有机肥氮替代部分无机氮对设施苋菜产量、品质和氮素利用率的影响

杜 雷，王素萍，张贵友，姜 利，黄 翔，程维舜，罗 茜，张利红，洪 娟

（武汉市农业科学院环境与安全研究所，武汉 430071）

中国是世界上最大的蔬菜生产国和消费国，蔬菜总产量占全世界蔬菜总产量的51%［1］。化肥作为农业生产的重要肥料，在保证蔬菜高产方面起到了不可替代的作用。但化肥过量和不合理施用导致一系列较严重的问题［2-8］。有机无机肥料配施的有机氮替代模式成为氮肥减施的重要措施［9-11］。苋菜在长江流域以南地区栽培较多，营养丰富，风味独特［12，13］。本试验通过对武汉市设施苋菜主产区施肥习惯的调查，对种植前土壤的测试分析，推荐合理施肥量，在推荐施肥基础上用不同量有机肥氮替代化肥氮，研究不同比例有机氮替代化肥氮对设施苋菜产量、品质和氮素利用率的影响，在保证稳产的前提下，明确有机氮替代化肥氮的适宜比例，为湖北省低设施苋菜生产提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验基本情况

试验设在湖北省武汉市东西湖区柏泉街道武汉市强鑫蔬菜产销专业合作社基地（114°4′9″E，30°42′51″N）。前茬作物为小白菜，土壤为灰潮土，土壤有机质含量27.13 g/kg，碱解氮120.49 mg/kg，有效磷75.63 mg/kg，速效钾151.65 mg/kg，pH 为5.01。

1.2 供试作物

苋菜品种为常丰红苋菜，购于市场。

1.3 供试肥料

农民习惯施用的肥料为复合肥（16-16-16），配方肥为尿素（含N 46%）、过磷酸钙（含P2O516%）、硫酸钾（含K2O 52%），均购于市场；有机肥为固体商品有机肥，购于嘉鱼中宜环保科技有限公司（有机质≥45%，N 2.84%，P2O51.03%，K2O 1.82%）。

1.4 试验时间

2021 年7 月7 日整地、施肥、播种，8 月2 日收获测产。

1.5 试验设计

试验在武汉市强鑫蔬菜产销专业合作社基地大棚内进行。采用田间小区设计，共设6 个处理，各处理采取随机区组排列，3 次重复，小区面积20 m2，其他田间管理一致。各处理分别为：①空白对照（CK），不施氮肥，过磷酸钙187.50 kg/hm2、硫酸钾235.35 kg/hm2，一次性基施；②农民习惯施肥（FP），按照当地农民的施肥习惯和施肥用量施肥，具体为复合肥料（16-16-16）600.00 kg/hm2，一次性基施；③推荐施肥（OPT），种植前检测土壤养分，根据实地调查情况，结合目标产量，推荐合理的施肥配方，具体施肥量为尿素146.70 kg/hm2、过磷酸钙187.50 kg/hm2、硫酸钾235.35 kg/hm2，一次性基施；④15%的有机肥氮替代（OPT-15%M），在推荐施肥的基础上用有机肥氮替代15%化肥氮，具体施入量为尿素124.80 kg/hm2、过磷酸钙152.10 kg/hm2、硫酸钾204.75 kg/hm2，有机肥550.20 kg/hm2，一次性基施；⑤30%的有机肥氮替代（OPT-30%M），在推荐施肥的基础上用有机肥氮替代30%化肥氮，具体施入量为尿素102.75 kg/hm2、过磷酸钙116.70 kg/hm2、硫酸钾174.45 kg/hm2，有机肥1 100.55 kg/hm2，一次性基施；⑥45%的有机肥氮替代（OPT-45%M），在推荐施肥的基础上用有机肥氮替代45%化肥氮，具体施入量为尿素80.70 kg/hm2、过磷酸钙81.30 kg/hm2、硫酸钾144.00 kg/hm2，有机肥1 650.75 kg/hm2，一次性基施。

