减氮配施有机肥对结球甘蓝产量及品质的影响

刘金雨，刘彦旭，许忠民，黄炜，王杏利

（1.西北农林科技大学园艺学院，杨凌，712100；2.西北农林科技大学图书馆）

结球甘蓝（Brassica oleraceaL.var.capitataL.）亦称甘蓝，又名卷心菜、包心菜，为十字花科芸薹属蔬菜作物，因具有产量高、营养丰富、抗逆性强等特点在我国广泛栽培，目前，我国甘蓝的年种植面积约90万hm2，春甘蓝在陕西关中地区蔬菜供应中占有重要地位[1～3]。施用化肥是提高作物产量的重要途径，氮肥在作物生长发育、产量与品质形成过程中起到至关重要的作用[4]，但是过量施用氮肥不仅造成资源浪费，而且还会导致作物品质降低，土壤板结，环境污染等一系列问题[5]。有机肥能够缓解土壤盐渍化，促进植株养分吸收[6]。目前氮肥减量配施有机肥在玉米、苹果等多种作物上得到广泛应用，但在陕西关中地区结球甘蓝栽培过程中关于氮肥减量配施有机肥的研究还未见报道，本研究基于关中地区结球甘蓝栽培过程中氮肥施用量过大问题，探究不同氮肥施用量对结球甘蓝的影响，确定最佳氮肥施用量以及化肥与有机肥配比，对关中地区结球甘蓝生产提高品质、减少农业资源浪费等方面具有现实意义。

1 材料与方法

1.1 试验材料

由西北农林科技大学园艺学院十字花科课题组提供甘蓝品种中甘21。供试肥料名称和来源具体如表1。

表1 试验肥料

1.2 试验地概况

本试验于2020年1～5月于西北农林科技大学阎良现代农业试验示范站进行。前茬作物为玉米。试验地土壤性状见表2。

表2 试验地概况

1.3 试验设计

以关中地区农业生产者习惯性氮肥施用量，折合每1 hm2纯氮375 kg为基础，设置8个处理，按每1 hm2计算，CK：常规，施N量375 kg。Y1：施N量300 kg，即减量20%。Y2：施N量225 kg，即减量40%。Y3：施N量187.5 kg，即减量50%。Y4：施N量150 kg，即减量60%。L1：施N量300 kg，配施有机肥15 kg（氮肥减量20%，配施常规氮量4%的有机肥，即在氮肥减量20%的基础上配施有机肥，配施量为减N量的20%）。L2：施N量225 kg，配施有机肥30 kg（氮肥减量40%，配施常规氮量8%的有机肥，即在氮肥减量40%的基础上配施有机肥，配施量为减N量的20%）。L3：施N量187.5 kg，配施有机肥37.5 kg（氮肥减量50%，配施常规氮量10%的有机肥，即在氮肥减量50%的基础上配施有机肥，配施量为减N量的20%）。

每处理3次重复，完全随机区组排列。各处理每1 hm2施磷肥（折合P2O5）94.5 kg、钾肥（折合K2O）94.5 kg。肥料作基肥和追肥（莲座期）施用，基肥与追肥比例为1∶1。小区面积9 m2，畦宽1.0 m，双行定植，株行距40 cm×50 cm，每小区种植约44株。

1.4 测定指标及方法

①农艺性状测定方法 结球甘蓝收获期农艺性状参考李锡香等[7]标准进行测量。株高、株幅等形态指标用米尺进行测量，单位为cm。单球质量用电子天平称量，单位为kg。株高：植株基部与地面接触处至植株最高处高度。株幅：植株外叶自然开展最大距离。叶球纵径：叶球纵切面最大纵径。叶球横径：叶球横切面最大横径。中心柱长：叶球纵切后球茎内部中心柱的长度。单球质量：去掉外叶及叶球外短缩茎后的叶球质量。产量：以小区内随机选取20株结球甘蓝单球质量为基础，计算单位面积产量，单位为t。

②相关计算公式 中心柱相对长度=中心柱长度/叶球纵径，单位为cm。叶球体积：V=（π/6）·HD2，式中V表示叶球体积；D表示叶球横径，单位cm；H表示叶球纵径，单位为cm。叶球紧实度：X=W/V，式中X表示叶球紧实度；W表示单株叶球质量，单位为g；V表示叶球体积，单位cm3。

③品质指标及测定方法 采用烘干法测定干物质含量。采用考马斯亮蓝G-250染色法测定可溶性蛋白质含量[8]。采用蒽酮比色法测定可溶性糖含量[9]。采用2，6－二氯靛酚法测定维生素C含量[10]。采用滴定法测可滴定酸含量[11]。采用水杨酸硝化法测定硝酸盐含量[12]。

