有机肥部分替代化肥对青花菜生长、品质及土壤状况的影响

王圣泽，聂 金，费丹丹，王军伟，吴秋云，黄 科

（湖南农业大学园艺学院 长沙 410128）

青花菜（L.var.）是一种具有较高营养价值和商业价值的绿色健康蔬菜。在青花菜种植中，出现了大量盲目施用化肥的现象。化肥的过量施用使作物营养品质下降、口感风味降低，造成土壤结构破坏以及生态环境污染。统计表明，在蔬菜栽培中，一个季度的平均磷肥施用量远高于磷元素在蔬菜中的需求量，高的可达1308 kg·hm。在我国蔬菜生产中，氮肥损失严重，氧化亚氮排放量是粮食作物的1.24～4.16 倍，硝酸盐淋洗损失量高达79.1 kg·hm。因此，减少蔬菜农事活动中化肥的使用量是亟需解决的重要科学问题。

生物有机肥是一种新型高效安全的复合肥料，富含多种营养元素，能够为植物提供充分的养分，可改善土壤的理化性质，增强土壤持水、持肥力。同时，有机肥对植物抗病虫能力也有显著效果，可使作物丰产，提高品质。有试验表明，有机肥替代化肥对果蔬的生长、品质及土壤状况有积极作用，减施化肥、辅施有机肥不会降低作物产量；增施有机肥减施化肥可提高番茄、芝麻等作物的产量；减施化肥配施有机肥可有效提高甘蓝、黄瓜和苦瓜中可溶性糖、可溶性蛋白和维生素C 的含量，降低硝酸盐含量。

笔者以青花菜为试验材料，研究了有机肥部分替代化肥对青花菜产量及品质的影响，通过有机肥和化肥不同配比比较，优化肥料配比，为青花菜高效优质栽培和土壤可持续利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试青花菜品种为国王100（浙江温州肇丰种苗公司培育）。供试肥料主要有两种，分别是自湖北三宁化工股份有限公司购买的硫酸钾型复合肥（硫酸钾型复合肥其有效含量≥45%，纯N 含量为17%，PO含量为6%，KO 含量为25%），有机肥购自湖南天心日日春有机肥有限公司（有效活菌数≥0.2 亿个，纯N 含量为1.42%，PO含量为1.71%，KO 含量为2.32%，有机质含量≥50%，腐植酸含量≥25%）。

1.2 方法

1.2.1 试验设计 试验于2020 年9 月至2021 年1月在湖南省湘潭市农业科学研究所试验基地开展，试验地属常规露地栽培蔬菜田。根据青花菜栽培基肥宜以有机肥与化肥相结合的模式，通过对湖南省内长沙、岳阳、邵阳等地农户进行调研计算，得出湖南地区常规冬季青花菜栽培的田间化肥施用量为硫酸钾型复合肥50 kg·667 m。本试验共设计4个处理，试验采用单因素随机区组设计，设不施用肥料为空白对照（CK），常规施用化肥为对照（CF），化肥减施25%+增施200 kg·667 m有机肥（T200）和化肥减施25%+增施400 kg·667 m有机肥（T400）共4 个处理，各处理重复3 次，随机区组排列，共计12 个小区，每个小区面积12 m，每小区以露地栽培的方式各种植52 株。以其中化肥减施25%均是在常规施肥总施肥量的基础上进行减施，即化肥较常规施肥总施肥量减施25%（硫酸钾型复合肥减施25%）。各处理具体化肥施用设置见表1。

表1 试验各处理的施肥量 （kg·667 m-2）

1.2.2 测试指标及方法 青花菜理化性质：成熟期时，在每小区随机选取3 株青花菜，分别用直尺测量青花菜植株株高（茎基部到花球顶端的高度）、茎粗（花球基部茎的周长）、花球横径（花球的最大宽度）、花球纵径（垂直于花球横径的花球宽度）、开展度（植株最大展开叶片间距离）、花球粗度（花球基部最大周长）；成熟期后，按小区分别采收，立刻用天平进行称质量，按部位计算单株产量和生物量。自每小区随机选取3 株青花菜分别测定其叶球各项品质指标：用蒽酮-硫酸比色法测定可溶性糖含量、用考马斯-G250 溶液法测定可溶性蛋白含量、用2，6-二氯酚靛酚染色法测定维生素C 含量、用硝基水杨酸比色法测定硝态氮含量。在每小区随机选取3 株青花菜，采用氮平衡仪测定青花菜第3 片叶的叶绿素SPAD 值。分别取青花菜的根、茎、叶、花球冷冻干燥后，用天平称干质量，参照LY/T 1270—1999《森林植物与森林枯枝落叶层全硅、铁、铝、钙、镁、钾、钠、磷、硫、锰、铜、锌的测定》测其全氮、钾、磷含量。采用SPAD-502 型手持式叶绿素仪测定叶绿素值。

