不同减肥增效模式对毛白菜产量和品质的影响

王素萍, 朱文革, 雷雄浩, 王胜军, 曾学军, 张贵友, 杜 雷, 姜 利, 刘 鑫, 洪 娟

（1.武汉市农业科学院环境与安全研究所, 武汉 430345；2.武汉市蔡甸区农业技术推广服务中心, 武汉 430100；3.武汉生物智造投资管理有限公司, 武汉 430100）

设施菜地复种指数高, 人为干预多, 受外界环境影响较小, 因此, 施肥是引起其土壤理化性质变化的主要原因。近年来, 中国设施蔬菜的种植面积逐年增加[1］, 肥料投入虽可以保持农作物的产量, 但同时不正确的施肥也造成了农产品质量问题[2, 3］, 尤其是养分大量投入以后, 造成农产品品质下降[4］, 但农户片面追求产量和经济效益, 肥大水勤已成为大棚蔬菜的主要管理理念[5］。大量研究表明, 蔬菜种植中肥料施用过量与配比不协调现象同时存在[6, 7］。施用化肥是蔬菜生产的重要保障, 然而蔬菜生产中化肥过量使用, 养分大量盈余, 肥料利用率降低[6, 8-10］, 使土壤中大量养分积累[11, 12］, 从而导致盐害发生, 土壤的生物活性下降, 土壤酶活性降低以及土壤有机质消耗, 引起蔬菜产量和土壤可持续生产能力低[13］。

随着经济发展和人们生活水平的提高, 现代农业在关注农作物产量和品质的同时, 越来越关注资源高效利用及生态环境保护的可持续性, 因此, 本文研究了不同减肥增效措施对毛白菜生长、产量及品质的影响, 分析试验后土壤养分变化及施肥措施之间的关系, 旨在探索武汉市设施蔬菜减肥潜力, 为设施毛白菜的养分管理和化肥零增长提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验概况

试验点位于武汉市蔡甸区武汉市新鸿水产专业合作社, 土壤类型为潮土, 前茬是毛白菜, 划分试验小区, 每小区面积20 m2。耕层土壤的理化性质pH 5.62, 容重1.07 g/cm3, EC 为1 062 μS/cm, 有机质含量18.74 g/kg, 碱解氮含量99.59 mg/kg, 有效磷含量115.31 mg/kg, 速 效 钾 含 量332.12 mg/kg, 含 水 量20.48%。

供试毛白菜品种为金美快菜, 2021 年5 月8 日整地、施肥, 5 月14 日撒播, 5 月28 日追肥, 6 月10 日试验结束。

1.2 试验设计

试验设5 个处理, 每个处理3 次重复, 所有施肥处理在三叶一心时追肥, 田间管理保持一致。各处理具体肥料投入情况见表1。

表1 各处理的肥料投入情况

供试肥料：尿素（N 46%）, 过磷酸钙（P2O516%）, 硫酸钾（K2O 50%）, 有机肥的有机质含量为47%, 有机碳含量为27.26%, 养分（N-P2O5-K2O）含量分别为2.80%、0.82%、1.38%, 水溶肥采用尿素、磷酸二铵和硫酸钾等原料配制而成。

1.3 采样及测定

1.3.1 土壤样品采集与测试 试验前采集耕层（0～20 cm）土壤样品, 作物收获后, 采用环刀法测定每个小区的土壤容重和土壤含水量。采取多点混合法采集每个小区土壤样品, 充分混合后采用 “四分法” 留取1 kg 土壤, 带回实验室风干, 除去植物残体和砾石, 碾碎, 过筛装袋, 供化学分析用。土壤化学性质的测定方法参见《土壤农化分析》[14］。pH, 电位法；EC, EC 计；有机质, 硫酸重铬酸钾氧化外加热, 容量法；碱解氮, 碱解扩散法；有效磷, 碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法；速效钾, 乙酸铵浸提-火焰光度法。

1.3.2 蔬菜产量监测 毛白菜收获期按小区单独收, 记录产量。

1.3.3 蔬菜品质测定 毛白菜收获期, 采集毛白菜可鲜食部分, 测定其品质, 采用蒽酮比色法测定可溶性糖含量, 2, 6-二氯酚靛酚滴定法测定维生素C（VC）含量, 紫外分光光度法测定硝酸盐含量, 考马斯亮蓝法测定可溶性蛋白质含量。

