缓释肥替代普通化肥对大棚莴笋产量及品质的影响

陈艺易，颉建明，马宁，刘雪梅，苟亚妮，马红艳，丁东霞，李能慧

(甘肃农业大学园艺学院，甘肃 兰州 730070)

莴笋(LactucasativaL.var.angustanaIrish.)是食用、药用价值高，同时经济效益和产量都较高的一种茎用蔬菜，在我国很多地区已经形成了规模化种植[1-3].但近年来，种植者为追求高产，增加经济效益，生产中普遍存在过量施肥的现象，导致肥料利用率低，养分释放与作物吸收不协调，蔬菜的硝酸盐含量过高，产品的品质下降等问题[4].因此，通过合理施肥提高莴笋的产量、品质及肥料的利用率对种植者增加收入具有重要意义.

缓释肥具有养分释放缓慢、肥效期长等特点，可使肥料发挥最大的肥效，从而提高土壤的供肥能力和养分利用率.如缓释氮肥与普通尿素相比，能显著降低硝态氮的淋洗损失和氨挥发的损失，提高肥料的利用率[5-6].丁军芳等[7]，穆青等[8]研究表明，养分量相同的情况下，缓释肥较普通化肥单施时肥料利用率和作物产量更高，且施用缓释肥能够明显地降低农产品中硝酸盐的含量.任祖淦等[9]研究发现，对生育期较短的蔬菜，采用一次性基施较后期多次追肥的施肥方案对降低产品硝酸盐含量更为有效.胡迎春等[10]研究表明，氮肥减量下春玉米产量效益显著提高.小白菜在施氮肥时，植株体内硝态氮总量积累远远大于生物量的增加程度，这表明减量施肥更有利于蔬菜品质的提高[11].近年来，化肥减量施用的效果研究以及缓释肥的应用效果研究均较多，但化肥减量基础上用缓释肥替代普通化肥的应用研究极少，本试验设置常规施肥作为对照，研究在减少肥料用量的基础上用缓释肥替代普通化肥对莴笋生长、产量和品质的影响，旨在为当地大棚莴笋生产的合理施肥模式提供参考依据.

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2018年12月～2019年5月在甘肃省武山县进行，当地气候类型为温带大陆性半湿润季风气候，地理坐标为：E 105°4′，N 34°35′，平均海拔1 415 m，年均气温10.0 ℃，年均降水量570 mm，年蒸发量约1 500 mm，无霜期175 d.试验地土壤肥力中等均匀，类型为沙壤土，前茬为秋延后蒜苗.试验地大棚长42.5 m，宽9.5 m，面积为406 m2，试验地土壤部分理化性质见表1.

表1 试验地基本理化性质Table 1 Basic physical and chemical properties of the test site

1.2 供试材料

供试材料为青笋，是当地塑料大棚莴笋早春茬越冬栽培的主要品种之一，其具有抗病、高产、抗寒等优势.

供试缓释肥料为：复合肥料控失保持型(湖北鄂中生态工程股份有限公司生产，其养分释放期120 d，总养分≥48%，N∶P2O5∶K2O=26∶11∶11).供试普通化肥为：尿素(N：46.4%)、过磷酸钙(P2O5≥12%)、硫酸钾(K2O≥51%).

栽培模式为：垄面覆膜一垄双行的栽培模式，垄宽50 cm，沟宽30 cm，株距35 cm.

1.3 试验设计

试验采用随机区组设计，共设5个处理：不施肥(CK)、常规施肥(CK1)、常规减量施肥(T1)、缓释肥减量施肥(T2)、缓释肥常量施肥(T3)，每个处理3次重复，随机排列，共15个小区，小区面积为21 m2.CK1处理的施肥量采用农户习惯施肥量；T1处理施肥量根据目标产量和养分平衡法估算确定；T2处理用缓释肥替代普通化肥，养分用量与T1相同；T3处理用缓释肥替代普通化肥，养分用量与CK1相同.按照往年莴笋产量的调查数据设定目标产量为6 000 kg/667m2，依据平衡施肥原理计算施肥量，即确定T1和T2处理每667 m2需施N：39.0 kg，P2O5：35.4 kg，K2O：13.5 kg，总施肥量为1 318.5 kg(总养分比CK1减施35.2%：N减施24.3%、P2O5减施19.5%、K2O减施68.1%).缓释肥替代普通化肥磷钾养分不足用普通磷钾肥补足[12-13].各处理具体施肥量见表2.

