徐麗萍

摘要：針對設施蔬菜生產(chǎn)中因氮肥施用過量引起的蔬菜品質(zhì)降低問題，在南京市塑料大棚中通過田間小區(qū)試驗研究有機肥氮不同比例替代化肥氮對大白菜生長及土壤肥力的影響。試驗處理包括CK（不施肥）、100% CF（只施用化肥）、80% CF+20% OM（以有機肥氮替代20%化肥氮）、70% CF+30% OM（以有機肥氮替代30%化肥氮）、60% CF+40% OM（以有機肥氮替代40%化肥氮）。研究結(jié)果表明，80% CF+20% OM處理的大白菜生物量、產(chǎn)量和商品果率都高于其他處理，但差異不顯著。相比100% CF處理，80% CF+20% OM處理顯著提高了大白菜氨基酸含量，而3種有機肥替代化肥處理顯著降低了大白菜可溶性糖含量;60% CF+40% OM顯著提高了大白菜有機酸含量，70% CF+30% OM和60% CF+40% OM處理顯著降低了大白菜硝酸鹽含量;70% CF+30% OM和60% CF+40% OM處理顯著降低了大白菜氮含量，60% CF+40% OM處理顯著降低了大白菜鉀含量;80% CF+20% OM處理顯著提高了土壤電導率。說明相比100%化肥處理，在設施大白菜栽培中施用有機肥替代20%～40%的化肥氮在穩(wěn)產(chǎn)下可改善大白菜品質(zhì)。

關鍵詞：大白菜;有機無機配施;產(chǎn)量;品質(zhì);養(yǎng)分吸收;土壤化學性狀

氮是影響蔬菜生長和產(chǎn)量形成的首要因素，對蔬菜品質(zhì)也有重要的影響。然而，我國設施蔬菜施肥存在氮肥施用過量及其結(jié)構(gòu)不合理等問題[1]，導致蔬菜品質(zhì)降低，如蔬菜中硝酸鹽積累過量、口感變差等，嚴重影響我國設施蔬菜產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[2]。大量研究表明，以有機肥氮替代部分化肥氮在穩(wěn)產(chǎn)甚至增產(chǎn)下可提高蔬菜品質(zhì)。羅佳等研究了等氮條件下有機肥不同替代比例對生菜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，有機肥替代40%化肥氮時可保持生菜產(chǎn)量穩(wěn)定，同時提高生菜的可溶性糖含量和可溶性蛋白含量[3]。張宇等研究發(fā)現(xiàn)，以有機肥氮替代25%化肥氮在穩(wěn)產(chǎn)下可降低大蒜的硝酸鹽含量，提高可溶性糖含量，改善大蒜品質(zhì)[4]。趙征宇等研究發(fā)現(xiàn)有機肥氮替代化肥氮比例為40%可促進土壤氮素礦化，增加番茄產(chǎn)量[5]。湯桂容等采用田間小區(qū)試驗研究豬糞有機肥替代化肥氮對白菜和萵苣產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)豬糞有機肥氮替代20%化肥氮在增產(chǎn)前提下還可提高蔬菜中維生素C和可溶性糖含量，同時降低硝酸鹽含量，顯著改善蔬菜的品質(zhì)[6]。劉麗鵑等在等氮條件下研究有機肥替代化肥氮對青菜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，有機肥替代化肥降低了青菜產(chǎn)量及其硝酸鹽含量，但是提高了維生素C、蛋白質(zhì)和可溶性糖含量[7]。綜上可知，施用有機肥氮替代部分化肥氮可有效提高蔬菜品質(zhì)，然而，目前關于設施大白菜生產(chǎn)中的相關研究較少，尤其是關于有機肥提高蔬菜品質(zhì)的機理尚不清楚。

南京市郊區(qū)是我國大白菜生產(chǎn)的重要區(qū)域之一，常年向南京市區(qū)供應大白菜。然而，過量施肥等導致該地區(qū)大白菜品質(zhì)逐漸降低，為解決這一問題，本試驗在南京市六合區(qū)塑料大棚大白菜栽培中研究有機肥氮替代化肥氮不同比例對大白菜品質(zhì)、養(yǎng)分吸收及土壤化學性狀的影響，并通過相關性分析初步了解有機肥提高蔬菜品質(zhì)的機理，為南京市設施大白菜生產(chǎn)建立合理的綠色施肥模式提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試大白菜品種為改良青雜三號。

