不同施肥方式对甘蓝生长、产量、品质及土壤酶活性的影响

2023-09-27吴金平周洁矫振彪齐传东朱凤娟邱正明郭凤领

中国瓜菜 2023年9期

吴金平周洁矫振彪齐传东朱凤娟邱正明郭凤领

摘要：為明确减施化肥、配施有机肥在湖北地区露地甘蓝生产中的应用效果及其可行性，以奥奇娜甘蓝为试验材料，采取随机区组试验，按照减施化肥20%～30%，配施有机肥2250 kg·hm-2及1次追肥和2次追肥等处理，研究不同施肥方式对甘蓝产量、品质及土壤酶活性的影响。结果表明，与常规施肥（CK2）相比，减施化肥20%、配施有机肥，在莲座期和包心期分别追尿素（T3）时商品产量增加24.79%；甘蓝叶球可溶性糖、维生素C含量分别提高6.55%和4.88%；减少化肥施用量30%、配施有机肥（T4），氮、磷、钾利用率分别提高110.24%、143.21%和95.14%。配施有机肥土壤中磷酸酶、蔗糖酶、脲酶这三种酶的活性都总体优于未施有机肥处理。综合分析可知，化肥1200 kg·hm-2配施有机肥2250 kg·hm-2可以有效促进甘蓝生长、增加产量、优化品质、增强土壤酶活性、提高土壤肥力，可作为湖北甘蓝生产的推荐施肥模式。

关键词：甘蓝；肥料减施；产量；品质；土壤质量

中图分类号：S635 文献标志码：A 文章编号：1673-2871（2023）09-075-05

Effects of different fertilization methods on soil enzyme activity and growth， yield， quality of cabbage

WU Jinping， ZHOU Jie， JIAO Zhenbiao， QI Chuandong， ZHU Fengjuan， QIU Zhengming， GUO Fengling

（Key Laboratory of Vegetable Ecological Cultivation on Highland， Ministry of Agriculture and Rural Affairs/Key Laboratory of Vegetable Germplasm Innovation and Genetic Improvement in Hubei Province/Institute of Economic Crops， Hubei Academy of Agricultural Sciences， Wuhan 430064， Hubei， China）

Abstract： In order to make clear the application effect and feasibility of reducing chemical fertilizer and increasing organic fertilizer in the production of cabbage in open field in Hubei province， the cabbage cultivar Aoqina was used as the test material， and a randomized block trial to study the effects of different fertilization treatments on the growth， yield and quality of cabbage in open field with reducing chemical fertilizer application by 20%-30%， increasing organic fertilizer application by 2250 kg·hm-2 and applying chemical fertilizer topdressing once or twice. The results showed that compared with conventional fertilization （CK2）， the commodity output increased by 24.79%， which reduce application of compound fertilizer by 20%， increase application of organic and in the rosette stage and the pericardium stage when topdressing urea （T3）， and the contents of soluble sugar and vitamin C increased by 6.55% and 4.88% respectively， and the utilization rates of N， P and K（T4） increased by 110.24%， 143.21% and 95.14%， respectively. The activities of phosphatase， sucrase and urease in soil treated with organic fertilizer were better than those treated without organic fertilizer. According to comprehensive analysis， 1200 kg·hm-2 chemical fertilizer and 2250 kg·hm-2 organic fertilizer can effectively promote cabbage growth， increase yield， optimize quality， improve soil enzyme activity and enhance soil fertility， it can be used as a recommended fertilization model for cabbage production in Hubei province.

Key words： Cabbage; Fertilizer reduction; Yield; Quality; Soil quality

目前我国露地蔬菜氮肥利用率为18.4%～34.0%、磷肥利用率为6.1%～17.4%、钾肥利用率为13.0%～36.9%[1]，化肥的投入远远超过了蔬菜正常生长需要的量而逐渐在土壤中积累，造成土壤次生盐渍化、肥料利用率低、作物品质下降、农田生态环境被破坏等一系列负面影响[2]。湖北省咸宁市嘉鱼县在蔬菜种植方面享有“北有寿光、南有嘉鱼”的美誉，其中，甘蓝种植面积达1.2万hm2。常年“两瓜两菜”，种植模式单一、土壤复种指数高、化学肥料投入量超标，致使土壤出现了盐渍化、板结现象，加剧了土壤质量退化。已有数据表明，适当减施化肥、配施有机肥（氮的占比为50%）可有效提高花椰菜产量[3]；化肥减施25%、增施200 kg·667 m-2有机肥可使青花菜中可溶性糖含量（w，后同）提高至7.48 mg·g-1[4]；在有机肥替代30%化肥的配施模式下，白菜和甘蓝具备最佳的商品特性和产量产出[5]；在总化肥减施率达50.88%的条件下，甘蓝每667 m2的产量较常规施肥增产12.17%[6]。众多研究表明，优化施肥模式可以使土壤中的养分得到有效利用，促进作物生长、改善品质，最终达到增产增效的目的。

