不同比例有机肥替代化肥对甜菜植株养分及产量的影响

摘 要：【目的】研究不同比例有机肥替代化肥对土壤养分含量、植株养分吸收量、肥料利用率以及甜菜产量和质量的影响，为甜菜高产稳产、土壤培肥提供科学施肥依据。

【方法】试验共设置7个处理：不施肥对照（CK），常规施肥（CF），腐殖酸有机肥替代10%化肥（10%HF），腐殖酸有机肥替代20%化肥（20%HF），腐殖酸有机肥替代30%化肥（30%HF），腐殖酸有机肥替代40%化肥（40%HF），腐殖酸有机肥替代50%化肥（50%HF）。测定土壤养分、甜菜植株养分吸收量以及甜菜干物质积累量、产量和品质。

【结果】腐殖酸有机肥替代部分化肥处理较常规施肥处理增加土壤有机肥含量2.37%～7.38%；碱解氮、速效磷、速效钾分别增加1.07%～11.39%、10.65%～37.83%、6.04%～14.68%，30%HF与处理40%HF分别较CF处理显著增产16.91%与17.65%。

【结论】腐殖酸有机肥替代不同比例化肥较常规施用化肥可以显著提升土壤养分含量，提高甜菜植株养分吸收量，增加甜菜干物质积累量、减施化肥、培肥土壤、增加产量，其中有机肥替代30%化肥处理增产与培肥地力的效果较优。

关键词：腐殖酸有机肥；甜菜；产量；土壤养分

中图分类号：S566.3"" 文献标志码：A"" 文章编号：1001-4330（2024）07-1631-09

0 引 言

【研究意义】甜菜（Beta vulgaris L.）是重要的糖料作物之一，甜菜糖产量约占我国食用糖总产量的10%～20%。新疆是我国第二大甜菜产区，种植面积超过全国甜菜总面积的40%，产糖量占全国甜菜糖总产量50%以上［1］。随着甜菜新品种、地膜覆盖、滴灌节水等技术应用，新疆甜菜单产水平大幅度提高，单产水平较全国平均水平高出50%左右（居全国第一位）［2］。甜菜生长中需肥量较大，且施肥是保证甜菜高产高糖的必要条件，若化肥施用量不当则甜菜含糖率、品质均下降［3-4］，还造成土壤养分流失、土壤酸化、土壤含水量降低等［5-6］。因此，寻求新疆地区甜菜生产高效施肥方式，筛选甜菜有机肥对配比例有实际意义。

【前人研究进展】与化肥相比，有机肥具有养分种类多样和肥效持久等优势［7］。有机肥和化肥配施可为作物后期生长提供充足的养分［8］。李占等［9］研究提出有机肥为长效肥料，有机肥替代化肥可以获得比单施化肥以及单施有机肥更高的产量。有机肥替代化肥的作用效果不仅受作物品种的影响，还与有机肥的原料来源、土壤类型、土壤肥力水平等因素密切相关［10-11］。吴建繁等［12］提出有机肥配合化肥施用可以更好的发挥有机肥与无机肥的交互作用，起到改善作物生长环境，减少化肥施用量，增加作物产量。有机肥配施化肥后，有机养分与无机养分协调供应，在减少化肥施用的同时，满足作物各个生育期养分需求从而保证作物的稳产增产［13］。

【本研究切入点】有关不同比例有机肥替代化肥对土壤养分含量、植株养分吸收量、肥料利用率以及甜菜产量和质量影响的文献较少。需通过田间试验研究腐殖酸有机肥替代不同比例化肥对土壤养分及甜菜植株养分吸收量的影响，进一步分析有机肥替代部分化肥对甜菜生长发育及产质量水平的影响。【拟解决的关键问题】试验设置7个处理，筛选出适宜于新疆甜菜种植的有机肥替代处理，为甜菜高产优质栽培管理及有机肥配施技术提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

试验于2021年在新疆农业科学院玛纳斯农业试验站进行，土壤类型为灰漠土，质地为砂壤，前茬作物玉米。土壤基础理化性质：有机质17.86 g/kg，速效氮76.9 mg/kg，速效磷34.89 mg/kg，速效钾335.6 mg/kg。

