灰氮处理土壤及缓释肥配施生物有机肥对韭菜生长和产量的影响

马红艳 何志学 颉建明* 张 婧 张潇丹 马 宁 黎小斌，2

（1 甘肃农业大学园艺学院，甘肃兰州 730070；2 武山县蔬菜研究所，甘肃天水 741000）

近年来，随着人民生活水平的提高和对健康生活的追求，消费者对日常食用蔬菜的品质、口感以及安全性的要求也日益严格。韭菜（Allium tuberosumRottl.ex Spr.）是广受大众喜爱的蔬菜和调味品，属百合科葱属多年生宿根性草本植物，含有丰富的营养物质，如矿物质、胡萝卜素和维生素，且具有一定的药用价值（张明 等，2016；翟莹 等，2019）。

施肥是保证作物生长、养分需求和提高其产量的物质基础（赵亚南 等，2017；柏琼芝 等，2019），但近年来生产者为追求经济最大化而过量施用化肥，导致产品品质恶化、环境污染、土壤养分失衡和肥力下降等一系列问题，因此，农业生产中调整和优化施肥结构尤为重要（王宁 等，2020）。为了保障农业的可持续发展，社会倡导“化肥零增长”“绿色农业”和“有机肥替代化肥”等行动，既有利于作物保质增产，提高生产力，又有利于保护生态环境，减轻资源环境压力（黄炎忠 等，2019）。缓释肥是一类通过减缓肥料养分在土壤中的转化过程和释放速率，来满足肥料养分释放与作物需求同步，实现高产高效的肥料（Davidson & Frank，2012；许仙菊 等，2016）。研究表明施用缓释肥不仅有利于油菜（麻井彪 等，2020）、甘蔗（梁阗 等，2020）等作物生长，提高产量和品质，还减少了肥料投入和施肥次数，降低了劳动力成本（Yakindra et al.，2015）。生物有机肥是由一种功能微生物菌群与有机肥结合而成的新型、安全、高效肥料，该肥料不仅可以使作物根系周围微生物大量繁殖，提高土壤肥力，促进作物生长；同时也能发挥自生固氮或联合固氮作用，改善土壤理化性状，增加土壤向作物提供营养的能力。因此化肥配施生物有机肥是实现减少化肥用量、作物增产、控制环境恶化的有效措施（张雪艳 等，2013；Gu et al.，2015；陈香碧 等，2020；邱尧 等，2020）。有研究表明生物有机肥替代化肥能保证芥蓝（李海达 等，2014）、番茄（刘秋梅 等，2017）、黄瓜（李小萌 等，2020）等作物高产、稳产，改善土壤理化性状，有利于土壤可持续利用。石灰氮（CaCN2）为高效的土壤消毒剂，分解产物氰胺具有消毒、灭虫防病的功效，其有效期为3～4 个月，可以减少农药的施用量，还具有改良土壤结构、改善作物品质、缓解连作障碍等功效（李宝聚 等，2005）。本试验以甘肃省武山县塑料大棚多层覆盖的越冬韭菜为试材，研究用缓释肥替代普通化肥，化肥生物有机肥配施及石灰氮土壤处理对韭菜生长生理、品质及产量的影响，以期为大棚韭菜越冬生产提供科学合理的施肥方案。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2019 年5 月至2020 年4 月在甘肃省武山县清池韭菜核心示范区进行。该区属于温带大陆半湿润季风气候，年平均气温10.3 ℃，无霜期195 d，年平均日照2 331 h，年降水量350～500 mm。试验地土壤为砂质土壤，地势平坦，土壤有机质含量18.98 g·kg-1，碱解氮57.87 mg·kg-1，速效磷63.7 mg·kg-1，速效钾170.6 mg·kg-1，pH 7.52，EC 值202 μS·cm-1。

1.2 试验材料

供试韭菜品种为韭神F1，河南省扶沟县种苗研究所培育，该品种具有株丛直立、生长迅速和产量高的特点。

供试肥料：生物有机肥由甘肃绿能瑞奇生物技术有限公司提供，其有效活菌数≥0.2 亿CFU ·g-1，有机质含量≥40%，水分含量≤30%，N +P2O5+K2O ≥5%；缓释肥由湖北鄂中生态工程股份有限公司提供，N∶P2O5∶K2O 为30∶5∶5，总养分含量≥40%；石灰氮由宁夏祥美农业科技有限公司提供，氰氨化钙含量≥50%；普通化肥为尿素（N ≥46%）、硫酸钾（K2O ≥51%）、过磷酸钙（P2O5≥12%）。

