化肥减量配施不同有机肥对油麦菜及土壤理化性质的影响

谢育利，张 野，苏天明*，王吉平，王 瑾，何铁光，李嘉维，谭伯寿，梁 健，杨文军，方 露

（1.广西壮族自治区农业科学院 农业资源与环境研究所，广西 南宁 530007；2.广西源创农业科技开发有限公司，广西 南宁 530022；3.广西贵港天潮农业科技有限公司，广西 贵港 537135；4.广西函农生物质科技有限公司，广西 贵港 537118）

油麦菜（Lactuca sativa var. longifoliaf Lam， Lettuce）是常见的绿叶菜，质地脆嫩，风味独特，富含多种维生素和矿物质，有较高的营养价值，抗病性也强，深受人们的喜爱。油麦菜生长周期短，属于速生叶菜，在全国各地广泛种植，是效益较好的一类蔬菜［1］。长期以来，蔬菜种植主要通过施用化肥来提高产量，但长期施用化肥会导致土壤酸化、板结等问题，降低土壤微生物的数量和活性，由于化肥利用率较低，未被利用的化肥易被雨水冲刷进入附近水域造成水体污染，破坏水源生态平衡［2］。研究表明，化肥配施有机肥对作物具有增产提质的作用，并能改良土壤［3-4］。因此研究化肥配施不同有机肥对油麦菜的增产提质和种植土壤的改良具有重要意义。

有机肥中含有植物必需的各种营养元素，能够有效改良土壤、培肥地力［5-6］，与化肥配施对作物还具有增产提质的效果。猪粪有机肥部分替代化肥可提高油麦菜的产量和品质，与单施化肥对照相比，有机肥替代比例为75%时效果最优［7］。炭基肥的施用可以提升油麦菜地上部的生物量，但随着生物炭及炭基肥的添加，油麦菜地上部的生物量呈现先增后减的趋势［8］。以羊粪和菇渣为原料生产的蚯蚓粪与化肥配施可在一定程度上提高油麦菜产量，等量氮的条件下，蚯蚓粪氮占比为30%~50%时的效果最佳［9］。此外，也有研究表明化肥配施有机肥可有效改善土壤理化性质。化肥与沼液配施可显著提高毛竹林地土壤微生物的碳和氮含量，且能显著提高土壤蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶的活性［10］。有机无机肥料配施可提高土壤细菌多样性，且化肥配施高碳基土壤修复肥时，土壤细菌多样性最高［11］。化肥减量配施生物有机肥可显著提高土壤有机质含量及碱解氮、速效磷和速效钾含量，并显著提高氮、磷、钾肥的吸收利用率［12］。当前针对减施化肥并配施不同有机肥料对油麦菜生长、品质和土壤理化性质的影响未见报道。

本试验研究化肥减量配施不同有机肥处理下油麦菜生长、品质及土壤理化性质的变化特征，旨在为油麦菜种植中施肥方式的选择提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验区位于广西壮族自治区贵港市农业科学研究所种植基地（23.11°N，109.54°E）。本试验布置于贵港市农业科学研究所蔬菜大棚内，试验开始前采集了0~20 cm耕层土壤，检测其基本理化性质。根据检测结果，本试验大棚土壤的理化性质：pH值为7.3，全磷含量为1.08 g/kg，全钾含量为4.24 g/kg，有效磷含量为14.1 mg/kg，速效钾含量为139 mg/kg，有机质含量为22.7 g/kg，水解性氮含量为95.9 mg/kg，全氮含量为1.49 g/kg。

1.2 试验材料

供试材料为抗热无斑香油麦品种（购于柳州陈兴达种子有限公司）。使用肥料为YARA复合肥（21-6-13）、氨基酸生物有机肥、鸡粪（含花生腐植酸）和炭基肥，各肥料的养分状况见表1。

表1 试验肥料养分状况

1.3 试验方法

1.3.1 试验方案设计 本试验共设置4个施肥处理，分别是单施化肥（T1）、减量20%化肥+氨基酸生物有机肥（T2）、减量20%化肥+鸡粪（含花生枯腐植酸）（T3）、减量20%化肥+炭基肥（T4）。每个处理设置3个重复小区，小区面积20.16 m2（8.4 m×2.4 m），各小区为随机区组设计。本试验于2020年4月初育苗，4月中旬移栽，5月下旬采收。

