茭白叶堆肥对青菜生长、品质及土壤状况的影响

陈 剑，齐 文，蒋海凌，陶永刚，钱仲仓，陈 真

（1.台州市农业科学研究院 浙江临海 317000； 2.台州市黄岩区种子发展中心 浙江台州 318020；3.湖州市匠心路草编文化艺术传播有限公司 浙江湖州 313009）

茭白是浙江省种植面积最大的水生蔬菜，目前全省的茭白种植面积约3×104hm2[1-2]。茭白在采收季节会产生大量的农业废弃物，包括采收后茭白的上部叶片和下部残留叶鞘，这些废弃物的鲜质量占茭白植株总质量的50%～70%，每667 m2茭田每年产生的茭白鲜秸秆可达5000 kg[3]。采收后的废弃茭白叶通常被堆弃在路旁、河道和田头，叶鞘则被留在田间，任其腐烂或干后焚烧，不仅严重浪费资源，还会造成环境污染。我国对茭白秸秆的综合利用途径主要有生产有机肥、制作食用菌栽培基质、用作青贮饲料、编织工艺品、果园覆盖等，将茭白秸秆堆肥还田是补充农田土壤各类养分最直接和有效的方式[4-5]。茭白叶中含有丰富的营养成分，有机质含量（w，后同）可达65.50%，N 含量为3.70%，P2O5含量为0.50%，K2O 含量为2.10%，与畜禽粪便等辅料经过高温堆腐后制成有机肥，既可以解决茭白叶资源利用率低和污染环境等问题，又能解决蔬菜生产中需要大量投入肥料的问题，具有良好的经济效益和生态效益，是发展生态农业的一条有效途径[6-7]。

目前我国关于茭白秸秆堆肥的研究主要集中在堆肥物料配比、堆肥方法筛选、堆肥过程中相关指标的变化规律等方面[3，5-9]，而关于茭白秸秆堆肥产品应用的相关研究相对较少。为了明确茭白叶堆肥在蔬菜生产中的施用方法和实际应用效果，笔者将茭白叶分别与鸡粪和猪粪按一定比例混合，并加入生物菌剂等辅料，堆制成2 种有机肥，与当地常用的商品有机肥进行比较，研究不同施肥量下3种有机肥对露地栽培中青菜产量、品质以及土壤肥力、酶活性等指标的影响，以期为茭白叶的堆肥还田提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2020 年10 月在浙江省台州市黄岩区曦禾有机农场开展，试验区域内地势平坦，土层深厚，年降雨量1 708.50 mm 左右。土壤基本状况为：沙壤土、pH 值5.52、有机质含量22.60 g·kg-1、全氮含量1.51 g·kg-1、水解性氮（碱解氮）含量152.10 mg·kg-1、有效磷含量22.60 mg·kg-1、速效钾含量104.02 mg·kg-1、过氧化氢酶活性2.28 mL·g-1、蔗糖酶活性5.44 IU·g-1、脲酶活性304.10 U·g-1，整体属高肥力土壤。

1.2 材料

供试材料为青菜，品种为杭州油冬儿，属于普通白菜类，由杭州绿丰种子有限公司提供。参试商品有机肥选用当地蔬菜合作社常用品牌，为江苏省南通市产的“尔康”牌有机肥；参试的2 种茭白叶堆肥均为项目组前期于台州市农业科学院基地内堆制而成。堆制方法：将茭白叶与畜禽粪便辅料（堆肥A 辅料为干鸡粪，堆肥B 为干猪粪）按照质量比3∶1 称取混匀后，在自制堆肥箱（长×宽×高=2.0 m×2.0 m×1.5 m）中采用层层堆叠的方式进行，每堆叠完一层物料撒上适量的微生物菌剂（酵素菌速腐剂，淮安大华生物科技有限公司），物料装满堆肥箱后在箱体表面覆盖塑料薄膜，待堆体温度超过50 ℃后去除塑料薄膜，根据堆体实际发酵情况适时翻堆，保证堆体中心最高温度不超过70 ℃，堆制21 d。商品有机肥及2 种茭白叶堆肥的基本理化性质见表1。

表1 商品有机肥及2 种茭白叶堆肥的理化性质

1.3 方法

试验采用露地栽培，共设置10 个处理，每个处理3 次重复，每个小区面积20 m2，随机区组排列。以不施肥处理为CK，其中T2 处理为当地合作社常用的有机肥施用量。所有处理有机肥均作为基肥一次性施入，基肥中不再添加化肥，试验期间不再追肥，具体试验设置见表2。