所用甜菜品种为丸衣化单胚种HI0936，化肥为尿素（N≥46.4%）、磷酸一铵（N≥12%，P2O5≥61%）硫酸钾（K2O≥51.7%）。有机肥为根帅特腐殖酸水溶肥料（N≥120 g/L，P2O5≥120 g/L，K2O≥120g/L）。

1.2 方 法

1.2.1 试验设计

试验共设置7个处理：不施肥对照（CK），常规施肥（CF），腐殖酸有机肥替代10%化肥（10%HF），腐殖酸有机肥替代20%化肥（20%HF），腐殖酸有机肥替代30%化肥（30%HF），腐殖酸有机肥替代40%化肥（40%HF），腐殖酸有机肥替代50%化肥（50%HF）。每个处理3次重复，随机区组排列。小区为长10 m，宽2m的长方形区域，小区灌溉方式为滴灌，生育期总灌水量5 700 m3/hm2，各处理均有单独水表控制灌水量保持一致。施肥随水滴施，追施比例为叶丛快速生长期∶块根及糖分增长期∶糖分积累期=5∶3∶2。表1

1.2.2 测定指标

植株干物质积累量：按试验需求于甜菜苗期、叶丛快速生长期、块根增长期以及糖分积累期，每处理选取长势一致的甜菜5株，带回实验室将植株分为叶片、茎和根，称重并用软尺测量甜菜根长根围，分别装袋置于105℃烘箱中杀青30 min，80℃烘至恒重，电子天平称重（精准度为0.01）。

土壤养分：土壤碱解氮采用碱解扩散法测；土壤速效磷采用NaHCO3浸提-钼锑抗比色法测定；土壤速效钾采用醋酸铵浸提－火焰光度法测定；土壤有机质采用重铬酸钾-外加热法测定。

植株养分吸收量：植株样品烘干后，用H2SO4-H2O2消煮，奈式比色法测氮；钒钼黄比色法测磷；火焰光度计测钾。

糖分：于收获期选取5株的代表性块根用PAL-1手持糖度计（日本爱宕科学仪器有限公司）进行糖锤度测定，取平均值。

产量：收获前在各重复小区取10 m2样方，测定甜菜收获株数和单根重，取平均值。

甜菜倒4叶面积：于甜菜苗期、叶丛快速生长期、块根增长期以及糖分积累期，对各小区选取5个代表性植株用CI-202叶面积仪（美国CID生物科学有限公司）

测定倒4叶叶面积。

1.3 数据处理

试验结果用算术平均数和标准误表示测定结果的精密度（X±SD）。利用 Microsoft Excel 2010软件、SPSS19.0 数据分析软件进行试验数据的统计计算、统计检验和方差分析等。Origin 2021制作柱状积累图与相关性聚类热图。

2 结果与分析

2.1 腐殖酸有机肥替代部分化肥对甜菜生长指标的影响

研究表明，腐殖酸有机肥的施入对甜菜根围不存在显著性影响外，其他指标均受腐殖酸有机肥施入的影响。其中30%HF处理下甜菜各生长指标均显著高于CK与CF处理，40%HF处理下甜菜根围与CK、CF处理不存在显著性差异外，其余指标40%HF处理显著高于CK与CF处理。有机肥替代处理中，10%HF处理甜菜单根重与CK、CF处理不存在显著性差异，其余各有机肥替代处理均显著高于CK、CF处理。30%HF、40%HF处理甜菜叶面积较CF处理增加13.4%与15.03%，同样存在显著性差异。表2

2.2 腐殖酸有机肥替代部分化肥对甜菜干物质积累特性的影响

研究表明，不同处理甜菜干物质积累过程动态均符合Logistic生长模型曲线，R2＞0.99。不同处理间对比，有机肥替代处理较CK处理可以增加甜菜块根膨大期持续时间。其中30%HF处理进入块根膨大期较CK与CF处理分别推迟8与4 d，结束块根膨大期时间延长20与14 d；持续时间为63 d较CK与CF处理分别增加12与9 d，有机肥替代50%处理下块根膨大期持续时间低于其他施肥处理。不同比例有机肥替代处理同样可以增加每公顷最大生长速率，其中替代率30%～50%最大生长速率为0.72～0.73 t/hm2，略高于其他处理。表3