1.6 试验项目及方法

1）农艺性状。在红苋菜收获前3 d，每个小区随机选取10 株测定苋菜的株高、茎粗和单株重。

2）产量和品质。各小区单打独收，记录实际产量。在苋菜收获时，取部分鲜样带回实验室测定其品质，采用蒽酮比色法测定可溶性糖含量，2，6-二氯酚靛酚滴定法测定维生素C 含量，紫外分光光度法测定硝酸盐含量，考马斯亮蓝法测定可溶性蛋白质含量［14］。

3）养分吸收量。在苋菜收获时，采用H2SO4-H2O2消解法测定植株的氮、磷、钾等养分元素含量［15］。

1.7 数据处理

采用Excel 2020和SPSS 17.0软件处理分析数据，采用最小显著法（LSD）检验差异显著水平（P＜0.05）。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对苋菜农艺性状的影响

从表1 可以看出，与不施氮肥（CK）相比，各施氮肥处理都明显提高了苋菜的株高、茎粗和单株重。各施氮肥处理之间，OPT 处理的株高最高，显著高于对照和OPT-45%M 处理，OPT-45%M 处理的株高最矮，但与FP、OPT-15%M、OPT-30%M 处理间无显著差异；各施氮肥处理之间苋菜的茎粗和单株重无显著差异。

表1 不同施肥处理对苋菜农艺性状的影响

2.2 不同施肥处理对苋菜产量的影响

从表2可以看出，与不施氮肥（CK）相比，除OPT-45%M 外，各施氮肥处理都显著提高了苋菜的产量，其中，OPT-30%M处理产量最高，达33 880.27 kg/hm2，与CK相比，增产9.38%，与FP处理相比，增产3.07%。OPT 处理与FP 处理苋菜产量无显著差异，在推荐施肥（OPT）基础上，随着有机氮替代比例的增加，各处理苋菜产量呈先增加后减小趋势，当有机氮替代比例为30%（OPT-30%M）时，苋菜产量最高，当有机氮替代比例为45%（OPT-45%M）时，苋菜产量显著下降，与FP 处理相比，减产3.64%。

表2 不同施肥处理对苋菜产量的影响

2.3 不同施肥处理对苋菜营养品质的影响

从表3 可以看出，OPT-30%M 处理和OPT-45%M 处理苋菜的可溶性蛋白质含量较高，OPT 处理和OPT-15%M 处理次之，都显著高于FP 处理，CK可溶性蛋白质含量最低。各处理苋菜的硝酸盐含量排序为FP＞OPT＞OPT-15%M＞OPT-45%M＞OPT-30%M＞CK，OPT-30%M 和OPT-45%M 处理之间无显著差异，与其他处理之间苋菜的硝酸盐含量差异显著。各处理苋菜的维生素C 含量和可溶性糖含量变化趋势一致，排序为OPT-30%M＞OPT-45%M＞OPT-15%M＞OPT＞FP＞CK，OPT-15%M和OPT-45%M处理之间无显著差异，与其他处理之间差异显著。

表3 不同施肥处理对苋菜营养品质的影响

2.4 不同施肥处理对苋菜养分吸收量的影响

从表4 可以看出，各施氮肥处理之间，OPT-15%M 处理下苋菜的氮吸收量最大，OPT-45%M 处理下苋菜的氮吸收量较小，其他处理间无显著差异；FP 处理下苋菜的磷吸收量最大，其次是CK 处理、再是OPT 处理，OPT-15%M、OPT-30%M 和OPT-45%M处理的磷素吸收量较小，三者之间无显著差异；OPT-30%M 处理的钾素吸收量最大，显著高于其他处理，其他处理间无显著差异。各处理苋菜的氮、磷、钾总养分吸收量表现各异，FP 处理总养分吸收量最大，其次是OPT-30%M 处理，OPT-45%M 处理总养分吸收量较小。

