化肥减量配施生物有机肥对松花菜养分吸收及产量的影响

李 菊，高程斐，马 宁，王舒亚，罗石磊，吕 剑，冯 致，胡琳莉，肖雪梅，2，郁继华，2

(1.甘肃农业大学 园艺学院，甘肃 兰州 730070；2.甘肃省干旱生境作物学重点实验室，甘肃 兰州 730070)

在蔬菜产业的快速发展过程中，农户为了获得高产，创造更大的经济效益，盲目地提高化肥的施用量，且多凭借经验粗放式施肥，而未根据作物需肥特性平衡施肥[1]，过度和不合理的施用化肥，导致肥料利用率降低，蔬菜品质下降，引起土壤板结、使土壤有效肥力和理化性状降低，同时也污染了生态环境[2-4]。因此，寻求合理的化肥减量替代技术，对减轻环境污染、保证蔬菜高产优质具有重要意义。

前人研究表明，化肥减量配施有机肥或生物有机肥是增加蔬菜产量，促进植株养分吸收与分配，提高产品品质和肥料利用率的有效措施[5-7]。如Ibukunoluwa等[8]在甘蓝试验中发现，增施有机肥可提高甘蓝产量和土壤有机质、氮、磷、钾等养分含量。同样，余高等[9]研究证实，生物有机肥替代50%的化肥是促进辣椒增产提质的有效措施之一。平衡施肥又称测土配方施肥，是以土壤和肥料田间试验为基础，根据蔬菜或作物的需肥规律、土壤供肥性能与肥料效应，在合理施用有机肥的前提下，提出氮、磷、钾及其他元素等养分的适宜施用比例[10]。在关于大葱、樱桃的研究中，平衡施肥可以增加作物产量，提高作物品质和肥料利用率[11-12]。近年来，生物有机肥配施与平衡施肥相结合的施肥措施也在一些作物上被应用。张迎春[13]对莴笋的研究发现，在常规施肥总量的基础上化肥减量20%，平衡施肥并配施6 000 kg/hm2生物有机肥，是实现莴笋养分高效管理、肥料合理利用的科学施肥方式。李杰等[14]研究了化肥减量配施生物有机肥对花椰菜产量、品质等影响。

兰州市榆中县因其独特的地理、气候条件，是高原夏菜的主产区。松花菜作为主要的高原夏菜之一，其2018年的种植面积已达0.67万hm2，成为当地农民脱贫增收的主产业，但在松花菜栽培过程中化肥过量及施用不合理现象尤为突出，关于松花菜平衡施肥的研究还未见报道，因此，本试验以力禾青梗100天松花菜为研究材料，设置化肥减量30%平衡施肥和配施不同量生物有机肥处理，研究不同施肥处理对松花菜养分吸收分配及产量的影响，以期为西北高原松花菜生产建立科学合理的施肥模式提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验地概况与材料

试验地位于兰州市榆中县清水驿乡稠泥河村高原夏菜种植基地(35°87′N，104°23′E)，该地区属于温带大陆性气候，四季分明，水热同季；平均海拔1 790 m，年平均气温6.6 ℃；年降水量300～400 mm，蒸发量1 343.1 mm，无霜期150 d左右。试验田土壤类型为黄绵土，0～20 cm耕层土壤有机质含量12.08 g/kg，全氮1.01 g/kg，全磷1.3 g/kg，全钾7.41 g/kg，碱解氮75.43 mg/kg，速效磷 97.66 mg/kg，速效钾 138.44 mg/kg，pH值7.85。

供试材料：松花菜(Brassicaoleraceavar.botrytisL.)品种为力禾青梗100天，中晚熟，植株生长势旺盛，梗枝青绿，花球洁白松大，耐寒性好，抗病高产。生物有机肥由甘肃绿能瑞奇生物技术有限公司制造，每克有效活菌数在0.2亿个以上，养分含量为N(1.60%)、P2O5(0.52%)、K2O(1.11%)，有机质含量40% 以上，腐植酸含量25% 以上。

1.2 试验设计

采用随机区组设计，共设6个处理：不施肥(CK1)、常规施肥(CK2)、化肥减量30%平衡施肥(T1)、化肥减量30%平衡施肥+3 000 kg/hm2生物有机肥(T2)、化肥减量30%平衡施肥+6 000 kg/hm2生物有机肥(T3)、化肥减量30%平衡施肥+12 000 kg/hm2生物有机肥(T4)，每个处理3个小区，小区面积为31.5 m2(4.5 m×7.0 m)。采用平畦覆膜大小行的栽培模式，三角形定植，株距60 cm，大行距60 cm，小行距50 cm。

