化肥优化条件下设施蔬菜适宜堆肥用量研究

杨岩 ，肖建军 ，徐钰 ，石璟 ，王梅 ，李妮 ，江丽华 ，4*

（1.山东省农业科学院农业资源与环境研究所，山东省植物营养与肥料重点实验室，山东 济南 250100；2.农业部废弃物基质化利用重点实验室，山东 济南 250100；3.平原县农业农村局，山东 平原 253100；4.农业部山东耕地保育科学观测实验站，山东 济南 250100）

我国是世界上最大的蔬菜生产国和消费国，蔬菜产业在农民增收方面发挥了重要作用。然而，蔬菜尤其是设施蔬菜栽培中肥料过量[1]和不合理施用[2]，不仅导致了肥料利用率和生产效益低下，而且还导致了土壤质量降低，蔬菜可食部分和地下水硝酸盐超标等系列问题，严重制约着我国蔬菜产业的可持续发展[3～7]。其中，化肥施用研究一直是相关工作的热点，且化肥精准施用、有机肥替代化肥等技术措施已开始逐步推广应用。

由于缺乏系统科学的理论指导，致使蔬菜种植中有机肥施用的盲目性和随意性严重。研究表明，长期不合理施用有机肥会导致设施蔬菜土壤出现次生盐渍化[8～10]、酸化[11，12]、养分不平衡[13～15]等诸多土壤质量退化问题，且随着种植年限的增加，还会出现产量下降、病虫害加重、植株早衰等系列问题，严重影响设施农业的经济效益和土壤生态环境。因此，开展有机肥适宜用量研究已成为新的研究热点。尤其是在国家推进“果菜茶有机肥替代化肥”和“化肥农药双减”系列项目研究的大背景下，开展化肥减施条件下设施蔬菜有机肥适宜用量研究尤为重要。在化肥减施条件下，研究不同堆肥用量对蔬菜产量、品质、节本增收的影响，明确堆肥的最佳用量，旨为化肥减施和有机肥替代部分化肥提供技术支撑和数据参考。

1 材料与方法

设施蔬菜种类为番茄和西葫芦。番茄品种为高棵，行株距85 cm×35 cm，2018年2月1日定植，6月15日拉秧，全生育期共135 d。西葫芦品种为佳丽99，行株距90 cm×75 cm，2018年10月29日定植，2019年4月28日拉秧，全生育期共182 d。

肥料种类有平衡型大量元素水溶肥（N、P2O5、K2O含量均为20%）、高钾型大量元素水溶肥（N、P2O5、K2O含量分别为12%、8%、35%） 和堆肥（含水量62.98%，有机质、全氮、全磷、全钾含量分别为95.36%、0.88%、0.36%和0.37%），均由山东德鲁克农业有限公司提供。

试验于2018年2月～2019年4月在山东省平原县坊子乡叶庄村蔬菜大棚内进行。土壤类型为潮土，0～20 cm土层pH值为7.66，基础土壤养分含量为有机质18.70 g/kg、硝态氮48.82 mg/kg、铵态氮3.84 mg/kg、速效磷496.79 mg/kg、速效钾225.5 mg/kg。

试验设农民习惯施肥（T1，CK）、等量堆肥＋优化化肥（T2）、堆肥减量1/3＋优化化肥（T3）、堆肥减量1/2＋优化化肥（T4）4个处理（表1）。采用随机区组设计，小区面积32.4 m2，3次重复。其他管理同常规。

表1 不同处理的肥料用量Table 1 Chemical fertilizer amount of different treatments

分别于番茄和西葫芦盛果期，每小区多点采集果实样品5个，测定果实横径和单果重，采用2，6-二氯靛酚滴定法测定果实的还原性Vc含量，采用紫外分光光度法测定果实的硝酸盐含量。对整个生育期内的番茄、西葫芦产量，按照试验小区分次记录。人工费用中，施用基肥按照3 000元/hm2计算，追肥每次按照1 500元/hm2计算；肥料费用中，按照堆肥330元/m3、尿素2.0元/kg、重过磷酸钙2.0元/kg、硫酸钾3.6元/kg计算；番茄和西葫芦价格均按照3.0元/kg计算。计算经济效益（产值-成本） 及产投比（产值/成本）。

采用Excel 2010和SAS 8.1软件对试验数据进行处理和统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对番茄和西葫芦果实品质的影响