表2 不同处理肥料用量

于2020 年10 月21 日开始将青菜种子育苗，11 月12 日（4 叶期，株高10 cm 左右）移栽，株行距为30 cm×40 cm，移栽前对土地进行平整，均匀撒上有机肥后加薄土覆盖，再盖地膜，种植期间采用膜下滴灌方式进行灌溉，其余各项措施均按田间常规管理，12 月28 日收获，生长周期共68 d，各小区单独测产。

1.4 测定项目

青菜生长指标及产量测定：青菜移栽1 周后，每个小区选取5 株长势均匀的青菜做好标记，每周调查1 次叶片数直至收获期。收获时采集每个小区中间位置的青菜植株，随机选取其中的50 株进行测产，同时按照“S”形在每个小区随机选取青菜10 株，调查株高、开展度、叶片叶绿素含量（SPAD值）等农艺性状。

青菜品质指标测定：青菜收获时对每个小区随机取样，委托杭州绿城农科检测技术公司进行青菜相关品质指标的检测，主要包括可溶性糖、维生素C、硝酸盐含量等，均按照国家相关标准进行检测[10-12]。

土壤理化指标及酶活性测定：青菜收获时，利用“S”形采样法在距离主根5 cm 处，用取样器采集0～20 cm 耕层土样，分别委托杭州绿城农科检测技术公司与浙江天诚检测技术服务有限公司进行土壤理化指标及酶活性的检测，土壤理化指标主要包括pH值、有机质含量、全氮含量、水解性氮（碱解氮）含量、有效磷含量、速效钾含量等；土壤酶活性主要包括过氧化氢酶活性、蔗糖酶活性和脲酶活性等。

1.5 数据处理

采用Microsoft Excel 2007 进行数据处理和制作图表，采用SPSS16.0 进行数据统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对青菜生长情况的影响

由表3 可知，不同处理对青菜叶片数的增长存在一定的影响，移栽后第5 周结束调查时，T9 处理的平均叶片数最多，为17.10 片，叶片数增幅最大为T3 处理，增幅达144.57%，增幅最小为T8 处理的100.13%，不同处理叶片数增幅为T3＞T4＞T5＞CK＞T6＞T1＞T7＞T2＞T9＞T8。试验中青菜叶片的增长速度没有随着施肥量的增加而提高；结束调查时，堆肥B 在相同施肥量下对叶片数的增加效果最差。

表3 不同处理青菜叶片数

由表4 可知，相同肥料在不同施肥量下，并不一定对青菜的生长性状产生显著影响，施用商品有机肥的3 个处理当中，T2 与T3 之间各指标均无显著差异；施用堆肥A 的3 个处理当中，T4 与T5 之间各指标均无显著差异；施用堆肥B 的3 个处理当中，T7 与T8 之间除SPAD 外其他2 个指标均无显著差异。各处理中开展度最大为T6 的44.10 cm，较CK 增加32.43%，与CK 差异极显著，比T2 增加2.32%，与T2 无显著差异。株高最高为T3，达39.70 cm，比CK 增加49.59%，与CK 差异极显著，比T2 增加1.28%，与T2 无显著差异；SPAD 值最大为T6，达65.44，比CK 增加25.89%，与CK 差异极显著，比T2 增加7.24%，与T2 差异显著。由开展度、株高与SPAD 等指标情况可以看出，施用同一种有机肥时，施肥量的增加对青菜生长有一定的促进作用；在7.5 t·hm-2、22.5 t·hm-2施肥量下，3 种不同有机肥对青菜开展度、株高的促生长效果为商品有机肥＞堆肥A＞堆肥B。

表4 各处理对青菜性状的影响

2.2 不同施肥处理对青菜产量的影响

由图1 可知，各处理的青菜产量为12.80～42.71 t·hm-2，其中施用商品有机肥的3 个处理产量最高为T3 的42.71 t·hm-2，比CK、T2 分别增产233.72%、9.02%；施用堆肥A 的3 个处理产量最高为T6 的40.36 t · hm-2，比CK、T2 分 别 增 产215.23%、2.98%；施用堆肥B 的3 个处理产量最高为T9 的32.09 t·hm-2，比CK 增产150.65%，比T2减产18.12%。施用同一种有机肥时，青菜产量均随着施肥量的增加而增加，但是部分处理间增产效果并不显著，T2 与T3、T4 与T5 之间的产量差异均未达到显著水平；相同施肥量下，3 种有机肥对青菜的增产效果为商品有机肥＞堆肥A＞堆肥B，这一规律与3 种有机肥在7.5 t·hm-2、22.5 t·hm-2施肥量下对青菜开展度、株高的促生长效果表现相同；施用堆肥处理在提高施肥量的情况下，青菜产量可以达到当地正常生产水平，T6、T9 与T2 之间产量均无显著差异。