2.3 腐殖酸有机肥替代部分化肥对甜菜产量的影响

腐殖酸有机肥替代部分化肥可以较常规施肥处理显著增加产量与产糖量，对含糖量影响差异不显著。20%HF、30%HF、40%HF、50%HF处理间产量差异不显著（P＞0.05），但均显著高于其他处理；30%HF处理较CK、CF以及10%HF处理显著（Plt;0.05）高出25.11%、16.91%、14.5%，40%HF处理较CK、CF以及10%HF处理显著高出25.89%、17.65%、15.23%。腐殖酸有机肥替代部分化肥对甜菜含糖率影响较小，各处理间含糖率均差异不显著（P＞0.05），腐殖酸有机肥替代化肥处理除10%HF处理与CK、CF处理差异不显著（P＞0.05）外，其余有机肥替代化肥处理均显著（Plt;0.05）高于CK、CF处理。图1

2.4 腐殖酸有机肥替代部分化肥对土壤养分的影响

研究表明，土壤速效养分随腐殖酸有机肥施入量的增加而增加，且各有机肥施用处理土壤养分均显著（Plt;0.05）高于CK处理。其中，30%HF处理与40%HF处理、50%HF处理间土壤碱解氮含量差异不显著（P＞0.05），但均显著（Plt;0.05）高于CK、CF以及10%HF处理。30%HF处理与40%HF处理、50%HF处理间土壤有效磷含量同样差异不显著（P＞0.05），分别较CF处理显著增加28.85%、33.32%、37.83%，与10%HF处理同样差异显著（Plt;0.05）。50%HF处理较CK、CF以及10%HF处理土壤速效钾高出19.5%、14.68%、8.15%，均差异显著（Plt;0.05），与其他有机肥处理间差异不显著（P＞0.05）。腐殖酸有机肥的施入较CK处理显著（Plt;0.05）增加土壤有机质含量，且土壤有机质随腐殖酸有机肥施用量的增加而增加。各施肥处理土壤有机质含量均显著高于不施肥处理，而CF处理与10%HF处理差异不显著（P＞0.05）外，其他处理均显著（Plt;0.05）高于CF处理。50%HF与20%HF、30%HF、40%HF处理间差异不显著（P＞0.05），较CK、CF处理与10%HF处理显著（Plt;0.05）高出12.39%、7.37%和4.78%。图2

2.5腐殖酸有机肥替代部分化肥对甜菜养分吸收量的影响

研究表明，腐殖酸有机肥替代部分化肥可以较常规施肥处理显著增加植株养分吸收量。各腐殖酸有机肥处理下甜菜块根N吸收量差异不显著（P＞0.05），N吸收量均显著（Plt;0.05）高于CK处理，30%HF、40%HF、50%HF处理间茎叶N吸收量差异不显著（P＞0.05），分别较CF处理显著高出14.48%、17.62%和17.94%。各腐殖酸有机肥替代部分化肥处理下20%HF与30%HF处理茎叶P吸收量显著（Plt;0.05）高于CK与CF处理，除10%HF、20%HF处理与CK、CF处理差异不显著（P＞0.05）外，其他有机肥替代处理根P吸收量均显著（Plt;0.05）高于CK、CF处理。各有机肥替代处理除10%HF处理与CK、CF处理差异不显著（P＞0.05）外。其余有机肥替代处理茎叶K吸收量均显著（Plt;0.05）高于CK、CF处理，且各有机肥替代处理间差异不显著（P＞0.05），20%HF处理根K吸收量较CK处理与50%HF处理显著增加15.46%和17.26%，与其他处理间差异不显著（P＞0.05）。图3

2.6 土壤、植株养分与甜菜干物质积累、产质量间的相关性

研究表明，甜菜含糖量与土壤养分、植株养分吸收量间显著负相关，与其他甜菜产质量指标同样为负相关关系，不存在显著性，甜菜产糖量与甜菜产量为极显著正相关（P＜0.001），土壤氮磷钾有机质含量与甜菜产量同样为极显著正相关（P＜0.001）。各土壤养分含量间均存在显著正相关，同时，各土壤养分含量与植株养分吸收量间存在极显著正相关。图4