表4 不同施肥处理对苋菜养分吸收量的影响（单位：kg/hm2）

2.5 不同施肥处理对苋菜氮肥利用率的影响

从表5 可以看出，各施氮肥处理的苋菜氮肥农学效率在10.35～43.03 kg/kg，其中OPT-30%M 处理最高，其次是OPT-15%M 处理，OPT 处理略低于OPT-15%M 处理，OPT-45%M 处理最低。各处理氮肥偏生产力也是OPT-30%M 处理最高，达501.93 kg/kg，其次是OPT-15%M 处理，再是OPT 处理，FP 处理最低，为342.39 kg/kg。各优化施氮处理氮肥利用率都高于FP 处理，随着有机氮替代比例的增加苋菜氮肥利用率呈下降趋势，OPT-15%M 处理氮肥利用率最高，达56.42%，OPT-45%M 处理较低，为42.35%。

表5 不同施肥处理对苋菜氮肥利用率的影响

3 小结与讨论

有机肥氮部分替代无机氮施用兼顾了速效养分和缓效养分，既能减少化肥氮的损失，又能有效协调养分供应，为作物提供足够的氮素营养。研究表明，单施化肥不利于作物增产和品质提高，易造成土壤肥力下降［16］。而有机无机肥料配施能够培肥土壤、有利于作物增产增收［17，18］。温延臣等［19］研究表明，有机肥部分替代化肥能协调有机与无机养分平衡供应，满足作物生长发育需求，保持作物稳产及高产，同时可以减少化肥用量。国内外很多试验涉及不同有机无机肥配施比例对作物产量的影响，多数研究者认为并非有机肥所占比例越高越好，而是存在最佳比例［20-22］。本试验也有相似的结果，在推荐施肥（OPT）基础上，随着有机氮替代比例的增加各处理苋菜产量呈先增加后减少趋势，当有机氮替代比例为30%（OPT-30%M）时，苋菜产量最高，为33 880.27 kg/hm2，与CK 处理相比，增产9.38%，与FP 处理相比，增产3.07%，但是当有机氮替代比例为45%（OPT-45%M）时，苋菜产量显著下降，与FP 处理相比，减产3.64%。随着人们环保和健康意识的提高，研究和生产者的注意力发生了由提高产量向改善品质的转移，营养品质也就构成了蔬菜品质的内在因素。本试验结果表明，有机肥替代部分无机肥显著提高了苋菜的可溶性糖、可溶性蛋白质、维生素C 含量，降低了苋菜的硝酸盐含量，OPT-15%M、OPT-30%M 和OPT-45%M 处理苋菜的维生素C、可溶性糖和可溶性蛋白质含量都显著高于FP 处理。这与黄庆等［23］的研究结论一致，增施有机肥可以提高蔬菜的营养品质。

研究表明，有机肥替代部分无机肥能够显著提高作物氮素积累量和氮素利用效率［24，25］。本试验在推荐施肥基础上，施用不同比例有机肥替代化肥氮，结果表明，与农民习惯施肥（FP）相比，推荐施肥（OPT）和各有机肥替代处理都明显提高了苋菜的氮肥利用率，随着有机肥替代比例的增加苋菜氮肥利用率呈下降趋势，OPT-15%M 处理氮肥利用率最高，达56.42%，OPT-45%M 处理最低，为42.35%，OPT-15%M 和OPT-30%M 处理的氮肥利用率都高于OPT 处理，OPT-45%M 处理的氮肥利用率低于OPT 处理，OPT-15%M 处理的氮吸收量最多，OPT-30%M 处理的氮肥农学效率和氮肥偏生产力都最高。这可能是由于有机肥施入土壤后刺激了土壤微生物的活动，当尿素与有机肥配比适当时，营养更加协调，氮肥利用率提高。有机肥氮部分替代无机氮施用既可以维持设施苋菜高产，又可以减少氮素的流失，提高氮肥利用率，减少水体污染。本研究结果可为武汉市设施苋菜生产上有机氮部分替代无机氮施用提供参考依据。