試驗地點位于江蘇省農(nóng)業(yè)科學院六合動物科學基地（南京市六合區(qū)竹鎮(zhèn)鎮(zhèn)）。竹鎮(zhèn)鎮(zhèn)氣候為溫帶季風氣候，年降水量914.6 mm，平均氣溫 15.6 ℃。小區(qū)試驗田土壤為馬肝土，土壤pH值56，有機質(zhì)含量11.8 g/kg，總氮含量0.9 g/kg，硝態(tài)氮含量 23.7 mg/kg，有效磷含量51.4 mg/kg，速效鉀含量374.0 mg/kg。

供試肥料包括豬糞稻草有機肥，尿素（N 46%）、過磷酸鈣（P2O5 12%）、硫酸鉀（K2O 50%）。

1.2 試驗設計

試驗共設5個處理：處理1，空白對照（CK），不施肥;處理2，100%化肥氮（100% CF），只施用化肥;處理3，80%化肥氮+20%有機肥氮（80% CF+20% OM）;處理4，70%化肥氮+30%有機肥氮（70% CF+30% OM）;處理5，60%化肥氮+40%有機肥氮（60% CF+40% OM）。處理2、處理3、處理4、處理5的總氮量一致。所有施肥處理的氮肥基追比為4.5 ∶ 5.5，所有處理的磷鉀肥一次性基施，各處理化肥養(yǎng)分施用量具體見表1。追肥采用條施，微噴澆水。每個處理3個小區(qū)，隨機區(qū)組排列。試驗小區(qū)面積4.6 m×3.8 m=17.48 m2。每個小區(qū)共栽7行大白菜，株距50 cm，行距60 cm。

2018年10月1日按試驗設計施基肥，10月9日移栽，7月10日追施分蘗肥，11月12日追肥，除施肥不同外，各處理其余田間管理均一致。2019年1月4日收獲。

1.3 測定指標及方法

1.3.1 植株樣品采集及測定 大白菜收獲后每小區(qū)采集植株樣后，取部分鮮樣進行品質(zhì)測定，其余稱鮮質(zhì)量，然后在105 ℃下殺青30 min，于60 ℃持續(xù)烘干，稱質(zhì)量。植株烘干樣品粉碎后用硫酸-過氧化氫法消煮后用Smartchem全自動化學分析儀測定氮和磷含量[10]，用火焰光度計測定鉀含量[11]。

1.3.2 大白菜品質(zhì)測定 可溶性糖含量采用蒽酮比色法測定;維生素C含量采用2，6-二氯靛酚滴定法測定;硝酸鹽含量采用紫外比色法測定;有機酸含量采用中和滴定法測定;氨基酸含量采用茚三酮比色法測定。

1.3.3 化肥氮的利用效率 氮肥回收率=（施氮區(qū)地上部吸氮量-空白區(qū)地上部吸氮量）/化肥施氮量×100%;

氮肥農(nóng)學利用率=（施氮區(qū)產(chǎn)量-空白區(qū)產(chǎn)量）/化肥施氮量;

氮肥生理利用率=（施氮區(qū)產(chǎn)量-空白區(qū)產(chǎn)量）/（施氮區(qū)地上部吸氮量-空白區(qū)地上部吸氮量）。

1.3.4 土壤樣品采集及測定 大白菜收獲后每個小區(qū)采集3個土壤樣品，采樣深度為15～20 cm，每個樣品均為多點混合，剔除植物殘根，自然條件下風干。在實驗室測定土壤pH值、電導率、硝態(tài)氮含量、有效磷含量和速效鉀含量。取過1 mm篩的風干土樣10 g，加超純水50 mL，振蕩5 min，靜置 30 min 后測定pH值和電導率;風干土樣過1 mm篩后采用KCl浸提-酚二磺酸比色法測定硝態(tài)氮含量;風干土樣過1 mm篩后采用NaHCO3浸提-鉬藍比色法測定有效磷含量[8];風干土樣過1 mm篩后采用醋酸銨浸提-火焰光度法測定速效鉀含量[9]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

用SPSS 22.0進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，采用單因素方差分析比較不同處理間差異顯著性。產(chǎn)量與其他指標相關性分析采用Pearson相關系數(shù)分析法。

2 結(jié)果與分析

2.1 大白菜生物量及產(chǎn)量

從表2可以看出，80% CF+20% OM處理的大白菜生物量、產(chǎn)量和商品果率都高于其他施肥處理，但差異不顯著。此外，通過對化肥氮和有機肥氮施用量與生物量、產(chǎn)量和商品果率分別進行相關性分析，發(fā)現(xiàn)化肥氮施用量與生物量、產(chǎn)量和商品果率均呈極顯著正相關。