1.3 试验设计

试验设置3 种石灰氮土壤处理及缓释肥配施生物有机肥模式，6 月15 日定植时剪去韭苗须根前端，留根3～5 cm，按行距30 cm、穴距10 cm 定植。

模式Ⅰ：以当地韭菜生产常规施肥为对照（CK）。通过对当地韭菜进行试验与调研，韭菜全生育期施肥量N、P2O5、K2O 分别为68.5、56.0、15.1 kg ·（667 m2）-1，即N、P2O5、K2O 总用量为139.6 kg ·（667 m2）-1，于定植前25 d（5 月20 日）普施鸡粪7 m3·（667 m2）-1并耕翻。

模式Ⅱ：50 kg ·（667 m2）-1石灰氮消毒+70.3 kg ·（667 m2）-1缓 释 肥+200 kg ·（667 m2）-1生物有机肥（T1），于定植前25 d 施入7 m3·（667 m2）-1鸡粪及50 kg ·（667 m2）-1石灰氮进行深翻，扣棚覆膜。定植后使用缓释肥配施生物有机肥替代普通化肥进行追肥，用过磷酸钙和硫酸钾补充不足的磷钾肥。

模式Ⅲ：50 kg ·（667 m2）-1石灰氮消毒+70.3 kg ·（667 m2）-1缓释肥+400 kg ·（667 m2）-1生物有机肥（T2），其他同模式Ⅱ。

通过近3 年试验记录及调研，韭菜目标产量为3 000 kg ·（667 m2）-1，全生育期施肥量为纯氮68.5 kg ·（667 m2）-1，五氧化二磷56.0 kg ·（667 m2）-1，氧化钾15.1 kg ·（667 m2）-1。模式Ⅱ、Ⅲ化肥施用量根据目标产量和平衡施肥法计算，养根期和扣棚生产期分别按照每生产1 000 kg 韭菜需吸收N 2.46 kg ·（667 m2）-1，P2O50.86 kg ·（667 m2）-1，K2O 1.72 kg ·（667 m2）-1，氮磷钾的利用率分别为35%、20%和50%计算施肥量。确定养根期和生产期分别需N、P2O5、K2O 21.1、10.3、12.9 kg ·（667 m2）-1。即模式Ⅱ、Ⅲ较模式Ⅰ总养分减少36.5%（其中，N减施38.4%、P2O5减施53.9%，K2O 增施36.4%）。模式Ⅱ、Ⅲ分别于养根期7 月2 日、7 月21 日、9月15 日施用肥料总用量的25%、15%、10%，扣棚时（11 月17 日）一次性施入剩余50%的肥料。于2020年1月17日、2月10日和2月28日分别收割3 刀韭菜。本试验采用随机区组设计，3 次重复，每小区面积为30 m2，设置保护行，各处理其他田间管理措施均一致。具体施肥量见表1。

表1 试验各处理的肥料配比及施肥量 kg ·（667 m2）-1

1.4 测定指标与方法

1.4.1 生长生理指标的测定 采收第1 刀韭菜时各处理随机选取9 穴韭菜，株高（韭菜茎基部至生长点的高度）和叶长（假茎以上叶片长度）使用卷尺分别测定（翟莹 等，2019）；茎粗（茎部最粗处直径）和叶宽（最宽叶片的宽度）使用游标卡尺测定。取叶片中间部位混合，采用磺胺比色法测定叶片硝酸还原酶（NR）活性（张瑛 等，2019），采用丙酮浸提法测定叶片叶绿素含量（邱念伟 等，2016）。

1.4.2 产量和品质测定 韭菜达到采收标准后，分别于2020 年1 月17 日、2 月10 日和2 月28 日收割3 刀韭菜并测产。收割第1 刀时每小区随机选取9 穴韭菜进行营养品质的测定。采用2，6-二氯酚靛钠染色法测定VC 含量，蒽酮法测定可溶性糖含量（季延海 等，2015），考马斯亮蓝G-250 染色法测定可溶性蛋白含量（赵满兴 等，2019），硫酸水杨酸法测定硝酸盐含量（宁宇 等，2019）。