1.5 数据处理及分析

采用Microsoft Excel及SPSS 23对数据进行处理与分析，多重比较采用最小显著差异法（LSD）。

2 结果与分析

2.1 减氮配施有机肥对结球甘蓝产量的影响

由表3可知，减量施用氮肥处理的产量随化氮肥施用量的降低呈降低趋势；配施有机肥处理的产量随着有机肥施用量的增加呈升高趋势。各处理667 m2产量由高至低依次为L3、L2、L1、CK、Y1、Y2、Y4、Y3。其中L3产量为4.98 t，CK为4.40 t，Y3为3.94 t，L3、Y3较CK增产率分别为13.2%、-10.5%。L3与CK及其他处理间差异显著。

表3 不同处理对结球甘蓝产量及单球质量的影响

在单球质量方面，中甘21单球质量由高至低依次为L3、L2、L1、CK、Y1、Y2、Y4、Y3。其中CK单球质量为1.35 kg，L3、L2、Y3单球质量为1.53、1.42、1.21 kg，较CK增幅分别为13.3%、5.1%、-10.3%。L3与CK及其他处理存在显著性差异，CK与除L3外的其他处理间不存在显著性差异。说明适量减少化学氮肥施用量并不会显著降低结球甘蓝单球质量，并且在减量施用化学氮肥的前提下配施有机肥，可显著提高单球质量。

2.2 减氮配施有机肥对结球甘蓝农艺性状的影响

农艺性状是反映农作物生长发育情况的重要指标。

在株高方面，各处理株高由高至低依次为Y1、L1、L3、CK、L2、Y3、Y2、Y4。Y1株高为20.99 cm，CK株高为20.14 cm，株高增幅为4.2%。CK与各处理间不存在显著性差异。在株幅方面，CK株幅最大，为44.66 cm，Y4株幅最小，为41.44 cm，较CK低7.2%。CK的株幅显著高于Y2、Y3、Y4，但与配施有机肥的3个处理差异不显著（表4）。

在叶球纵径方面，减量施用氮肥处理的叶球纵径随着氮肥施用量的减少呈降低趋势；随着有机肥施用量的增加，减氮配施有机肥处理的叶球纵径呈现逐渐升高趋势。各处理的叶球纵径由高至低依次为L3、L2、L1、CK、Y1、Y2、Y3、Y4。其中，CK的叶球纵径显著高于Y3、Y4（表4）。

在叶球横径方面，L2的叶球横径最大，L3次之，分别为16.32、15.91 cm，CK的叶球横径为15.54 cm，L2、L3分别比CK高5.0%、2.4%。CK、Y1的叶球横径显著高于Y2、Y3、Y4（表4）。

在球形指数方面，除Y2外，各处理与CK不存在显著性差异（表4）。

在叶球体积方面，减量施用氮肥处理中，随着氮肥施用量的减少，叶球体积呈逐渐降低趋势，Y2、Y3、Y4的叶球体积显著低于CK。在配施有机肥处理中，叶球体积随有机肥施用量的增加，呈逐渐上升趋势。其中，L3的叶球体积显著高于CK。L2、L3显著高于Y2、Y3、Y4（表4）。

在叶球紧实度方面，各处理的叶球紧实度与CK均不存在显著性差异。在中心柱长及中心柱相对长度方面，减量施用氮肥处理的中心柱长显著低于CK，而配施有机肥的处理与CK差异不显著。各处理中心柱相对长度均低于CK，其中Y3、Y4、L3处理显著低于CK（表4）。

表4 不同处理对结球甘蓝农艺性状的影响

2.3 减氮配施有机肥对结球甘蓝品质的影响

由表5可知，在干物质含量方面，减量施用氮肥而不配施有机肥处理的干物质含量随施氮量的降低呈逐渐降低趋势。配施有机肥的3个处理的干物质含量均高于CK及3个氮肥减量处理。各处理干 物 质 含 量 由 高 至 低 依 次 为L3、L2、L1、CK、Y1、Y2、Y4、Y3，分别比CK增加4.5%、16.4%、4.3%、-7%、-6.2%、-7.5%、-14.5%。其中，L3、Y3与CK差异显著。

在可溶性蛋白方面，各处理的可溶性蛋白含量由高至低依次为L3、L2、L1、Y1、Y2、CK、Y3、Y4。L3较CK高22.1%。L3高于CK、Y2、Y3、Y4，且差异显著。