与农民习惯施肥（T1）相比，堆肥＋优化化肥各处理均可以增加番茄单果重，但对番茄果实横径、Vc含量和硝酸盐含量影响均不显著，其中，T3处理的番茄果实横径、单果重和Vc含量均最大（表2），分别较T1处理提高4.78%、41.52%和13.10%。

堆肥＋优化化肥各处理中，除T2处理的西葫芦单果重显著＜T1处理外，其他品质指标与T1处理差异均不显著。其中，T3处理的西葫芦单果重最大，较T1处理增加4.16%；硝酸盐含量最低，较T1处理减少14.57%。

表2 不同施肥处理对番茄和西葫芦果实品质的影响Table 2 Effects of different fertilization treatments on fruit quality of tomato and zucchini

2.2 不同施肥处理对番茄和西葫芦果实产量的影响

与农民习惯施肥（T1）相比，番茄季除T2处理产量增加8.48%，差异达显著水平外，其他2个堆肥＋优化化肥处理的产量差异均不显著；西葫芦季堆肥＋优化化肥各处理均表现增产，其中T3和T4处理的增产率分别为5.95%和7.15%，差异均达到显著水平（图1）。堆肥＋优化施肥各处理的两季蔬菜累计产量均高于T1处理，其中T2和T4处理增产效果显著，增产率分别为5.70%和4.47%。

2.3 不同施肥处理对两季蔬菜济效益的影响

与农民习惯施肥（T1）相比，堆肥＋优化化肥各处理的肥料成本均降低，人工成本略有增加，合计成本除T2处理略有提高外其他2个处理均降低较多，其中T4处理成本最低；两季蔬菜产值、纯收益和产投比均增加，其中T4处理效果最好，增收达10.82万元/hm2，产投比达到7.51（表3）。

表3 不同施肥处理对两季蔬菜济效益的影响Table 3 Effects of different fertilization treatments on economic benefit of two seasons of vegetables

3 结论与讨论

姜玲玲等[16]通过Meta分析发现，有机肥与无机肥配施较单施无机肥能够显著提高番茄Vc和可溶性糖含量，增长率分别为21.2%和14.3%，番茄硝酸盐含量降低19.4%。本试验条件下，不同堆肥用量处理的番茄Vc和硝酸盐含量均与农民习惯施肥处理无显著差异，说明在蔬菜种植中过量施用有机肥并不能提高蔬菜品质。试验中虽有个别处理的单果重与农民习惯施肥处理差异显著，但并未表现出连续规律性变化，这可能与试验开展时间较短有关，后期需继续开展相关指标监测工作。

研究表明，增施有机肥除能改善蔬菜品质[16]外，还能显著增加设施土壤不同形态的腐殖质含量[17]，提高蔬菜产量[18]和氮肥利用率[19]；但过量施用有机肥可能造成蔬菜减产[20]以及严重的环境污染风险[21，22]。本试验条件下，等量堆肥＋优化化肥（T2）处理的产量最高，达到了270.00 t/hm2，其有机态和无机态氮素比例为1.03∶1，与毕志超等[22]提出的“有机态与无机态氮素比例为1∶1时能够显著提高蔬菜产量”的结论相一致。堆肥减量处理的产量与T2处理无显著差异，说明在优化化肥的同时，适量减施堆肥也能实现稳产增产。此外，肥料成本随着堆肥用量的增加而明显增加，从而造成T2处理较堆肥减量处理（T3和T4）的纯收益分别减少1.59万元/hm2和6.49万元/hm2。因此，在施用有机肥时，必须考虑因用量增加带来的成本增长问题。

综上所述，本试验中，T4处理（堆肥112.5m3/hm2＋优化化肥）较T1处理（农民习惯施肥）减少堆肥用量50%，减施化肥18.37%，节约肥料成本7.53万元/hm2，增加产值3.43万元/hm2，最终实现纯收入增加10.82万元/hm2，产投比达到7.51，为最优处理。但T4处理有机肥养分用量占养分总用量的比例为21.84%，与黄绍文等[2]提出的“蔬菜有机肥养分用量占养分总用量的适宜比例为40%～50%”相差较大，因此，化肥优化减施仍存在较大潜力。此外，本试验中堆肥减量处理的纯收益和产投比均随堆肥减施量的增加而增加，表明堆肥减施也存在一定潜力。因此，需要进一步开展减量施肥研究，以得到与优化化肥相配合的最佳堆肥用量。