1.5 数据处理与统计分析

利用Microsoft Excel 2016 软件处理数据和作图，用SPSS 22.0 软件对数据进行单因素方差分析，并运用Duncan’s 检验法对显著性差异（P＜0.05）进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同施肥模式对韭菜生长的影响

如表2 所示，缓释肥替代普通化肥、化肥生物肥配施、石灰氮土壤处理可显著影响韭菜生长。与对照相比，T1、T2处理的韭菜株高、茎粗、叶长和叶宽增加幅度分别为7.02%～12.46%、3.26%～9.36%、6.55%～12.12%和16.70%～20.00%，其中以配施400 kg ·（667 m2）-1生物有机肥的T2 处理效果较好，与对照的差异均达到显著水平。

表2 不同施肥模式对韭菜生长的影响

2.2 不同施肥模式对韭菜生理特性的影响

由表3 可知，缓释肥配施生物有机肥及石灰氮土壤处理显著提高了韭菜叶片NR 活性。与对照相比，T1、T2 处理分别提高22.69%和23.26%，表明配施200～400 kg ·（667 m2）-1生物有机肥促进了植株对氮素的吸收和利用。

表3 不同施肥模式对韭菜生理特性的影响

不同施肥模式对韭菜叶片光合色素含量具有不同程度的影响（表3）。T1、T2 处理的叶绿素a 含量与对照相比提高了36.36%、52.73%，叶绿素总量与对照相比提高了21.69%、34.94%，均与对照差异显著。T2 处理的韭菜叶片叶绿素b、类胡萝卜素含量最高，显著高于对照，分别较对照提高了33.33%、26.67%。

2.3 不同施肥模式对韭菜品质的影响

由表4 可知，T1、T2 处理的韭菜叶片可溶性糖含量和VC 含量显著高于对照，可溶性糖含量较对照分别提高11.40%、13.97%，VC 含量分别提高27.27%、40.91%。T2 处理的韭菜叶片可溶性蛋白含量显著高于对照和T1 处理，较对照、T1 处理分别提高4.37%、4.37%。T1、T2 处理的韭菜叶片硝酸盐含量显著低于对照，较对照分别降低8.79%、10.93%，表明石灰氮土壤处理及缓释肥配施生物有机肥可提高韭菜品质。

表4 不同施肥模式对韭菜品质的影响

2.4 不同施肥模式对韭菜产量的影响

表5 为不同施肥模式对韭菜产量的影响。各处理1～3 刀产量均为T2 ＞T1 ＞CK，与对照相比，T2 处理1～3 刀分别增产12.67%、16.07%、15.78%，T1 处理1～3 刀分别增产10.64%、8.89%、9.80%。T1、T2 处理的总产量显著高于对照，分别比对照增产9.78%、14.84%。

表5 不同施肥模式对韭菜产量的影响

2.5 不同施肥模式对韭菜经济效益的影响

不同施肥模式的韭菜产值、肥料投入和净收益都有所差异（表6）。其中，韭菜产值、净收益依次为T2 ＞T1 ＞CK，T1、T2 处理较对照的总产值分别提高9.86%、14.59%，净收益分别增长8.88%、12.37%。

表6 不同施肥模式对韭菜经济效益的影响

3 讨论

3.1 不同施肥模式对韭菜生长生理和产量的影响

科学合理的施肥不仅可以减少化肥施用量，还能促进蔬菜作物生长发育，提高产量。土壤中施入生物有机肥有利于土壤团粒结构的形成，有利于根系生长和养分的吸收（Yan & Gong，2010；Timilsena et al.，2015），前人在油菜（宋以玲 等，2018）、马铃薯（高怡安 等，2016）上的试验结果表明生物有机肥替代部分化肥有利于作物生长。缓释肥具有养分持续缓慢释放的特性（麻井彪 等，2020），可以满足作物不同时期的养分需求。研究表明，石灰氮消毒对黄瓜的生长具有一定的促进作用（陈良娣和张取仁，2019）。本试验结果显示，T1、T2 处理较常规施肥的对照株高、茎粗、叶长、产量都有所提高，表明石灰氮消毒及缓释肥配施生物有机肥能促进韭菜生长，提高产量，与王哲昕等（2014）、陈良娣和张取仁（2019）的研究结果一致。其原因可能是石灰氮的施用改善了土壤结构（李宝聚 等，2005），缓释肥配施生物有机肥养分释放期长，满足了韭菜生长对养分的需求，促进了作物生长，从而提高了产量。