2.2 大白菜品質(zhì)分析

從表3可以看出，相比100%化肥處理，80% CF+20% OM處理顯著增加了大白菜氨基酸含量，而3種有機肥替代化肥處理顯著降低了大白菜可溶性糖含量。相比100% CF處理，60% CF+40% OM顯著增加了大白菜有機酸含量，70% CF+30% OM和60% CF+40% OM處理顯著降低了大白菜硝酸鹽含量。此外，通過對化肥氮和有機肥氮施用量與大白菜品質(zhì)指標進行相關性分析發(fā)現(xiàn)，可溶性糖含量與有機肥氮施用量呈顯著負相關（r=-0.568）;維生素C含量與化肥氮呈極顯著負相關（r=-0.694），與有機肥氮施用量呈顯著負相關（r=-0.633）;硝酸鹽含量與化肥氮施用量呈顯著正相關（R=0.532）。

2.3 大白菜氮磷鉀養(yǎng)分吸收量及利用效率

2.3.1 大白菜氮磷鉀養(yǎng)分吸收情況 從圖1可以看出，相比100%CF處理，70% CF+30% OM和60% CF+40% OM處理顯著降低了大白菜氮含量，60% CF+40% OM處理顯著降低了大白菜鉀含量。圖2可以發(fā)現(xiàn)，80% CF+20% OM處理的氮磷鉀養(yǎng)分累積量高于其他處理，但差異不顯著。

2.3.2 大白菜的氮素利用情況 從表4可以發(fā)現(xiàn)，3個有機肥氮替代化肥氮處理的氮肥回收率高于100%化肥處理，但差異不顯著。3個有機肥氮替代化肥氮處理的氮肥農(nóng)學利用率顯著高于100%CF處理，其中70% CF+30% OM處理最高。70% CF+30% OM和60% CF+40% OM處理的氮肥生理利用率顯著高于100%CF處理。

2.4 土壤化學性狀

從表5可以發(fā)現(xiàn)，相比100%CF處理，其他施肥處理提高了土壤電導率，且80% CF+20% OM處理顯著提高。各施肥處理間的土壤pH值、硝態(tài)氮含量、有效磷含量和速效鉀含量差異不顯著。此外，通過對化肥氮和有機肥氮施用量與土壤化學性狀進行相關性分析發(fā)現(xiàn)，土壤硝態(tài)氮含量與化肥氮和有機肥氮施用量均呈顯著正相關（r分別為0552、0.521），土壤有效磷含量與有機肥氮施用量呈顯著正相關（r=0.579）。

2.5 相關性分析

本試驗發(fā)現(xiàn)，大白菜養(yǎng)分含量、品質(zhì)及土壤化學性狀對大白菜生物量和產(chǎn)量具有顯著的影響作用。從表6可以看出，大白菜的生物量和產(chǎn)量與維生素C含量都呈極顯著負相關，r分別為 -0.752、-0.698，與植株全氮含量及土壤硝態(tài)氮含量均呈極顯著正相關，與植株全鉀含量及土壤電導率均呈顯著正相關。

從表6還發(fā)現(xiàn)，大白菜可溶性糖含量與土壤硝態(tài)氮含量呈顯著負相關。此外，大白菜植株全氮含量與全磷、全鉀含量，全磷含量與全鉀含量呈極顯著正相關，而全氮含量與土壤硝態(tài)氮含量呈顯著正相關。

3 討論與討論

本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與100%化肥相比，施用有機肥氮在替代20%～40%化肥氮條件下可保持大白菜穩(wěn)產(chǎn)，這說明在化肥減施20%條件下施用有機肥可滿足大白菜生長所需。有研究認為，有機無機肥料配合施用時，化肥氮可滿足作物前期生長所需氮素，而在后期由于有機肥中氮素的釋放延后效應，且施用有機肥可提高土壤對氮素的固持，從而可滿足大白菜后期生長所需。然而，很多研究認為施用有機肥氮替代化肥氮比例30%～40%條件下可顯著提高蔬菜產(chǎn)量[8，12]，本研究中與100%化肥相比，有機肥氮替代化肥氮處理未顯著提高大白菜產(chǎn)量可能是因為本試驗區(qū)域的土壤肥力偏低。