3 讨 论

3.1 腐殖酸有机肥替代部分化肥对土壤养分含量的影响

土壤养分含量是反应土壤肥沃与否最基本的指标［14-15］。研究发现腐殖酸有机肥替代部分化肥处理较常规施肥处理增加土壤有机肥含量2.37%～7.38%；碱解氮、速效磷、速效钾分别增加1.07%～11.39%、10.65%～37.83%和6.04%～14.68%，腐殖酸有机肥替代部分化肥可以较常规施用化肥处理显著增加土壤有机质含量以及土壤速效养分含量，与郭乾坤等［16］研究结果较为一致；王立刚等［17］研究结果表明，长期施用有机肥可以显著增加有机质含量，土壤有机质经过土壤中微生物的分解形成了腐殖酸，腐殖酸中的胡敏酸可以使松散土壤单粒胶结为土壤团聚体，从而减小了土壤容重，增大土壤孔隙度，改善作物生长根系环境并增加土壤释放出的营养元素，使速效养分不易被土壤固定，

从而增加土壤中速效养分含量。张奇茹等［18］研究提出有机肥替代化肥可以促进作物对养分的吸收利用，降低土壤中硝态氮的残留，增加土壤养分含量，唐继伟等［19］经过8年长期定位试验表明，化肥对土壤养分的提高始终处于平稳状态，而有机肥则较化肥处理显著增加土壤养分含量，并且可以随有机肥施入量的增加而持续增加土壤养分。

3.2 腐殖酸有机肥替代部分化肥对甜菜养分吸收量的影响

养分吸收则是干物质积累的基础，养分主要是通过根系运输到作物体内，部分养分可以在根系中储藏，大部分养分在作物体内参与作物的生命周期活动［20］。外界养分浓度越高，根系对该养分的吸收速率越大，但不同的矿质养分均有其浓度与吸收速率的特定关系［21-22］，申长卫等［23］研究发现有机肥氮替代化肥氮比例在 20%时，植株总氮积累量和籽粒中的氮素积累量显著高于常规施肥。吴成龙等［24］运用 N15 标记技术也证明有机无机肥配施比单施有机肥或无机肥均能增加冬小麦营养器官和生殖器官籽粒的氮素累积量。任科宇［25］研究提出 50%有机肥替代化肥可以显著降低磷素的流失从而提高作物体内磷含量。有机肥替代化肥处理可以提高肥料有效性，减少氮磷钾的流失，对作物养分吸收产生积极影响从而提高植株内氮磷钾的积累量，与研究结果基本一致。较高的替代比例存在减少作物氮养分吸收量的风险，因为替代比例大则化肥减量多，且有机肥需要经过一系列较长时限的自身养分释放、土壤养分活化等，才能对作物养分吸收产生积极影响，故导致养分总体供应不足［26］，而在研究中50%HF处理较其他有机肥替代处理无显著的养分吸收量降低的情况，与其研究结果存在不同，其根本原因可能是由于研究作物的不同以及土壤基础肥力不同。

3.3 腐殖酸有机肥替代部分化肥对甜菜生长发育的影响

吴迪等［27］研究发现，有机肥配施化肥可显著提高春玉米干物质最大积累速率和总积累量，为获得较高玉米籽粒产量提供了物质基础，最终增产20.40%。姜佰文等［28］的研究表明，有机肥替代部分化肥可提高水稻干物质积累量26.90%，增产22.60%。孟超然［26］研究提出有机肥替代24%化肥可以较常规施用化肥显著提高干物质积累量，最终可使玉米增产8.50%～13.81%。在研究中，腐殖酸有机肥的施入均在不同程度上增加甜菜干物质量，其中30%HF处理下甜菜茎叶及块根干物质积累量较CF处理与CK处理均显著增加，50%HF处理较其他比例有机肥替代处理甜菜干物质量略有降低，但不存在显著性差异。

研究结果表明，腐殖酸有机肥替代部分化肥较常规施用化肥显著增加甜菜产量，但甜菜产量不会随有机肥替代比例的增加而不断增加，50%HF处理甜菜产量较30%HF、40%HF处理略有降低，但无显著差异，与前人以其他作物为材料的研究结果相似［3，29］。试验研究中，各肥料处理下甜菜含糖量无显著差异，与张强等［30］提出的甜菜含糖率在减施化肥的基础上随着生物有机肥施肥量的增加不断降低这一结论存在差异，究其根本原因可能与有机肥种类与甜菜品种的不同有关，更深层原因需进一步试验探究。