松花菜种植采用一年两茬(早春茬和秋延茬)高效栽培模式，本试验为秋茬，2019年6月29日定植，2019年9月10日采收。生物有机肥于春季定植前一次性施入，并深翻混匀；试验中各平衡施肥处理肥料施用量及比例是基于土壤养分平衡法的理论，根据松花菜对养分的需求特性和土壤的供肥能力确定的。每生产1 000 kg松花菜需要N、P2O5、K2O分别为 5.1，1.1，4.8 kg，设定目标产量为3 300 kg，计算获得氮磷钾的施用量。与当地常规施肥量相比，化肥总量减少30%，其中N增施34.0%，P2O5减施82.4%，K2O减施23%。各处理具体施肥量如表1所示。

表1 不同处理施肥量Tab.1 Fertilization amounts under different treatments kg/hm2

1.3 测定指标及方法

分别于松花菜的幼苗期(定植后15 d)、莲座期(定植后30 d)、现蕾期(定植后56 d)、花球膨大期(定植后66 d)和成熟期(定植后71 d)5个生育时期取样。

1.3.1 植株形态 每小区随机选取5株松花菜，分别测定植株的株高、茎粗、叶片数、株幅，其中株高用钢卷尺测量从地面处至顶端生长点的距离；茎粗用游标卡尺测量根茎连结点向上1 cm处直径；叶片数统计植株上横径大于5 cm的叶片数目；株幅用钢卷尺测量植株展开最远的2片叶直径和与之垂直叶片的直径，计算其投影面积。

1.3.2 植株干物质及养分含量 每个小区随机选取3株松花菜，整株挖出，按根、茎、叶、花球将其分开，称量其鲜质量，然后置于烘箱105 ℃杀青 30 min，80 ℃烘至质量恒定，分别测定各器官的干质量。

采用H2SO4-H2O2湿氏消解法进行植株氮磷钾元素的前处理，全氮含量的测定采用凯氏定氮法，全磷含量采用钼锑抗比色法测定，全钾含量采用火焰光度计法测定[15]。

肥料利用率[16-17]计算公式如下：

氮(磷、钾)肥利用率(%)=(施肥区作物吸收氮(磷、钾)量-不施肥区作物吸收氮(磷、钾)量)/氮(磷、钾)肥投入量×100。

1.3.3 产量及其构成因素 待松花菜花球达到采收标准后，每小区选取20株，测生物产量与经济产量，再换算为每公顷产量；同时每个小区随机选取15株松花菜，分别测定花球横径、花球纵径、叶片数等指标。

1.4 数据处理与分析

所有试验数据采用SPSS 22.0进行单因素方差分析，并用Duncan′s新复极差法进行多重比较(P<0.05)，用Excel 2019进行数据统计和作图。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对松花菜生长的影响

从图1-A可以看出，随着生育期的延长，各处理的株高均表现为“S”形曲线增长速率；成熟期不同处理株高由大到小依次为CK2>T4>T2>T3>T1>CK1，CK2处理株高最高，达22.3 cm，说明化肥过量容易造成植株地上部徒长。图1-B展示了各生育期松花菜茎粗的变化，同样随生育期延长不断增加，成熟期达到最大；成熟期T3和T4处理的茎粗大于CK2，说明化肥减量30%配施生物有机肥可以促进短缩茎的增粗。由图1-C可知，松花菜的叶片数随着生育期的延长而增加，除莲座期外，不同处理各生育期叶片数差异不显著，成熟期表现出CK2叶片数最多。由于松花菜栽培过程中折叶护花的特殊措施，仅测定前3个时期的株幅(图1-D)，幼苗期和莲座期不同处理植株株幅均较小，T3处理株幅显著高于CK2；现蕾期各处理株幅急剧增加，T2、T3和T4处理株幅均高于CK2，T3处理显著提高10.5%。说明与常规施肥相比，化肥减量30%配施生物有机肥可以促进叶片开展，有利于光截获提高光合效能。

2.2 不同施肥处理对松花菜干物质及养分吸收分配的影响

2.2.1 不同施肥处理对松花菜干物质积累和分配的影响 由图2可知，不同施肥处理松花菜干物质积累趋势相似，干物质积累量随着生育期的推进不断增加。幼苗期、莲座期、现蕾期各施肥处理间差异不显著；到花球膨大期，T3处理的干物质积累显著高于CK2处理；成熟期各处理的干物质积累量均达到最大，T2、T3、T4积累量分别较CK2增加了0.5%，8.3%，7.2%，且T3、T4达到显著水平。从整体来看，T3、T4处理的干物质积累量在全生育期内一直处于较高水平，表明化肥配施适量生物有机肥有利于松花菜干物质的积累。

不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。图2-3同。The different lowercase letters show significant difference(P < 0.05).The same as Fig.2-3.