表2 试验各处理施肥量Table 2 The amount fertilization in different treatments

12月3日播种，试验区随水追肥，分别在3月3日、3月28日、4月13日共3次追肥，CK1和T1处理每次追肥所需肥料为总施肥量的33.3%.T2和T3处理于3月3日一次性追施.于2019年5月8日收获莴笋，试验各处理其他田间管理措施均严格一致.

1.4 测定指标及测定方法

1.4.1 产量 采收时按照小区进行产量的测定.

1.4.2 生物学指标 成熟期每小区随机选取3株莴笋，用卷尺测量其株高(茎基部到生长点的高度，cm)、茎粗(茎基部至第一片真叶叶痕节间中部的直径)、茎长(茎基部到茎顶端生长点的高度，cm)、根长(主根的长度，cm).根系活力采用红四氮唑(TTC)法测定[14].光合色素含量(类胡萝卜素、叶绿素a、叶绿素b、)在采收前半个月随机选用莴笋叶片，用80%的丙酮提取，TU-1900型分光光度计比色[14].

1.4.3 品质 采收时每个小区随机选取3株莴笋测定其各部位(茎、叶)的各项品质指标.可溶性蛋白含量采用考马斯-G250溶液法测定，可溶性糖含量采用蒽酮-硫酸比色法测定，硝酸盐含量采用水杨酸-硫酸比色法测定，维生素C的含量采用2,6-二氯酚靛酚染色法测定，游离氨基酸含量采用茚三酮显色法测定[15-16].

1.4.4 肥料贡献率(fertilizer contribution rate)

FCR(%)=Y-Y0/Y

式中：Y为施肥区产量(kg/667m2)，Y0为不施肥区所得产量(kg/667m2).

1.5 数据分析

试验数据处理和作图采用Microsoft Excel 2017，统计分析采用SPSS 17.0，并采用Duncan法检测各处理间的显著水平.

2 结果与分析

2.1 缓释肥替代普通化肥对大棚莴笋生长的影响

2.1.1 缓释肥替代普通化肥对大棚莴笋生长指标的影响 不同施肥处理对莴笋生长的影响如表3所示，与CK1(常规施肥)相比，两个缓释肥替代普通化肥的T2和T3处理莴笋的茎粗、茎长和根长均显著高于CK1，株高差异不显著，普通化肥减量处理T1莴笋的茎长显著高于CK1，株高、茎粗均提高，但无显著性差异.在缓释肥替代普通化肥的两个处理T2、T3中，缓释肥减量处理T2的莴笋株高、茎粗、茎长和根长均显著高于缓释肥常量处理T3，即T2>T3，且T2较T3分别提高3.9%、5.6%、6.6%、4.2%.综上所述，T2处理莴笋生长最好，株高、茎粗、茎长和根长较CK1分别增加4.2%、24.5%、14.0%、19.1%.

表3 不同施肥处理对莴笋生长指标的影响Table 3 Effects of different fertilization treatments on growth indexes of asparagus lettuce cm

2.1.2 缓释肥替代普通化肥对大棚莴笋根系活力的影响 莴笋根系活力如图1所示，各处理莴笋的根系活力大小依次为T2>T3>T1>CK1>CK，与CK1(常规施肥)相比，其他各施肥处理T1、T2、T3的根系活力均提高，仅T1处理提高效果不显著，且T2、T3处理较CK1分别提高30.0%、36.3%.在缓释肥替代普通化肥的两个处理T2、T3中，缓释肥减量处理T2的莴笋根系活力显著高于缓释肥常量处理T3，即T2>T3，且T2比T3提高4.9%.综上所述，T2处理莴笋根系活力最高，且显著高于其余处理.

图1 不同施肥处理对莴笋根系活力的影响Figure 1 Effects of different fertilization treatments on root vigor of asparagus lettuce

2.1.3 缓释肥替代普通化肥对大棚莴笋叶片中硝酸还原酶活性的影响 由图2以看出，与CK1(常规施肥)相比，其他各施肥处理T1、T2、T3莴笋叶片的硝酸还原酶(NR)活性均提高，仅T3处理提高效果不显著，T1、T2处理较CK1分别提高41.5%、54.6%.当化肥减量水平一致时，即T1与T2相比，T2处理的NR活性显著高于T1处理，即T2>T1，且T2较T1提高9.3%.综上所述，T2处理莴笋叶片NR活性最高，且显著高于其余处理.