4 结 论

等养分条件下腐殖酸有机肥替代不同比例化肥可以较常规施肥显著增加土壤碱解氮、速效磷、速效钾以及土壤有机质含量，且效果随有机肥施入量的增加而显著增加，但各有机肥替代处理间无显著差异。有机肥替代处理可以显著提高植株干物质积累量，从而达成增产的效果，有机肥替代部分化肥处理可以较常规施肥处理增产2.1%～17.65%，其中30%HF处理增产效果显著。腐殖酸有机肥替代部分化肥可以在减少化肥施用的同时提升地力，增产稳产，提高产糖量。

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Effects of replacing chemical fertilizer with organic fertilizer in

different proportions and plant nutrients and sugar beet yield

LU Weidan1， ZHOU Yuanhang1， MA Xiaolong1， GAO Jianglong1，

FAN Xiaoqin1， GUO Jianfu1， LI Jianqiang2， LIN Ming1

（1." Manas Agricultural Experimental Station，Xinjiang Academy of Agricultural Scinences，Manas Xinjiang 832299，China; 2.College of Plant Protection， China Agricultural University， Beijing 100193， China）

Abstract：【Objective】 To explore the effects of different proportions of organic fertilizers replacing chemical fertilizers on soil nutrient content， plant nutrient uptake， fertilizer utilization rate and sugar beet yield， so as to provide a scientific fertilizer program for achieving high and stable crop yield and soil fertilizer cultivation.

【Methods】 A total of 7 treatments were set up： No fertilization control （CK）， household conventional fertilization （CF）， humic acid organic fertilizer replacing 10% chemical fertilizer （10%HF）， humic acid organic fertilizer replacing 20% chemical fertilizer （20%HF）， humic acid organic fertilizer replacing 30% chemical fertilizer （30%HF）， humic acid organic fertilizer replacing 40% chemical fertilizer （40%HF）， Humic acid organic fertilizer replacing 50% chemical fertilizer （50%HF）. Soil nutrients， nutrient uptake by sugar beet plants， dry matter accumulation and sugar beet yield were measured.

【Results】" The results showed that compared with conventional fertilizer treatment， the content of organic fertilizer in soil was increased by 2.37%-7.38% by humic acid fertilizer. Alkali-hydrolyzed nitrogen， available phosphorus and available potassium increased by 1.07%-11.39%， 10.65%-37.83% and 6.04%-14.68%， respectively. 30%HF and 40%HF increased significantly by 16.91% and 17.65% compared with CF treatment， respectively.

【Conclusion】" Compared with conventional application of chemical fertilizer by farmers， organic humic acid fertilizer instead of chemical fertilizer in different proportions can significantly increase soil nutrient content， increase nutrient uptake of beet plants， increase dry matter accumulation of beet， and achieve the purpose of reducing chemical fertilizer， changing soil and increasing yield. Among them， organic fertilizer instead of 30% chemical fertilizer treatment has the better effect of increasing yield and improving soil fertility.

Key words：humic acid organic fertilizer; sugar bee; yield; soil nutrients

Fund projects：National Modern Agricultural Industry Technology System of Ministy of Finance and Ministry of Agriculture and Rual Affairs" （CARS-170724）;

Innovation Ability Training Project for Young Sci-Tech Backbone Talents Sponsored by Xinjiang Academy of Agricultural Sciences （xjnkq-2022009）; Research and Production of Special Processing Technology for Light and small Seeds （2022PT01-2）; Special funds for the central government to guide local science and technology development

Correspondence author： LIN Ming（1982-）， male， from Wuwei， Gansu， associate researcher， research direction： breeding and cultivation of sugar beet and seed melon， （E-mail）lm126com@126.com

收稿日期（Received）：

2023-11-21

基金项目：

财政部和农业农村部国家现代农业产业技术体系项目（CARS-170724）;新疆农业科学院青年科技骨干创新能力培养项目（xjnkq-2022009）；轻小型种子特殊加工工艺研究与生产（2022PT01-2）；中央引导地方科技发展专项资金项目

作者简介：

鲁伟丹（1995-），女，新疆哈密人，研究实习员，研究方向为甜菜栽培育种，（E-mail）1466911066@qq.com

通讯作者：

林明（1982-），男，甘肃武威人，副研究员，研究方向为甜菜、籽瓜育种与栽培，（E-mail）lm126com@126.com