图2 不同施肥处理对松花菜干物质积累量的影响Fig.2 Effects of different fertilizer application rates on dry matter accumulation in cauliflower

由图3可知，松花菜在不同生育期各器官干物质积累分配随生长中心的转移而变化，幼苗期-莲座期以叶片生长为主，叶片干物质分配比例占80%以上；现蕾期后干物质分配方向改变，同化产物开始转向花球。幼苗期和莲座期不同处理干物质均主要分配到叶片中。现蕾期干物质积累开始向花球转移，花球的分配比例为1.6%～3.4%，T3、T4处理花球干物质分配比例较CK2增加。花球膨大期，花球的干物质分配比例达15.3%～19.6%，T3和T4处理花球干物质分配比例均高于CK2。成熟期，花球干物质分配比例达24.0%～28.6%，T1、T2、T3、T4处理较CK2处理相比，花球干物质分配比例分别增加2.5，4.3，4.6，3.0百分点。表明基于平衡施肥的化肥减量配施生物有机肥促进光合产物从营养器官向生殖器官转移，有利于产品器官的形成，增加产量。

图3 不同施肥处理对松花菜各器官干物质分配的影响Fig.3 Effects of different fertilization treatments on dry matter distribution in organs of cauliflower

2.2.2 不同施肥处理对松花菜生育期养分吸收积累和分配的影响 各施肥处理在不同生育期氮、磷、钾元素积累规律相似，均呈现为随生育期延长植株养分积累量增加(表2-4)。从养分积累总量看，配施生物有机肥促进养分积累，增加养分积累量；不同施肥处理氮素和磷素积累量在幼苗期就表现出显著性差异，而钾素积累量在花球膨大期表现出显著性差异。成熟期，与CK2处理相比，T2处理植株氮、磷、钾积累总量分别提高9.1%，3.1%，2.4%；T3处理植株氮、磷、钾积累总量分别提高19.7%，12.1%，11.2%；T4处理养分积累量分别提高19.1%，11.9%，10.9%。

幼苗期和莲座期植株氮、磷、钾养分主要积累于叶中；现蕾期养分积累量继续增加，花球积累量占比较小；花球膨大期，松花菜根、茎、叶中氮磷钾养分积累量均进一步增加，并开始明显向花球部位转移；成熟期养分各部位养分积累量达到最大，不同施肥处理间规律一致，各器官积累量均呈现为叶>花球>茎>根。从整体看，成熟期前，不同施肥处理根部氮素积累量无显著差异，成熟期T3和T4处理根部氮素积累量较CK2增加；T3、T4处理较CK2，显著促进幼苗期和莲座期叶部位氮素积累，莲座期积累量可显著提高28.2%；且成熟期配施生物有机肥处理花球部位氮素积累量均高于常规施肥处理。整体而言，前3个生育期内不同施肥处理根中磷素积累量均无明显差异，幼苗期叶片磷素积累量T3和T4处理显著高于CK2，莲座期仅T4处理叶片磷素积累量显著高于CK2，现蕾期叶片磷素开始向花球转运，各施肥处理间磷素积累量差异不显著；成熟期，T4处理根、茎部位磷素积累量显著增加，T3、T4花球中磷素积累量较CK2分别显著增加32.1%，22.7%。幼苗期和莲座期不同施肥处理对松花菜根、叶各器官钾素吸收积累无明显影响，且叶是主要分布部位。现蕾期，不同施肥处理各器官钾素积累量依次表现为叶>茎>根>花球；花球膨大期开始，各器官钾素积累量呈现出叶>花球>茎>根；成熟期，T3、T4处理花球部位钾素积累量显著高于CK2，分别增加30.6%，23.8%。

由表2-4中花球部位养分占比可以看出，相比常规施肥处理，化肥减量配施生物有机肥处理促进生育后期养分向花球部位的运输分配。成熟期，花球氮素分配比例由CK2的25.39%提高至28.02%，磷素占比由24.88%提高至28.99%，钾素占比由26.88%提高至31.57%。

表4 不同施肥处理对松花菜各器官钾素积累分配的影响Tab.4 Effects of different fertilization treatments on potassium accumulation and distribution in various organs of cauliflower

2.3 不同施肥处理对松花菜产量的影响

由表5可知，相比CK2，T1处理生物产量和经济产量均降低，经济产量下降3.8%；T2、T3、T4处理的经济产量均表现为显著增加，分别提高9.5%，11.3%，18.8%；各施肥处理经济系数以CK2处理最低，T3处理最高，比CK2增加4.9百分点；T1、T2、T3、T4处理花球纵横径较CK2均增大，最大增幅分别达11.5%，7.8%。表明化肥减量配施生物有机肥可以达到减施增产的效果。

表5 不同施肥处理对松花菜产量的影响Tab.5 Effects of different fertilization treatments on the yield and its components of cauliflower