笔者在嘉鱼县甘蓝常规施肥方式基础上研究不同施肥模式对甘蓝生长、产量、品质及土壤酶活性的影响，旨在为当地甘蓝生产提供合理的施肥依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概述

试验地点位于湖北省咸宁市嘉鱼县潘家湾镇湖北金润农业发展有限公司蔬菜基地，地处长江中游南岸，气候属亚热带湿润型季风气候，年平均气温17.2 ℃，>10 ℃的初终间日数平均为242 d，年降水量为1398 mm，汛期（5－9月）降水量为780 mm左右；年日照时数多于1856 h；无霜期260 d左右。土壤类型为黄棕壤，前茬作物为大白菜。

1.2 材料

参试甘蓝品种为奥奇娜（湖北省嘉鱼县金润农业发展有限公司提供）。耕层土壤理化性状：pH 6.25，有机质含量（w，后同）3.60 g·kg-1，碱解氮含量89.43 mg·kg-1，速效磷含量83.62 mg·kg-1，速效钾含量52.00 mg·kg-1。供试肥料来源于湖北宜施壮农业科技有限公司：尿素（N含量46%）、有机肥（有机质含量为47%，有机碳含量为27.26%，N、P2O5、K2O含量分别为2.80%、0.82%、1.38%）、复合肥（N-P2O5-K2O=15-15-15）。

1.3 时间

2021年12月13日整地、施肥、移栽。分别于2022年3月12日（莲座期）、4月11日（包心期）追肥，5月10日（成熟期）收获。

1.4 设计

试验共设6个处理，3次重复，合计18个小区，随机区组设置，每个小区面积50 m2，行株距45 cm×40 cm。除施肥外其他田间管理一致。6个处理施肥情况如表1所示。

1.5 测定项目与方法

1.5.1 甘蓝样品采集与分析采收时每小区选取20株甘蓝测定产量和商品产量。每小区取5株采用马彦霞等[7]的方法测量株高、中心柱长、叶球横径/纵径、单株质量等农艺性状指标；采用邹琦[8]的方法对叶球可食用部分的维生素C、可溶性蛋白、可溶性糖含量等品质指标测定；采用山楠等[9]方法测定甘蓝干物质累积量及全氮、全磷和全钾含量。

1.5.2 土壤样品采集与分析每小区采用5点“S”型混合法取土样。检测土壤样品中脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶、蛋白酶和磷酸酶活性，采用苏州科铭生物技术有限公司的试剂盒方法（分光光度法）进行测定。

1.6 数据统计与分析

采用Microsoft Excel 2016处理数据，采用SPSS 19.0单因素方差分析（one-way ANOVA）和Duncan新复极差法进行多重比较和差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1 不同施肥模式对甘蓝农艺性状的影响

由表2可知，各处理间甘蓝株高无显著差异，但T1处理叶球纵径、叶球横径指标显著高于CK2。在底肥化肥减施30%，增施有机肥2250 kg·hm-2，后期在莲座期和包心期分別追施尿素112.5 kg·hm-2时（T4）甘蓝农艺性状总体表现最优。以上结果表明，肥料的施用直接影响甘蓝的农艺性状指标，最终表现为对甘蓝产量的影响，适当减少化学肥料的施用并配施一定量的有机肥（T4）有利于甘蓝生长。

2.2 不同施肥模式对甘蓝产量的影响

由表3可知，减施化肥20%、增施有机肥2250 kg·hm-2，在莲座期和包心期分别追施尿素（T3）产量最高，经济系数达0.62，净收益为77 832.87元·hm-2，较常规施肥模式（CK2）净收益显著提高了31.07%。整体而言，配施有机肥有利于增产（T2、T3、T4），追肥分两次追（T3）比一次追（T2）效果好；与CK2相比，减少20%化肥施入的T1处理商品产量高出8.68%，净收益增加4 098.6元·hm-2。