图1 不同处理对青菜产量的影响

表5 中青菜农艺性状的相关性分析结果表明，青菜的产量与开展度、株高、SPAD 之间的相关系数分别为0.960、0.863 和0.682，均呈极显著正相关；开展度与株高、SPAD 之间的相关系数分别为0.806和0.783，均呈极显著正相关；株高与SPAD 之间的相关系数为0.433，无显著相关；青菜的叶片数与其他指标间均无显著相关。

表5 青菜农艺性状的相关性分析

2.3 不同施肥处理对青菜品质的影响

由图2 可知，不同处理对青菜维生素C 含量存在一定的影响，其中维生素C 含量最高为T8，达54.30 mg·100 g-1，比CK、T2 分别显著增加78.03%、112.94%。施用商品有机肥的处理，维生素C 含量随着施肥量的增加而降低，其中T3 与空白对照CK之间存在显著差异；施用茭白叶堆肥的处理，维生素C 含量均呈现先升高后降低的趋势，其中施用堆肥A 的3 个处理间差异不显著，施用堆肥B 的3 个处理中，T8 与其他2 个处理间均存在显著差异。

图2 不同处理对青菜维生素C 含量的影响

图3 不同处理对青菜硝酸盐含量的影响

图4 不同处理对青菜可溶性糖含量的影响

2.4 不同施肥处理对土壤理化性质、酶活性的影响

由表6 可知，青菜收获后，各处理土壤的pH 值范围为5.32～5.97；CK 的pH 值与T2、T3 处理差异显著，与其他处理均无显著差异，T2、T3 均与T1 处理差异不显著，与其他处理均存在显著差异。施用同一种有机肥的处理之间pH 值均无显著差异；施用商品有机肥的处理土壤pH 值最高，施用堆肥B的处理土壤pH 值最低。各处理土壤的有机质、全氮含量与试验前相比均有不同程度提高；施用商品有机肥和堆肥A 时，土壤的全氮含量随着施肥量的增加呈上升趋势，而有机质含量并未随着施肥量的增加而提高；相同施肥量下，商品有机肥对土壤的有机质、全氮含量提高效果最好。除CK、T4 外，其他处理土壤的碱解氮、有效磷、速效钾含量均比试验前有所提高；施用同一种有机肥时，土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量均随着施肥量的增加而增加；其中，T3 处理土壤的碱解氮、有效磷含量均最高，分别比CK 提高25.77%、554.67%，差异均达极显著水平，分别比T2 显著提高7.05%、23.44%；T6 处理土壤的速效钾含量最高，分别比CK、T2 提高398.38%、78.37%，差异均达极显著水平。

表6 各处理对土壤理化性状的影响

由表7 可知，各处理根际土壤的3 种酶活性与试验前相比呈升高趋势；施用同一种肥料时，过氧化氢酶活性及脲酶活性均随着施肥量的增加而提高。相同施肥量时，3 种有机肥对过氧化氢酶活性提高的效果为堆肥A≥堆肥B＞商品有机肥，过氧化氢酶活性最高的为T6、T9 处理，比CK、T2 分别显著提高13.81%、8.80%。施用商品有机肥时，蔗糖酶活性随着施肥量增加显著提高；施用堆肥A 时蔗糖酶活性随着施肥量增加降低；施用堆肥B 时蔗糖酶活性与施肥量之间并未呈现明显规律，且施用堆肥A 和堆肥B 时，不同施肥量处理间蔗糖酶活性差异均不显著；蔗糖酶活性最高的为T3 处理，比CK及T2 分别显著提高8.64%、5.11%。相同施肥量时，3 种有机肥对脲酶活性提高的效果为堆肥A＞商品有机肥＞堆肥B，脲酶活性最高的为T6 处理，比CK 及T2 分别提高5.07%、4.69%，差异均未达显著水平。