根据当地情况本试验确定各处理施肥量为T1：化肥N的施用量为120 kg/hm2，即复合肥（21-6-13）571.5 kg/hm2； T2：减量20%化肥+氨基酸生物有机肥，即氨基酸生物有机肥15 t/hm2，复合肥（21-6-13）457.5 kg/hm2；T3：减量20%化肥+鸡粪（含花生枯腐植酸），即鸡粪（含花生枯腐植酸）15 t/hm2，复合肥（21-6-13）457.5 kg/hm2；T4：减量20%化肥+碳基肥，即碳基肥15 t/hm2，复合肥（21-6-13）457.5 kg/hm2。化肥按照3∶3∶4的比例分3次施用，有机肥一次性基肥施用。

1.3.2 样品采集 待油麦菜成熟后，每个小区进行测产，测产后每个小区选取10株长势均匀的油麦菜，收集地上部分用作植株的品质分析，同时每个小区采集收获后的土壤进行理化性质分析。

1.3.3 测定项目及方法

1.3.3 .1 农艺性状测定 蔬菜成熟采收时，分别在各小区选取5株长势均匀的油麦菜，用卷尺测量其株高、叶片长、叶片宽，同时测定叶片的SPAD值并记录；再将长势均匀的10株油麦菜沿地面剪断装袋，带回实验室清洗后选取其中5株计算单株叶片数，另外5株进行单株鲜重称量。

1.3.3 .2 产量测定 蔬菜成熟后将每个小区的所有油麦菜沿地面剪断收集，并进行称重，各施肥处理的产量分别为各自重复小区产量的均值。

1.3.3 .3 地下性状测定 蔬菜成熟收取地上部分后，每个小区选择5株长势均匀的油麦菜，挖取油麦菜整株根系，装袋后带回实验室。在实验室冲洗后采用游标卡尺测量根粗，用皮尺测量主根长， 用α-萘胺法测定根系活力，用烘干法测定根系水分。

1.3.3 .4 油麦菜品质测定 蔬菜成熟后，考虑到测定指标较多，每个小区选择长势均匀的油麦菜10株，沿地面剪断，将地上部分整株装袋，带回实验室冷藏备用。采用对二苯酚-亚硫酸钠还原法测定磷含量，火焰原子吸收光谱法测定钾和镁含量，直接滴定法测定总糖含量，2，6-二氯靛酚滴定法测定维生素C含量，铜还原碘量法测定可溶性糖含量，分光光度法测定亚硝酸盐含量，凯氏定氮法测定氮含量［13］，粗纤维含量的测定参照《植物类食品中粗纤维的测定》（GB/T 5009.10—2003）。

1.3.3 .5 土壤理化性质测定 采收油麦菜时，分别在各个小区用环刀采集土样，带回实验室测定土壤容重、土壤含水量、总孔隙度、毛管孔隙度及非毛管孔隙度。同时用梅花布点法在每个小区采集0~10 cm土样1 kg左右，装袋后带回实验室风干备用。采用重铬酸钾氧化-油浴加热法测定有机质含量，碱解扩散法测定水解性氮含量，碳酸氢钠提取-钼锑抗比色法测定有效磷含量，乙酸铵提取-火焰光度计法测定速效钾含量，pH计测定酸碱度（pH值）［10］，腐植酸的测定参照《有机肥料中腐植酸含量的测定》（DB21/T 1322—2004）。

1.4 数据处理

1.4.1 数据分析 采用SPSS 16.0软件进行数据整理与统计分析，使用Excel 2016软件进行绘图。

1.4.2 肥效综合评价 采用隶属函数法［14］对本试验中油麦菜各测定指标进行模糊评价，计算公式如下：

指标与评价效果为负相关时对隶属函数进行转换，公式为：

式（1）和（2）中，R为参与综合评价的指标，Xi为各处理指标测定值，Xmax和Xmin分别为所有测定数据中的最大值和最小值。将各指标隶属函数值分别计算后，再进行累加计算平均值，采用平均隶属函度进行综合评价，平均值越大则说明综合效果越好。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对油麦菜农艺性状的影响