2.3 不同施肥模式对甘蓝品质的影响

由表4可知，在不同施肥水平下，甘蓝干物质含量无显著差异；T3处理甘蓝的可溶性蛋白含量为1.53 mg·g-1，维生素C含量为0.43 mg·g-1，可溶性糖含量为2.44%，在品质方面综合表现最优；维生素C、可溶性糖含量分别比CK2提高了4.88%和6.55%。结果表明，减少化肥增施有机肥有利于提高甘蓝品质。在莲座期和包心期分别追肥（T3、T4）的甘蓝品质总体优于在包心期一次性追肥（T2）。

2.4 不同施肥模式对肥料利用率的影响

由表5可知，不同施肥模式下，甘蓝中氮、磷、钾元素含量由高到低分别为T4>T1>CK2>T3>T2>CK1、T1>T4>T3>T2>CK2>CK1、T4>T2>T1>CK2>T3>CK1。T4处理甘蓝氮、磷、钾利用率均显著高于CK2，分别比CK2提高110.24%、143.21%、95.14%。

2.5 不同施肥模式对土壤酶活的影响

由表6可知，T4处理土壤过氧化氢酶活性高达42.40 mg·g-1·d-1，说明适量减施化肥配施有机肥提高了过氧化氢酶活性。土壤蛋白酶参与土壤中存在的氨基酸、蛋白质以及其他含蛋白质氮的有机化合物的转化，其水解产物是高等植物的氮源之一，表中各处理蛋白酶活性间没有显著差异。减施化肥增施有机肥T2处理土壤磷酸酶活性显著高于CK2，说明过量施肥抑制磷酸酶活性。增施有机肥（T2、T3和T4）各处理与未施有机肥（CK1、CK2和T1）间比较，蔗糖酶活性明显提高。土壤脲酶活性反映了土壤的氮素状况，在T1～T4处理中，T4施氮最少，该酶活性最低；在氮素施用量一致的前提下，T2与T3间无显著差异；CK2与T1比较，减肥20%有利于提高脲酶活性。

3 讨论与结论

化肥在植物产量增长方面贡献率在40%～50%[10]。蔬菜种植者经常使用大肥大水以期获得高产，而单一超量使用化肥往往导致农产品品质下降、化肥利用率降低、连作障碍严重等问题[11-12]，同时，过量施用化肥导致营养物质不能被作物完全吸收而渗入地下或随着农田退水进入河流、湖泊等，最终导致地下水或地表水污染。湖北位于中国中部、长江中游，“黄金水道”纵贯东西，保护该区域的生态环境对维系整个长江流域的生态平衡起着重要作用。增施有机肥对作物品质提升、土壤改良有极大的促进作用[13]。因此，在该区域探讨减施化肥、增施有机肥对改善土壤环境、提高蔬菜产量和品质具有重要意义。

本研究结果表明，T3处理减少化肥用量20%，增施有机肥和追肥分2次追施，甘蓝商品产量较常规施肥CK2增产24.8%，除去增施有机肥成本，净收益增加31.1%。已有研究表明，部分化肥与有机肥的配合比单施化肥条件下水稻增产1.7%～62.4%，与本研究结果是一致的[14]。

众多研究表明，在增施有机肥的条件下，农产品可溶性蛋白、可溶性糖、干物质含量等品质相关指标更高，产品综合品质更好[15]，这主要是因为有机肥通过对土壤养分、酶及土壤微生物的影响，改变作物的代谢途径及生长条件，进而影响农产品的品质[16]。本研究结果也表明，增施有机肥（T2～T4）处理的甘蓝可溶性蛋白含量和可溶性糖含量高于未施有机肥（T1）。

已有研究表明，增施有机肥能促进蔬菜对氮、磷、钾的吸收利用[17]，这主要是因为合理配施有机肥可增加土壤微生物功能群数量，改善土壤微生态环境和土壤氮素营养循环，提高土壤酶活性，从而提高肥料利用率。在笔者的研究中，增施有机肥2250 kg·hm-2（T4），氮、磷、钾利用率分别提高110.24%、143.21%和95.14%，植株中氮、磷、钾含量分别提高了20.06%、11.79%、3.27%，与前人研究结果一致[18-19]。