在可溶性糖方面，减量施用氮肥各处理的可溶性糖含量随施氮量的降低呈逐渐降低的趋势，配施有机肥的3个处理的可溶性糖含量高于减量施用氮肥处理和CK。其中，L3的可溶性糖含量最高，L2次之，L2、L3分别比CK高20.5%和11.9%。

在维生素C含量方面，各处理由高至低为L3、Y2、L1、Y1、L2、Y3、CK、Y4。其中，L3、L1、Y2、Y1的维生素C含量分别为62.53、61.63、61.11、60.80 mg/100 g，分别比CK高9.1%、7.6%、6.6%、6.1%。方差分析结果表明，L3、L1、Y1、Y2与Y4间存在显著性差异。

在可滴定酸含量方面，各处理的可滴定酸含量由高至低依次为CK、Y1、Y3、Y2、L1、L3、L2、Y4。与CK相比，各处理的可滴定酸含量依次降低0.1%、6.9%、1.9%、21.8%、8.9%、17.8%、11%。其中，CK、Y1显著高于Y4、L2。

由表5可知，各处理的硝酸盐含量由高至低依次为CK、Y1、L1、L2、Y2、L3、Y4、Y3。其中，L3的硝酸盐含量比CK降低30.4%。CK、Y1的硝酸盐含量高于L3、Y3、Y4，且差异显著。

表5 不同处理对结球甘蓝品质的影响

3 讨论与结论

自20世纪我国农业生产大量应用化肥以来，农作物产量和经济效益得到大幅提升[13]，农业生产者普遍认为随着施肥量的增加作物的产量越高，导致肥料乱施、偏施现象严重，尤其是化学氮肥乱施的现象更为严重，不仅增加了生产成本，而且造成土壤盐渍化，环境污染等问题[14，15]。在保证产量的前提下，适量减施氮肥因能提高作物品质、改善环境、促进可持续发展，就成为了科研工作者的热门课题。

张明科等[16]研究表明，减施氮肥并没有造成结球甘蓝产量的下降，反而呈现不同程度的增产。李银坤等[17]研究表明，对夏玉米的施肥处理中，在农民习惯性施用氮肥量基础上减量1/3，并不会显著影响其生物量及产量，这与本研究结果相似，在当地农业生产者常用施氮量的基础上减量20%氮肥并不会显著影响结球甘蓝的产量、株高、株幅、叶球纵径、横径、叶球体积、中心柱相对长度等农艺性状，并且其可溶性蛋白及维生素C含量比常用施氮量处理提高了9.0%和6.1%；氮肥减量40%时，产量较常规施氮量（CK）降低9.8%，当氮肥减量50%时，叶球横径、纵径显著低于CK，干物质、可溶性糖、可滴定酸等含量较CK相比均有大幅度降低，证明适量减施氮肥可以提高结球甘蓝产量及品质。过量减施氮肥则会影响其生长发育，这与张宇[18]研究结果相似，过量减施氮肥会影响大蒜植株的生长发育，降低品质。

有机肥替施化学氮肥对提高农作物产量，改善品质，促进可持续发展具有积极作用[19]。喻华等[20]研究表明，施用75%化肥配施25%有机肥能显著提高黄瓜产量，并且维生素C等品质指标有明显提高，硝酸盐含量显著降低。刘欢[21]研究表明，与常规施氮处理相比，小白菜减施化学氮肥配施有机肥处理产量提高3.4%，可溶性糖含量增加3.9%，硝酸盐含量降低44%。上述研究结论与本研究结果相似，氮肥减量处理与氮肥减量配施有机肥处理对结球甘蓝产量及品质影响不同，在农艺性状方面，氮肥减量配施有机肥处理的叶球纵径、叶球横径、单球质量等产量构成因素有所提高；总体上，氮肥减量配施有机肥处理的干物质、可溶性蛋白、可溶性糖和维生素C含量随有机肥施用量的增加逐渐升高。氮肥减量50%配施总氮量10%有机肥处理的产量、干物质、可溶性蛋白、可溶性糖含量均最高，分别比常规氮肥施用量（CK）处理高13.2%、24.5%、22.1%、20.5%，且可滴定酸及硝酸盐含量均低于CK，分别较CK降低10.9%、30.4%。

综上，在本试验条件下，结球甘蓝在常规施氮量的基础上减量20%，对产量及品质等影响不显著，在常规施氮量的基础上减量50%并配施总氮量10%有机肥既可显著提高结球甘蓝产量，提高品质，又可促进农业生产可持续发展。