土壤理化性质：在距离主根5 cm 处用取样器采集0～20 cm 耕层土样，每小区按五点采样法取样，将所采土壤混合均匀后带回试验室分析土壤理化性质。参照常规农化分析方法检测土壤中有机质含量、有效磷含量、速效钾含量、水解性氮含量、全氮含量、土壤pH 值、总磷含量、全钾含量。

1.2.3 计算方法 计算方法参照张迎春的方法。

（1）吸收利用率RE/%=（施肥区地上部养分吸收量-不施肥区地上部养分吸收量）/施肥量×100；

（2）农学利用率=（施肥区产量-不施肥区产量）/施肥量；

（3）偏生产力=施肥区产量/施肥量；

（4）肥料贡献率FCR/%=（施肥处理产量-不施肥处理产量）/施肥处理产量×100；

（5）土壤养分依存率SDR/%=不施肥区地上部养分吸收量/施肥区地上部养分吸收量×100。

1.3 数据分析

试验数据统计分析采用SPSS 20.0 软件，采用Microsoft Excel 2010、Graphpad 6.0 软件进行数据分析作图等工作。

2 结果与分析

2.1 有机肥部分代替化肥对青花菜生长的影响

由表2 可知，相较于CK，T200 处理青花菜的各项生长指标均有显著提高。在不同处理下，青花菜的株高表现存在差异，表现为CF＞T400＞T200＞CK，CF 处理下青花菜株高显著最高，为42.67 cm；T200 处理青花菜茎粗最大，为26.32 cm，比CK 提高39.48%，二者之间差异显著；T400 处理青花菜花球粗度最大，为30.49 cm，较CK 显著增加了30.24%；花球纵径均呈现出随着有机肥的增施而升高的趋势，在T400 处理最大，为12.92 cm，T200 次之，为12.78 cm，均与CK 处理差异显著，T400 处理较CK 处理增加了18.64%；花球横径大小受施肥影响差异显著，随着有机肥的施用量的升高而升高，T400 的处理花球横径达16.52 cm，T200 次之，为15.59 cm，分别高于CK 处理5.43、4.50 cm，均与CF处理存在显著差异；CK 处理中青花菜植株开展度显著低于施肥处理，且发现增施有机肥可提高青花菜植株开展度。由图1 可知，施肥处理相较于CK处理，青花菜花球质量和生物量均有显著提高，有1.5 倍的增长，而施肥情况下青花菜花球质量和青花菜的生物量无显著差异。

图1 不同施肥处理下青花菜的花球形态及生物量

表2 试验各处理的生长指标

2.2 有机肥部分代替化肥对青花菜品质的影响

由表3 可知，T200 处理有利于降低青花菜中硝态氮含量，且对提高青花菜中可溶性蛋白的含量有显著作用。在各处理中，青花菜中硝态氮含量无显著性差异，但在T200 处理下最低，为117.71 μg·g，比CF 处理下降了3.71%；维生素C 含量在T200处理下达最高，为1.55 mg·g，比CF 处理提高了12.32%；可溶性糖含量在各处理间无显著差异，其中T200 处理可溶性糖含量最高，为7.48 mg·g，较CF 处理提高了16.33%；可溶性蛋白含量在T200处理下最高，达到39.32 μg·g，T400 次之，为37.11 μg·g，CF 处理下最低，低至31.96 μg·g，二者分别较CF 处理提高了23.03%、16.12%。

表3 不同施肥处理下青花菜品质分析

2.3 有机肥部分代替化肥对青花菜中叶绿素值的影响

由图2 可知，在各处理中，SPAD 表现无显著差异，在CK 处理中，SPAD 值最低，只有52.68，施肥处理SPAD 值有所升高，最高在T400 处理下可至56.99。