图2 不同施肥处理对莴笋叶片中硝酸还原酶活性的影响Figure 2 Effects of different fertilization treatments on nitrate reductase activity in leaf of asparagus lettuce

2.1.4 缓释肥替代普通化肥对大棚莴笋叶片光合色素含量的影响 由图3可以看出，与CK(不施肥)相比，其他各施肥处理CK1、T1、T2、T3的莴笋叶片中叶绿素a(Chla)、叶绿素b(Chlb)、叶绿素a+b(Chla+b)和类胡萝卜素(Car)的含量均显著提高.各处理莴笋叶片Chla、Chlb、Chla+b含量大小依次为T2>T3>T1>CK1>CK，Car含量大小依次为T2>T1>T3>CK1>CK.

图3 不同施肥处理对莴笋光合色素含量的影响Figure 3 Effect of different fertilization treatments on photosynthetic pigment content of asparagus lettuce

与CK1(常规施肥)相比，其他各施肥处理T1、T2、T3的莴笋叶片Chla、Chlb、Chla+b含量均提高，仅T2处理的提高效果显著，且Chla、Chlb、Chla+b含量较CK1分别提高18.9%、17.1%、18.5%.与缓释肥减量处理T2相比，缓释肥常量处理(T3)和普通化肥减量处理(T1)的莴笋叶片Chla、Chlb、Chla+b含量均低于T2，仅T3处理，在Chlb含量上未达显著水平，且T1与T3处理之间差异不显著.综上所述，T2处理莴笋叶片Chla、Chlb、Chla+b含量均最高，且Chla、Chla+b含量均显著高于其余处理.

与CK1(常规施肥)相比，其他各施肥处理T1、T2、T3的莴笋叶片Car含量均提高，仅T2处理的提高效果显著，且Car含量较CK1提高23.2%.与缓释肥减量处理T2相比，缓释肥常量处理(T3)和普通化肥减量处理(T1)的莴笋叶片Car含量均低于T2，且T1与T3处理之间差异不显著.综上所述，T2处理莴笋叶片Car含量最高，且显著高于其余处理.

2.2 缓释肥替代普通化肥对莴笋产量的影响

在莴笋采收时测定产量并结合施肥量统计分析可知，各施肥处理的产量由大到小依次为T2>T1>T3>CK1，仅T1与T3之间差异不显著，其中T2处理的产量为7 668.1 kg/667m2，相比于CK1增产率达12.4%.在化肥减量水平相同的两个施肥处理(T1、T2)中，缓释肥替代普通化肥的处理T2的产量较T1增产5.6%.在采用农户施肥量的两个施肥处理(CK1、T3)中，缓释肥替代普通化肥的处理T3的产量较CK1增产5.0%.在缓释肥替代普通化肥的两个施肥(T2、T3)处理中，减量的处理T2较T3增产7.1%.综上所述，缓释肥替代普通化肥且减量的施肥处理(T2)，提高莴笋的产量效果最好，肥料的贡献率最高(表4).

表4 不同施肥处理对莴笋产量和肥料贡献率的影响Table 4 Effect of different fertilization treatments on yield and fertilizer contribution rate of asparagus lettuce

2.3 缓释肥替代普通化肥对莴笋品质的影响

2.3.1 缓释肥替代普通化肥对大棚莴笋安全品质的影响 莴笋茎(图4-A)、叶(图4-B)硝酸盐含量图显示，在化肥减量水平相同的两个施肥处理(T1、T2)中，缓释肥替代普通化肥的处理T2的茎、叶硝酸盐含量均较低，且在茎中达到显著水平，较T1降低7.2%.在采用农户施肥量的两个施肥(CK1、T3)处理中，缓释肥替代普通化肥的处理T3的茎、叶硝酸盐含量均较低，且茎中达到显著水平，较CK1降低7.1%.在缓释肥替代普通化肥的两个施肥(T2、T3)处理中，T2的茎、叶硝酸盐含量均显著降低，较T3分别降低11.5%、10.1%.综合所有的施肥处理，T2处理的莴笋硝酸盐含量在莴笋茎、叶中均最低，与CK1处理相比，分别降低17.3%、13.9%.

图4 不同施肥处理对莴笋硝酸盐含量的影响Figure 4 Effect of different fertilization treatments on nitrate content of asparagus lettuce

2.3.2 缓释肥替代普通化肥对大棚莴笋营养品质的影响 由图5可以看出，在减量施肥的两个处理(T1、T2)中，T2处理莴笋茎、叶可溶性糖含量、可溶性蛋白、VC、游离氨基酸含量均较T1高，且仅可溶性蛋白含量在叶中提高效果不显著，其中，在产品器官茎中分别提高15.9%、26.1%、30.7%、9.8%.在采用农户施肥量的两个施肥(CK1、T3)处理中，T3的茎、叶的可溶性糖含量、可溶性蛋白质、VC、游离氨基酸含量均显著高于CK1，在产品器官茎中分别提高13.1%、22.9%、45.2%、26.9%.在缓释肥替代普通化肥的两个施肥(T2、T3)处理中，T2的茎、叶VC含量显著高于T3，可溶性蛋白和游离氨基酸含量低于T3，差异不显著.综合所有的施肥处理，T2处理的莴笋品质最好，CK1处理最差.