在不同的施肥处理下，油麦菜的农艺性状存在一定差异，整体表现为化肥减量配施有机肥的处理优于单施化肥的处理。其中T1的株高最大（45.06 cm），比最小值（39.94 cm）提高了12.82%；T2的叶片长（43.03 cm）、叶片宽（5.10 cm）、单株叶片数（21片）及SPAD值（29.34）均最高，分别比最小值提高了7.3%、18.60%、16.7%、和8.94%；T4的单株鲜重最大（97.44 g），比最小值（75.85 g）提高了28.46%。但各处理间农艺性状只有叶片宽差异达到显著水平（P﹤0.01），其他农艺性状差异不显著（P﹥0.05，下同）。在测定的6项农艺性状中， T2在叶片长、叶片宽、单株叶片数、SPAD值这4项指标上的测算结果值最高，说明T2对油麦菜生长的促进效果最好。

2.2 不同施肥处理对油麦菜产量的影响

不同肥料对油麦菜产量的增产效果不一，调查结果显示各施肥处理产量大小排序为：T2（54.72 kg）＞T4（48.72 kg）＞T3（42.48 kg）＞T1（35.28 kg）。T2、T3、T4的产量相较于T1分别提高了55.10%、20.41%、38.09%，其中T2的产量显著高于T1（P＜0.05，图1），T3、T4产量高于处理T1，但与T1差异 均不显著。由此可见， T2对油麦菜的增产效果最好。

表2 不同施肥处理下油麦菜农艺性状比较

图1 不同施肥处理下油麦菜产量比较

2.3 不同施肥处理对油麦菜地下性状的影响

不同的施肥处理对油麦菜地下部的性状影响未表现出明显规律。单株根鲜重排序为T4＞T2＞T3＞T1，最大值（5.68 g）比最小值（4.49 g）高26.5%；主根长排序为T4＞T2＞T1＞T3，最大值（3.98 cm）比最小值（3.53 cm）高12.75%；根粗排序为T4＞T2＞T3＞T1，根系水分排序为T3＞T1＞T2＞T4，最大值（92.37%）比最小值（91.82%）高0.60%；根系活力排序为T2＞T1＞T3＞T4，最大值为0.0476 μg/（g·h），比最小值［0.0402 μg/（g·h）］高18.41%。根系活力直接反映出植物个体的生长营养状况和产量水平［15］，是最重要的地下性状指标。从调查结果看， T2的根系活力最强（表3），说明T2最利于油麦菜的根系生长。

表3 不同施肥处理下油麦菜根系比较

2.4 不同施肥处理对油麦菜品质的影响

检测结果显示不同肥料处理对油麦菜的品质存在显著影响（表4）。粗纤维含量表现为单施化肥的处理T1（0.59%）显著高于其他3个处理，比最低值（0.51%）高15.69%；总糖含量排序为T3＞T1＞T2＞T4，最高值（2.52 g/kg）比最低值（1.95 g/kg）显著提高了29.23%；维生素C含量排序为T1＞T4＞T3＞T2，最高值（109.07 mg/kg）比最低值（86.10 mg/kg）高26.68%；可溶性糖含量排序为T3＞T2＞T2、T4，氮含量的排序为T3＞T2＞T4＞T1，磷含量的排序为T1＞T2＞T4＞T3，钾含量的排序为T4＞T2＞T3＞T1，镁含量的排序为T2＞T1＞T4＞T3，其中含量最高值均显著高于最低值（P<0.01）。各施肥处理间亚硝酸盐含量也存在显著性差异，亚硝酸盐含量排序为T1＞T3＞T4＞T2，处理T2的亚硝酸盐含量比处理T1显著降低了50.24%。蔬菜是一种容易富集亚硝酸盐的作物，亚硝酸盐的累积会诱发消化系统癌变，因此亚硝酸盐含量是蔬菜安全性的重要指标之一［16］。在本试验中，处理T2的安全性最好。