1.4 数据处理

采用Microsoft Excel 2007 和SPSS 17.0 软件对数据进行处理分析, 采用LSD法进行差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对毛白菜生长的影响

表2 分析了不同施肥处理对毛白菜株高、叶片数和SPAD 值的影响。从表2 可以看出, 施肥明显促进了毛白菜株高的增加, 与对照相比, 增幅达11.40%～25.06%, 与农民习惯施肥比较, 其他减肥措施的株高均有增加趋势, 其中施用有机肥处理的株高最高。施肥明显促进了毛白菜叶片数的增加, 与对照相比, 增幅达43.01%～45.04%, 所有施肥处理的叶片数无显著差异。施肥明显促进了毛白菜SPAD值的增加, 与对照相比, 增幅达9.31%～26.49%, 所有施肥处理的SPAD 值无显著差异。

表2 不同施肥处理对毛白菜生长的影响

2.2 不同施肥处理对毛白菜产量和肥料农学效率的影响

表3 分析了不同施肥处理对毛白菜产量和肥料农学效率的影响。从表3 可以看出, 施肥可以明显促进毛白菜产量增加, 与对照相比, 施肥处理毛白菜产量增幅为8 433～18 079 kg/hm2, 增产率为60.82%～130.39%。其他施肥处理以OPT 处理的毛白菜产量最高, 为31 945 kg/hm2, 其次为2/3PT+OM 处理, 毛白菜产量为30 149 kg/hm2, 与OPT 处理差异不显著, 减肥处理的毛白菜产量均高于农民习惯处理（FP）, 增幅为6 880～9 646 kg/hm2, 增产率为30.85%～43.26%。

表3 不同施肥处理对毛白菜产量和肥料农学效率的影响

分析了不同施肥处理对毛白菜肥料农学效率的影响, 其中农民习惯施肥处理的农学效率最低, 为24.23 kg/kg, WSF 的农学利用率最高, 为95.39 kg/kg, 但与OPT 处理的农学效率相比, 差异不显著。因此, 从毛白菜产量和肥料农学效率的结果来看, 毛白菜推荐施肥OPT 和WSF 可以达到较好的效果。

2.3 不同施肥处理对毛白菜品质的影响

表4 分析了不同施肥处理对毛白菜品质的影响。从表4 可以看出, 施肥明显增加了毛白菜叶片中硝酸盐的含量, 与对照相比, 施肥处理的毛白菜叶片中硝酸盐含量升高了16.02%～61.88%, 农民习惯施肥处理的硝酸盐含量最高, 为327.54 mg/kg（FW）, 其他减肥增效措施使毛白菜叶片中的硝酸含量比农民习惯施肥处理降低16.54%～28.33%。施肥对毛白菜叶片VC 含量有促进作用, 与对照相比, 施肥处理的毛白菜叶片中VC 含量升高了18.39%～33.18%。其他施肥处理毛白菜叶片VC 含量无显著差异。施肥对毛白菜叶片中可溶性糖的含量有促进作用, 但所有处理差异不显著。施肥明显增加了毛白菜叶片中可溶性蛋白质的含量, 与对照相比, 施肥处理的毛白菜叶片中可溶性蛋白质含量升高了14.41%～27.95%, 其他减肥增效措施使毛白菜叶片中的可溶性蛋白质含量比农民习惯施肥处理升高了4.96%～11.83%。

表4 不同施肥处理对毛白菜品质的影响

2.4 不同施肥处理对毛白菜干物质积累量及肥料利用率的影响

从表5 可以看出, 施肥明显促进了毛白菜干物质积累量的增加, 与对照相比, 施肥处理的毛白菜干物质积累量增加了27.62%～46.49%, 所有施肥处理中, FP 处理的干物质积累量最小, 为3 003 kg/hm2, OPT 处理的干物质积累量最大, 为3 447 kg/hm2, 比农民习惯施肥处理增加了14.79%。所有化肥减量处理的干物质积累量无显著差异。

表5 不同施肥处理对毛白菜干物质积累量及肥料利用率的影响

施肥明显促进了毛白菜氮素积累量的增加, 与对照相比, 施肥处理的氮素积累量增加了11.13%～39.69%, OPT处理氮素积累量最大, 为115.51 kg/hm2, 减肥处理的氮素积累量明显高于农民习惯施肥处理, 增幅为13.20%～25.70%, 不同减肥处理的氮素积累量无显著差异。施肥促进了毛白菜磷素积累量的增加, 与对照相比, 施肥处理的磷素积累量增加幅度为12.72%～24.07%, 但所有施肥处理的磷素积累量无显著差异。施肥明显促进了毛白菜钾素积累量的增加, 与对照相比, 施肥处理的钾素积累量增加了18.42%～49.46%, 施用水溶肥处理的钾素积累量最大, 为159.35 kg/hm2, 所有施肥处理的钾素积累量无显著差异。