表7 各处理对土壤酶活性的影响

3 讨 论

3.1 不同有机肥处理对青菜产量及品质的影响

合理施用秸秆堆肥，对减少化肥用量、增加蔬菜产量、保持土壤肥力都具有很好的效果[13-16]。笔者的研究结果与前人的研究结果基本一致，青菜的开展度、株高、SPAD 值及产量均随着有机肥施用量的增加而提高，3 种不同有机肥均在最大施肥量37.5 t·hm-2时效果最好；在相同施肥量下，3 种不同有机肥对青菜的增产效果为商品有机肥＞堆肥A＞堆肥B。值得一提的是，施用商品有机肥时，T1与T2 之间产量存在显著差异，但是T2 与T3 之间产量不存在显著差异，说明参试的商品有机肥在T2处理下的施肥量较为合适，继续提高施肥量则无法获得相应经济效益。施用堆肥A 与堆肥B 时，T5、T6 之间以及T8、T9 之间的产量均存在显著差异，说明2 种茭白叶堆肥在高施肥量下对青菜增产仍有较好的效果，在今后的生产过程中可以尝试更高的施肥量；T2、T6 以及T9 之间的产量均不存在显著差异，说明2 种茭白叶堆肥在高施肥量情况下，均可以替代商品有机肥，使得青菜产量达到当地正常生产水平。

大量研究表明，施用有机肥能很好地维持或提高蔬菜的品质[17-19]。笔者的研究结果与前人研究结果有所不同，增加3 种有机肥的施用量均无法显著提高青菜品质，青菜的维生素C 含量随着商品有机肥施肥量的增加而降低，随着2 种茭白叶堆肥施肥量的增加均呈现先升高后降低的趋势，硝酸盐含量随着商品有机肥施肥量的增加而增加，2 种茭白叶堆肥在37.5 t·hm-2施肥量下硝酸盐含量均最低，这可能是由试验区土壤以及所施有机肥中含氮量较高造成的，青菜的可溶性糖含量未表现出明显规律。T7 处理的可溶性糖含量、T8 处理的维生素C含量分别为各处理中最高，施用堆肥B 对青菜品质的整体提升效果较好。

3.2 不同有机肥处理对土壤养分及酶活性的影响

有机肥中含有丰富的营养元素和有机质，长期施用不仅可以提高土壤肥力、改善土壤理化性质，还能够增加土壤中有益微生物的数量、提高土壤中酶的活性[20-23]。笔者的研究结果与前人研究结果基本一致，施用有机肥的处理土壤的有机质含量及养分元素含量较试验前及对照（CK）均有所提高。施用同一种有机肥的处理间pH 值均不存在显著差异，与试验前相比也未有大幅变化，这可能是因为施用的有机肥中不仅含有较多的有机质，还含有大量的有益微生物，对土壤酸性环境有较好的缓冲作用[24]。3 种有机肥对土壤有机质含量的提高效果为商品有机肥＞堆肥A＞堆肥B；施用同一种有机肥时，土壤的有机质含量并未随着施肥量的增加呈现明显的规律。各施肥处理对土壤有效磷、速效钾含量的提升效果要较碱解氮含量明显，这可能是因为青菜在生长过程中对氮元素的需求量要高于对磷、钾元素的需求量。随着施肥量的增加，过氧化氢酶活性、脲酶活性均不断提高；3 种有机肥对蔗糖酶活性变化的影响各不相同，蔗糖酶活性随着商品有机肥施肥量增加而提高，随着堆肥A 施肥量增加而降低，堆肥B与蔗糖酶活性之间未呈现明显规律，这与潘晶等[25]和王峥宇等[26]研究的秸秆还田对土壤酶活性的影响结果相似；3 种有机肥对3 种酶活性的提高效果各不相同，对过氧化氢酶活性提高的效果为堆肥A＞堆肥B＞商品有机肥，对蔗糖酶活性提高效果最差的为堆肥B，对脲酶活性提高效果为堆肥A＞商品有机肥＞堆肥B。

4 结 论

笔者研究中的2 种茭白叶堆肥在37.5 t·hm-2施肥量时，青菜的产量均可以达到当地施用商品有机肥时的正常产量水平，且青菜的品质更优，对土壤养分含量及酶活性的提高也有较好效果。茭白叶堆肥对提高蔬菜产量、提升蔬菜品质、改善土壤环境等方面具有极大的利用价值，对茭白叶堆肥在其他蔬菜上的应用效果将在未来的研究中进一步摸索，希望能为茭白叶的肥料化利用提供理论支持。