光合色素是光合作用的基础，合理施肥可以促进作物根系生长发育，有利于根系从土壤中吸收营养元素（杨芳芳 等，2019），促进光合色素的合成和光合作用的进行，增加有机物的积累（张迎春等，2020），化肥减量配施生物有机肥可提高油菜叶片内光合色素含量，进而提高油菜的光合性能以及吸收营养物质和水分的能力，促进碳水化合物的合成和转运（宋以玲 等，2018）。朱亚等（2018）研究表明，施用缓释肥可显著提高烟草植株叶片的叶绿素含量，增强光合作用。有研究表明土壤中加入秸秆和石灰氮亦可显著提高草莓叶片的光合色素含量，增强光合作用（王素素 等，2019）。本试验结果显示，土壤中施入石灰氮、缓释肥和生物有机肥的施肥模式可以提高韭菜叶片叶绿素和类胡萝卜素的含量，促进光合作用。

硝酸还原酶作为硝态氮还原过程中的限速酶，可以反映作物的碳氮代谢能力，配施生物有机肥，增加了养分投入量，可促进水稻碳氮代谢水平和同化能力的提高，有利于物质的积累（邱尧 等，2020）。徐大兵等（2018）研究表明，有机肥替代部分化肥可降低生菜、普通白菜硝酸盐含量。本试验中，石灰氮消毒及缓释肥配施生物有机肥处理因增加了养分投入量，促进了韭菜碳氮代谢水平和同化能力，较常规施肥的对照硝酸还原酶活性显著提高，硝酸盐含量显著降低，与前人的研究结果一致。究其原因可能是该施肥模式提高了作物根际营养，刺激了作物的生长发育。

3.2 不同施肥模式对韭菜品质的影响

VC、可溶性糖、可溶性蛋白含量等是影响蔬菜品质的重要指标。研究表明，减少化肥施用量和配施生物有机肥可增加普通白菜VC、可溶性糖、可溶性蛋白含量，提高作物品质（谢志坚 等，2019）。付丽军等（2017）研究表明，生物有机肥能有效地改善土壤物理性质，增强透水透气性。李宝聚等（2005）研究表明，石灰氮有改良土壤结构、促进有机物腐熟、改善作物品质等特点。在本试验中石灰氮消毒及缓释肥配施生物有机肥处理较常规施肥的对照显著提高了可溶性糖含量，利于韭菜品质的提高。

可溶性蛋白含量是反映植物体氮代谢和生活力的重要指标，巩子毓等（2016）研究表明，生物有机肥的施用可显著提高黄瓜可溶性蛋白含量，本试验中石灰氮土壤处理及缓释肥配施生物有机肥的T2 处理较常规施肥的对照可显著提高韭菜可溶性蛋白含量，这也与王成等（2019）的研究结果相似。

本试验结果表明，石灰氮消毒、缓释肥配施生物有机肥处理可显著提高韭菜中VC 含量，这可能是由于生物有机肥肥效持久，土壤速效养分以及微量元素供给相对充足稳定，从而保证了作物营养生长的正常进行（赵满兴 等，2019）。梁玉芹等（2017）、王成等（2019）、张迎春等（2020）在番茄、韭菜、莴笋上的研究表明，化肥减量配施生物有机肥可有效提高作物品质，与本试验结果一致。

4 结论

多层覆盖塑料大棚越冬韭菜栽培时，采用50 kg ·（667 m2）-1石灰氮处理土壤，缓释肥70.3 kg ·（667 m2）-1替代普通化肥，配施200～400 kg ·（667 m2）-1生物有机肥的施肥模式可较常规施肥促进韭菜植株生长，提高产量，改善品质，减少化肥施用量。