2.5 毛白菜收获后不同施肥处理对土壤养分的影响

表6 分析了不同施肥处理对毛白菜收获后土壤养分化学性状的影响。从表6 可以看出, 毛白菜收获后不同施肥处理土壤的pH 和EC 值无显著差异, 施用有机肥处理后土壤有机质含量显著升高, 其他处理的土壤有机质含量无显著差异, 土壤矿质态氮含 量 呈2/3OPT+OM 处 理＞FP 处 理＞OPT 处 理＞WSF处理＞CK 处理, 有效磷含量呈2/3OPT+OM 处理＞FP处理＞OPT 处理＞WSF 处理＞CK 处理, 速效钾含量呈2/3OPT+OM 处理＞FP 处理＞OPT 处理＞WSF 处理＞CK处理。

表6 毛白菜收获后不同施肥处理对土壤养分的影响

3 小结与讨论

试验结果表明, 与对照相比, 施肥促进毛白菜株高、叶片数和SPAD 值分别增加了11.40%～25.06%、43.01%～45.04%和9.31%～26.49%, 与农民习惯施肥比较, 其他减肥措施的株高均呈增加趋势, 但毛白菜的叶片数和SPAD 值无显著差异。施肥促进毛白菜产量增加60.82%～130.39%, 推荐施肥使毛白菜产量最高, 为31 945 kg/hm2, 其次为施用有机肥处理, 毛白菜产量为30 149 kg/hm2, 与OPT 处理差异不显著, 减肥之后毛白菜产量比农民习惯种植增加30.85%～43.26%。农民习惯施肥处理的农学效率最低, 为24.23 kg/kg, 施用水溶肥的毛白菜农学效率最高, 为95.39 kg/kg, 差异不显著。因此, 从毛白菜的产量和肥料的农学效率来看, 毛白菜种植推荐施肥和水溶肥可以达到较好的效果。

施肥增加了毛白菜叶片中硝酸盐、VC 和可溶性蛋白质的含量, 与对照相比, 增幅分别为16.02%～61.88%、18.39%～33.18%和14.41%～27.95%, 农民习惯施肥硝酸盐含量最高, 为327.54 mg/kg（FW）, 化肥减量之后, 毛白菜叶片中的硝酸含量降低了16.54%～28.33%, 可溶性蛋白质增加了4.96%～11.83%, 但对VC 和可溶性糖含量无明显影响, 其中施用有机肥之后硝酸盐含量明显降低, 叶片中VC、可溶性糖和可溶性蛋白质含量明显升高, 效果最佳。

施肥使毛白菜干物质积累量增加了27.62%～46.49%, 推荐施肥的干物质积累量最大, 为3 447 kg/hm2, 比农民习惯施肥增加了14.79%。施肥促进毛白菜的氮素、磷素和钾素积累量分别增加了11.13%～39.69%、12.72%～24.07%和18.42%～49.46%, 减肥处理的氮素积累量明显高于农民习惯施肥处理, 增幅为13.20%～25.70%, 不同施肥磷素积累量和钾素积累量无显著差异。

土壤pH 和养分含量的评价对评价土壤质量是非常必要的, 土壤pH 反映土壤化学改良缓冲的能力, 养分含量反映了土壤为作物生长提供养分的能力, 土壤有机质含量影响土壤团聚体的形成和稳定性, 是土壤团聚体的重要组成部分[15］。毛白菜收获后, 不同施肥处理土壤的pH 和EC 值无显著差异, 施用有机肥后土壤中矿质态氮、有效磷和速效钾含量明显高于其他施肥处理, 农民习惯施肥的矿质态氮含量残留比较高, 施用水溶肥处理的土壤中养分含量比较低。施用有机肥处理后土壤有机质含量明显升高, 其他处理的土壤有机质含量无显著差异。因此, 综合考虑毛白菜产量品质、肥料农学效率和培肥土壤, 施用有机肥和水溶肥可以达到较好的效果。