2.5 不同施肥处理对土壤理化性质的影响

试验测定结果显示，各施肥处理对土壤物理性质存在一定影响，但差异不显著，而各施肥处理对土壤化学性质则存在显著影响（表5）。有效磷含量排序为T3＞T2＞T1＞T4，最大值（57.57 mg/kg）比最小值（36.67 mg/kg）显著提高了56.99%；速效钾含量排序为T4＞T3＞T1＞T2，最大值（234.00 mg/kg）比最小值（123.67 mg/kg）显著提高89.21%；有机质含量排序为T3＞T4＞T2＞T1，最大值（22.50 g/kg）比最小值（20.33 g/kg）提高了10.67%；水解性氮含量排序为T3＞T4＞T2＞T1，最 大 值（150.33 mg/kg）比 最 小 值（99.00 mg/kg）显著提高了51.85%，腐植酸含量排序为T4＞T1＞T2＞T3，最大值（0.97%）比最小值（0.91%）高6.59%。这些测定结果说明化肥减量配施有机肥能有效改善土壤结构，同时显著提高土壤有机质含量，增强土壤肥力，其中T3的施用效果最好。

表4 不同施肥处理下油麦菜的品质性状比较

表5 不同施肥处理下土壤理化性状的比较

2.6 不同施肥处理的肥效综合评价

由表6可知，不同处理的肥效平均隶属度排序为T2（0.56）＞T3（0.49）＞T4（0.450）＞T1（0.40），因此，从油麦菜增产提质以及增强土壤肥力方面考量，化肥减量后配施氨基酸生物有机肥为当地油麦菜的最佳施肥方式。

3 讨论与结论

肥料的施用会影响土壤的理化性质。土壤容重反映土壤的质地、结构和松密度等，土壤孔隙度是土壤内部空隙多少的体现，其大小决定了土壤的通气性，富含有机质的土壤孔隙度大，容重小，通气透水性好［17］。在本试验中，处理T2~T4的土壤容重均小于处理T1的，同时处理T2~T4的土壤有机质含量也显著高于处理T1，可见化肥减量配施有机肥能改善土壤结构及土壤肥力，此结果与以往研究结果一致［3，4，18］。肥料的施用不仅影响土壤的理化性质，同时可以有效促进作物生长，增加作物产量［19-20］，但化肥的长期施用会引发许多环境问题［2］，因此需要在保证蔬菜产量和品质的前提下减少化肥的施用。在本试验中，处理T2~T4的油麦菜产量均高于处理T1，可见化肥减量后配施有机肥能实现油麦菜的增产效果（图1），此结果与武星魁等［21］有机肥部分替代化肥氮对叶菜产量的影响研究结果一致。张丽英等［22］研究发现农艺性状对作物产量具有明显正效应，与本试验结果一致。徐国伟等［23］研究表明作物根系的活性会影响作物养分吸收、植株生长及产量的形成。本试验的地下性状调查结果显示T2的根系活力最强（表3），因此推测化肥减量后配施氨基酸生物有机肥可通过提高根系活力，促进油麦菜生长，实现增产效果。蔬菜的品质主要包括营养价值和卫生安全两大方面，亚硝酸盐含量是蔬菜重要的安全性指标之一［16］，在本试验中，T2的亚硝酸盐含量比T1显著降低了50.22%，安全性最好。但处理T2的营养价值除矿质元素镁的含量最高之外，其他指标并未达到最优效果（表4），因此未来可进一步探究更合理的施肥方式，在保证油麦菜产量及安全性的基础上提高其营养价值。

表6 不同施肥处理下油麦菜的产量、品质指标及土壤指标隶属度

综上所述，化肥减量配施有机肥能有效提高油麦菜产量及土壤肥力，同时降低亚硝酸盐含量，提高油麦菜食用的安全性，平均隶属度结果显示：在化肥减量条件下配施氨基酸生物有机肥对油麦菜的增产提质及土壤改良是最有利的。因此，从油麦菜增产、品质安全及提升土壤肥力方面考虑，建议油麦菜种植采用化肥减量并配施氨基酸生物有机肥的施肥方式。