图2 不同施肥处理下青花菜的叶绿素值

2.4 有机肥部分代替化肥对青花菜肥料利用率的影响

由表4 可知，与CK 相比，施用肥料可显著提高青花菜中N、P、K 元素吸收量，且各处理之间差异均达到显著水平。在T200 处理下，N、P、K 元素吸收量分别为9.30、9.96、14.01 kg·667 m，较CK 处理N、P、K 元素吸收量分别显著升高了80.93%、70.26%、71.90%。

表4 不同施肥处理下青花菜养分吸收量

由表5 可知，钾肥吸收利用率在T200 处理下最高，达55.43%，T400 处理最低，为27.98%，CF 处理和T200 处理比T400 处理分别提高了24.68%和27.45%，三者之间差异显著；氮肥吸收利用率三者之间差异显著，CF 处理最高，T400 处理最低，CF 处理和T200 处理比T400 处理分别提高了46.94%和30.28%；磷肥吸收利用率在CF 处理下最高，T200处理次之，T400 处理下最低，三者之间差异显著。在化肥使用量相同的情况下，钾肥、氮肥、磷肥吸收利用率均表现为T200＞T400，且随着有机肥的施用量的增加而降低。肥料贡献率在CF、T200、T400处理之间无显著差异，表现为T400＞T200＞CF，CF处理利用率表现最低，在化肥使用量相同的情况下，随着有机肥施用量的增加而提升。

表5 不同施肥处理下青花菜肥料利用率指标

土壤中各元素养分依存率与其在植物体内的吸收利用率的变化是相符的，土壤钾素养分依存率在T400 最高，为68.44%，T200 处理最低，为58.14%，土壤钾素养分依存率表现为T400＞CF＞T200，三者之间差异达到显著水平；土壤氮素养分依存率在CF 处理最低，为51.02%，在T400 处理最高，为57.04%，比CF 处理提高了11.80%，T200 处理比CF 处理提高了8.31%，土壤氮素养分依存率表现为T400＞T200＞CF，三者之间差异达到显著水平；土壤磷素养分依存率在T400 处理中最高，在T200 处理中最低，二者之间差距为20.04%，且T200 处理中的土壤磷素养分依存率比CF 处理中减少5.44%，三者之间差异达到显著水平。

由图3 可知，钾肥偏生产力以T400 最高，T200处理次之，二者均显著高于CF 处理，且分别高于CF 处理39.82 g·kg和30.93 g·kg；氮肥偏生产力在3 个处理之间无显著差异；磷肥偏生产力T400处理最高，T200 处理次之，二者均显著高于CF 处理，分别高于CF 处理76.75 kg·kg和59.63 kg·kg。钾、氮、磷肥的农学利用率在各处理之间均无显著性差异，减施化肥增施有机肥处理比单施化肥处理可提高氮、磷、钾肥农学利用率，均表现为T400＞T200＞CF。

图3 不同施肥处理下青花菜肥料利用率指标

2.5 有机肥部分代替化肥对土壤养分含量的影响

由表6 可知，在种植青花菜前后，土壤中的各养分含量也有一定差异。种植青花菜会短时影响土壤酸碱性、增高速效钾含量。施肥处理较CK 处理pH 值升高，CF 处理pH 值最高，达6.38，且显著高于CK，T200 处理pH 值为6.16，二者分别比CK处理高出0.73、0.51；有机质含量表现为CK＞CF＞T200＞T400；有效磷含量在各处理之间无显著差异；速效钾在T200 处理下含量（，后同）最高，为0.38 g·kg，T400 处理最低，为0.23 g·kg，二者之间差异达到显著水平；水解性氮含量在T400 处理中最低为0.16 g·kg，较CK 处理下降了15.79%；全氮含量在T400 处理下最低，为0.17%，CK 处理最高，为0.20%，T200 处理较CF 处理下降10%；总磷含量、全钾含量在各处理中无显著差异。