笔者的研究通过增施有机肥减施化肥（T2～T4），调节土壤微生态系统，土壤中磷酸酶、蔗糖酶和脲酶酶活性都高于未施有机肥处理（CK2、T1），这与冯龙等[20]研究增施有机肥提高土壤中酶活性的结果一致。

本试验中脲酶活性依次是T2>T3>T1>T4>CK2>CK1，T2、T3施肥量一致，只是追肥次数不同，T1比T2少施了有机肥2250 kg·hm-2，T4比T3少施了化肥150 kg·hm-2，该结果表明，脲酶活性与土壤有机质、氮元素含量有关。这和脲酶活性与土壤有机质、全氮含量等肥力因素呈显著正相关的结论一致[21]。蔗糖酶、磷酸酶活性与土壤中有机质含量存在着正相关关系[22]。本研究结果表明，增施有机肥提高了土壤蔗糖酶、磷酸酶活性，从而改善了土壤肥力水平，T2、T3、T4虽然减少了化肥施用量20%～30%，但由于增施了有机肥，提高了土壤酶活性，改善了土壤肥力，最终导致甘蓝产量增加。本研究结果表明，各处理蛋白酶活性之间没有显著差异，过氧化氢酶活性除T4显著高于其他各处理外，其他各处理间没有顯著差异。这可能是因为土壤酶活性不仅与土壤有机质含量有关，与土壤中氮、磷、钾含量也存在正相关关系，这就需要进一步研究不同施肥水平下土壤营养元素水平，从而更好地解释土壤酶活性差异的原因。

在湖北地区甘蓝常规施肥模式基础上，笔者的研究通过减施化肥、增施有机肥及采用不同追肥方式，探究不同施肥模式对甘蓝产量、品质及土壤酶活性等指标的影响。结果表明，减施化肥20%～30%，配施有机肥2250 kg·hm-2可以有效促进甘蓝生长，增加产量，优化品质，改善土壤生态系统，提高土壤肥力。建议湖北地区甘蓝种植化肥施用量为1200 kg·hm-2左右，增施有机肥。此外，甘蓝整个生育期内少量多次追肥，更加有利于产量和品质的提高。

参考文献

[1] 黄梓翀，刘善江，孙昊，等．我国蔬菜肥料利用率现状与提高对策[J]．蔬菜，2021（7）：43-50．

[2] 吕享华，潘忠强，翟光辉，等．蔬菜生产中的土壤肥料问题与测土配方施肥技术应用研究[J]．中国农村科技，2021（9）：66-67．

[3] 张佳佳，张丽君，黄祥玉，等．有机肥部分替代化肥对花椰菜产量的影响[J]．浙江农业科学，2022，63（8）：1785-1787．

[4] 王圣泽，聂金，费丹丹，等．有机肥部分替代化肥对青花菜生长、品质及土壤状况的影响[J]．中国瓜菜，2022，35（4）：56-62．

[5] 耿川雄，张茜，朱红业，等．化肥不同减量比例对白菜、甘蓝产量和肥料利用率的影响[J]．西南农业学报，2021，34（5）：1047-1053．

[6] 杨敬之，尹显慧，龙友华，等．不同施肥处理对甘蓝农艺性状及产量的影响[J]．山地农业生物学报，2021，40（1）：50-55．

[7] 马彦霞，张玉鑫，王晓巍．河西绿洲区大棚甘蓝产量、品质和养分吸收对不同水肥组合的响应[J]．水土保持学报，2018，32（5）：270-276．

[8] 邹琦．植物生理学实验指导[M]．北京：中国农业出版社，2003．

[9] 山楠，串丽敏，刘继培，等．养分专家系统推荐施肥在大白菜上的应用效果[J]．中国蔬菜，2021（8）：67-72．

[10] 曾靖，常春华，王雅鹏．基于粮食安全的我国化肥投入研究[J]．农业经济问题，2010（5）：66-70．

[11] 黄绍文，唐继伟，李春花，等．我国蔬菜化肥减施潜力与科学施用对策[J]．植物营养与肥料学报，2017，23（6）：1480-1493．