2.4 不同施肥处理对松花菜种植肥料利用率的影响

从表6可以看出，合理施肥可以有效提高肥料利用率。T3、T4处理氮肥利用率较CK2分别提高3.0，2.7百分点；相比CK2处理，化肥减量处理磷肥利用率均提高，T1、T2、T3、T4处理的磷肥利用率分别是CK2处理的3.1，5.7，7.0，7.0倍；T2、T3、T4处理钾肥利用率较CK2处理分别提高14.2，29.9，29.4百分点。T3处理肥料利用率最高，氮肥利用率由CK2的28.8%提高到31.8%，磷肥利用率由3.7%提高到26.0%，钾肥利用率由43.5%提高到73.4%。

表6 不同施肥处理对肥料利用率的影响Tab.6 Effects of different fertilization treatments on fertilizer utilization rate %

3 讨论与结论

生育期氮、磷、钾等养分的供应是松花菜生长及产量的基础，而养分的吸收受水肥管理[18]、栽培模式[19]等多个因素影响。有研究表明，化肥平衡施肥并配施生物有机肥对作物生长发育、产量等产生积极的影响[20-21]。本研究发现，化肥减量30%平衡施肥并配施6 000 kg/hm2生物有机肥松花菜茎粗和株幅均显著高于常规施肥处理，且经济产量显著提高11.3%。此结果与前人研究相一致。邱尧等[22]发现，增施生物有机肥可以促进水稻的生长，增加产量。唐宇等[23]研究发现，化肥减量30%条件下配施生物有机肥番茄产量不降反增。

施肥影响植株干物质的积累与分配，合理的施肥措施可以促进植物的营养物质向生殖器官的分配[24]。朱代强[25]研究表明，与常规施肥相比，化肥减量20%配施6 000 kg/hm2生物有机肥有利于蒜苗假茎中干物质积累与分配。张朝轩[26]研究发现，氮磷钾优化配方施肥有利于青花菜生长和干物质积累。本试验同样发现，化肥减量30%平衡施肥和配施生物有机肥可有效促进松花菜干物质的积累，以及结球后期干物质向花球的运输，且以施用6 000 kg/hm2生物有机肥效果最为突出。

大量研究表明，合理施肥可以增加作物对氮、磷、钾养分的吸收积累，促进养分的合理分配[27-29]。本试验研究发现，化肥减量30%平衡施肥并配施生物有机肥促进松花菜对氮磷钾养分的吸收利用，利于养分向花球的转移分配，达到高产的目的，且以配施6 000 kg/hm2生物有机肥的处理效果最佳。而配施3 000 kg/hm2生物有机肥的处理效果不佳，可能由于化肥减量30%后配施生物有机肥量较少，土壤肥力降低造成。这与张迎春等[30]对莴笋研究试验中的结果相似，化肥减量30%配施3 000 kg/hm2生物有机肥时，莴笋叶片和根系中钾素积累量降低。配施12 000 kg/hm2生物有机肥处理养分吸收积累量略低于配施6 000 kg/hm2生物有机肥的处理，原因可能有2个：一是大量生物有机肥施入，土壤中微生物数量增多，出现微生物与作物竞争养分现象[31]；二是生物有机肥具有促进土壤养分释放的作用，土壤养分含量则随生物有机肥用量的增加而增加，养分含量过高则抑制作物对养分的吸收[32]。

肥料利用率是衡量施肥是否合理的重要指标。化肥平衡施肥配施生物有机肥是减少化肥用量和提高肥料利用率的重要途径[33-34]。本试验发现，化肥减量配施生物有机肥可明显提高肥料利用率，化肥减量30%配施6 000 kg/hm2生物有机肥处理的肥料利用率为N 31.8%，P2O526.0%，K2O 73.4%，均高于常规施肥处理的N 28.8%，P2O53.7%，K2O 43.5%，这与前人研究结果一致。黄立梅等[35]研究表明，平衡施肥显著增加冬小麦-夏玉米的产量，提高经济效益及肥料利用率。何传龙等[36]研究表明，相比习惯施肥，化肥减量30%甘蓝氮、磷、钾肥利用率分别提高27.3%，23.4%，23.5%。魏晓兰等[37]研究表明，配施生物有机肥能促进小白菜对氮、磷、钾的吸收，提高肥料利用率。

化肥减量30%配施3 000～12 000 kg/hm2生物有机肥有助于松花菜茎粗和生物量增加；促进整个生育期植株对氮、磷、钾元素的吸收和积累，并有利于成熟期养分向花球的分配转移，增加产量；同时，能有效地提高化肥的利用率，且以T3处理(即基于平衡施肥化肥减量30%配施6 000 kg/hm2生物有机肥)肥料利用率最高，达到了减施增效的目的。