表6 不同施肥处理下土壤养分含量的差异性分析

2.6 有机肥部分代替化肥对青花菜种植成本与经济效益的影响

从表7 中可知，各处理青花菜产量表现为T200＞T400＞CF＞CK，且在不同施肥处理下，青花菜产量无显著性差异，T200 处理较CF 处理增产126.23 kg·667 m，T400 处理较CF 处理增产61.71 kg·667 m，表明有机肥部分代替化肥可使青花菜产量提高。随着肥料的施入使追肥成本升高，T200 处理比CF 处理增加55.25 元·667 m肥料投入成本，T400 处理较CF 处理增加155.25 元·667 m肥料投入成本。但青花菜的产值增幅明显，T200 处理为最高的施肥方式，产值可达到4 277.32 元·667 m，T200 处理为CK 处理的2.22 倍，T400 处理为CK处理的2.05 倍，CF 处理为CK 处理的1.89 倍。平均每667 m青花菜的净收入比CK 也有提高，为1.80～2.10 倍，CF、T200、T400 处理较CK 处理收益增幅分别为108.39%、148.80%、119.15%。经计算统计，施肥对于提高经济效益有积极作用，增幅1.0～1.5 倍。其中，利用有机肥部分代替化肥虽然增加了种植成本投入，且增幅为8.17%～22.97%，但净收入的增幅也较大，为10.76%～40.41%。

表7 不同施肥处理下青花菜成本与经济效益分析

3 讨论与结论

笔者发现，有机肥配施化肥可使青花菜的产量提高，植株开展度，花球纵、横径及单个花球质量均呈增长趋势。冯海萍等的有机肥配施化肥试验表明，这种施肥方式可以提高娃娃菜产量，改善其品质，朱玲玲也在对花椰菜的试验中得出相似的结论。杨静等和罗佳等分别在对小白菜的研究中指出，有机肥配施可以使小白菜的单株鲜质量、最大叶宽、叶片数等生物学性状有积极的促进作用；梁曼恬等在对甘蓝的研究中表明，有机肥配施使甘蓝横径增大；陈自雄等在对马铃薯的处理中也发现了相关生物学指标的提高。

Negi 等指出施用50%有机肥（FYM、蚯蚓粪和森林凋落物）和50%生物肥料（黄色固氮菌和荧光假单胞菌）对草莓果实品质有显著提高。江波等在不同有机氮替代量对辣椒处理的研究中也得出降低了硝酸盐含量，增高了维生素C 含量和还原糖含量，这与本试验中T200 处理后青花菜品质结果一致，表明利用生物有机肥替代化肥对青花菜品质具有积极作用。

试验表明施用有机肥对土壤养分含量有影响，曲成闯等研究表明随着生物有机肥施用量的增加，土壤脲酶和过氧化氢酶的活性均逐渐增强，土壤微生物学特性得到进一步改善。土壤微生物与土壤理化性质密切相关，增施有机肥有利于功能细菌的繁殖，能提高土壤细菌多样性。贾豪语通过肥料配施试验表明，生物有机肥能促进花椰菜对氮、磷、钾的吸收利用。郭小强等指出施用生物肥可增加土壤微生物功能群数量，改善土壤微生态环境和土壤氮素营养循环，提高土壤酶活性和土壤肥力。孙继梅、何瑞岳总结出我国有机-无机肥配施利用现状及问题，得出合理配施可使种养平衡，提高肥料利用率的结论。杨涵等在研究中表明有机肥可显著改善土壤酸性，提高土壤中有机质含量、速效钾和全钾含量，提高了土壤肥力。

本试验中，与单施化肥处理相比，有机肥替代化肥处理肥料贡献率、各肥料农学利用率、各肥料偏生产力有明显提高，在各肥料利用指标中T200处理有明显优势，这表明有机肥替代化肥可以提高氮、磷、钾在土壤中的可利用态转化程度，均衡土壤养分情况，协调促进土壤的养分供应能力，对提高肥料中氮、磷、钾养分资源利用率有显著效果。

通过上述研究，得到如下结论：（1）化肥减施25%、增施有机肥（T200、T400）与不施肥（CK）处理相比均显著增加了花球横径、花球纵径。（2）与单施化肥处理相比较化肥减施25%、增施有机肥（T200、T400）使肥料利用率、农学利用率和偏生产力均有明显提高，T200 处理显著增高了钾肥吸收利用率。（3）与CK 和CF 相比，T200 可提高土壤中速效钾和全钾含量。（4）T200（化肥减施25%+增施200 kg·667 m有机肥）可以有效提高青花菜产量及品质、增强肥料有效性、改善土壤养分环境、增加农民收益，综合表现最佳，是一种适于生产需要、有利于提高青花菜种植经济效益的合理施肥方式。