图5 不同施肥处理对莴笋营养品质的影响Figure 5 Effect of different fertilization treatments on nutritional quality of asparagus lettuce

3 讨论

在作物生长的过程中，不同时期氮磷钾养分供应水平会直接影响其产量和品质，因此，合理的肥料供应水平是保证作物高产优质的前提[17].施用过量化肥不仅增加成本、影响产品品质，甚至对环境的可持续发展造成严重的威胁[18].研究表明适量施用缓释肥可提高玉米、水稻的产量及肥料的利用率[19-20]，且适当的减量施肥可改善水稻群体质量，利于水稻干物质和养分的积累，增加水稻产量[21].本试验结果表明，等量施肥条件下，缓释肥替代普通化肥更有利于提高莴笋产量，这与陈敏等[22]的研究结果相似，原因可能是缓释肥料的持续稳定的养分释放能力，极大程度地使得养分积累于作物的生长发育，从而达到增产的目的[23-24].本试验发现，缓释肥替代普通化肥且减量处理对莴笋产量提高效果最显著，这与王菲等[25]的研究结果相似，原因可能是施肥过量或过低都不利于增产，当土壤供肥比例适宜时，养分会集中运往产品器官，从而提高产量[26].因此，这也是本试验缓释肥替代普通化肥且总施肥量减施35.2%的施肥处理对大棚莴笋的产量提高效果最显著的原因.

作物各生长指标的水平可在一定程度上反映其长势和产量的水平[27].研究表明缓释肥可促进木薯植株高度的增高和茎秆的增粗[28]，也可改善植物叶片的光合性能，有利于作物生长指标的增高.本试验结果表明，等量施肥条件下，缓释肥替代普通化肥的处理莴笋植株的株高、茎粗、茎长、根长均较高，这与杜衍红等[29]的研究结果类似，在根系活力和光合色素含量上缓释肥替代普通化肥的处理也较高，这与王菲等[30]的研究结果类似，原因可能是缓释肥的养分缓慢释放特性，莴笋能尽可能多地吸收肥料中的养分来促进其生长，从而产生更多用于植株转化吸收营养物质的光合色素；又不会因养分过多造成短暂烧苗的现象，使得莴笋根系处于较合理的养分需求范围，从而增强植株根系的活力[31].本试验结果表明，适当减量施肥条件下，更利于莴笋的生长，尤其茎长的增加，这与哈丽哈什等[32]在棉花上的减氮试验结果相似，原因可能是氮肥浓度过高会产生负反馈调节抑制作物生长，而水肥适宜则会提高作物壮苗指数，促进养分积累，适当减少氮肥更利于植物生长[33].因此，这也是本试验缓释肥替代普通化肥且总施肥量减施35.2%的施肥处理使得大棚莴笋的株高、茎粗、茎长、根长、光合色素含量及根系活力提高效果最显著的原因.

蔬菜品质一般包括营养品质和卫生品质两方面，营养品质一般指糖、蛋白、VC等，卫生品质则主要指硝酸盐含量等[34].研究表明缓释肥的施用可提高辣椒、韭菜产品的品质，且化肥减量能明显降低蔬菜产品硝酸盐含量[35-36].本试验结果表明，等量施肥条件下，缓释肥替代普通化肥的处理可提高莴笋可溶性糖、可溶性蛋白、VC、游离氨基酸含量并降低硝酸盐含量，这与陆士奎等[37]的研究结果类似.原因可能是缓释肥添加的脲酶抑制剂能够协调铵态氮与硝态氮的吸收利用比例，使得植株尽可能吸收利用更多的铵态氮，从而减少了硝态氮在植株体内的积累，降低了硝酸盐含量.

4 结论

本试验在农户习惯施肥(CK1)水平下，采用缓释肥替代普通化肥且总施肥量减施35.2%的施肥模式，提高了莴笋的产量和品质，减少了肥料的浪费，从而提高了肥料的利用率，可为当地大棚莴笋越冬栽培的施肥方案提供参考.