本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，有機肥氮替代化肥氮的不同比例對大白菜品質(zhì)的影響作用也不同。有機肥氮在替代20%化肥氮下可顯著提高大白菜氨基酸含量，而有機肥氮在替代40%下不僅顯著提高大白菜有機酸含量，還顯著降低大白菜硝酸鹽含量，這主要是因為化肥氮的減施。大量研究已證明過量施用化肥氮可提高蔬菜中硝酸鹽含量[5，7]，本研究通過相關性分析也發(fā)現(xiàn)化肥氮施用量與大白菜硝酸鹽含量呈顯著正相關。有研究表明，化肥氮尤其是尿素和硝態(tài)氮形態(tài)的氮肥可提高土壤中硝態(tài)氮含量，從而增加蔬菜對硝態(tài)氮的吸收積累[9]。有研究認為， 施用有機肥替代化肥氮可通過降低土壤硝酸鹽含量而降低蔬菜中硝酸鹽含量[10]。王立河等在日光溫室黃瓜栽培中研究了不同形態(tài)氮肥對黃瓜及土壤硝態(tài)氮含量的影響，發(fā)現(xiàn)施用有機肥氮替代部分化肥氮可通過減少土壤硝態(tài)氮含量而降低黃瓜果實中的硝態(tài)氮含量[11]。侯迷紅等認為，土壤中硝態(tài)氮與銨態(tài)氮比例對白菜中的維生素C、有機酸和硝酸鹽含量有顯著的影響[13]。有機肥中的氮主要為有機氮，進入土壤后經(jīng)微生物逐漸降解為無機氮，且主要以銨態(tài)氮形式存在。本研究中施用有機肥處理未顯著降低土壤硝態(tài)氮含量。有研究發(fā)現(xiàn)，影響蔬菜硝酸鹽含量的因素除了土壤硝酸鹽含量外，還與蔬菜體內(nèi)的硝酸還原酶活性有關，當蔬菜硝酸鹽的吸收量大于還原同化量時，會導致硝酸鹽在蔬菜體內(nèi)積累[14]。由此可見，本研究中施用有機肥可能是降低了大白菜內(nèi)硝酸還原酶活性，從而降低了大白菜中的硝酸鹽含量。大多研究認為施用有機肥可提高蔬菜可溶性糖含量，而本研究中施用有機肥氮替代化肥氮處理均降低了大白菜可溶性糖含量，通過相關性分析發(fā)現(xiàn)大白菜可溶性糖含量與土壤硝態(tài)氮含量呈顯著負相關，這說明在本試驗條件下土壤硝態(tài)氮含量是影響大白菜可溶性糖的主要因素。

本研究結(jié)果表明，相比100%化肥處理，施用有機肥氮替代20%～40%化肥氮均可顯著提高大白菜的氮肥農(nóng)學利用率。一方面是因為在化肥氮減施條件下施用有機肥可通過提高土壤對氮肥的固持能力而減少氮素的損失[15-16]，另一方面是因為施用有機肥可通過增加土壤微生物數(shù)量促進有機氮的礦化，從而滿足蔬菜生長的所需氮素，促進蔬菜生長[17]。

參考文獻：

[1]張志斌. 我國設施蔬菜存在的問題及發(fā)展重點[J]. 中國蔬菜，2008（5）：1-3.

[2]連青龍，張躍峰，丁小明，等. 我國北方設施蔬菜質(zhì)量安全現(xiàn)狀與問題分析[J]. 中國蔬菜，2016（7）：15-21.

[3]羅 佳，黃興學，林處發(fā)，等. 有機肥替代部分化肥對生菜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J]. 農(nóng)業(yè)開發(fā)與裝備，2018（9）：126-128.

[4]張 宇，樊小雪，徐 剛，等. 不同氮肥與有機肥配施對蒜產(chǎn)量及品質(zhì)的影響[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學，2019，47（5）：114-117.

[5]趙征宇，孫永紅，趙 明，等. 有機無機肥配施對土壤氮素轉(zhuǎn)化和番茄產(chǎn)量品質(zhì)的影響[J]. 華北農(nóng)學報，2013，28（1）：208-212.

[6]湯桂容，周 旋，田 昌，等. 有機無機氮肥配施對蔬菜產(chǎn)量、品質(zhì)及經(jīng)濟效益的影響[J]. 生態(tài)學雜志，2017，36（5）：1292-1299.

[7]劉麗鵑，馮寧沙，陳 杰，等. 等氮條件下有機無機肥配施對大棚和露地青菜產(chǎn)量及品質(zhì)的影響[J]. 上海農(nóng)業(yè)學報，2014，30（4）：29-33.

[8]宋雅欣，馬茂亭，安志裝，等. 有機無機肥料配施對大棚辣椒與番茄產(chǎn)量及品質(zhì)的影響[J]. 華北農(nóng)學報，2017，32（2）：211-216.

[9]任祖淦，邱孝煊，蔡元呈，等. 化學氮肥對蔬菜硝酸鹽污染影響的研究[J]. 中國環(huán)境科學，1997，17（4）：39-42.

[10]郭 穎，趙牧秋，吳 蕊，等. 有機肥對設施菜地土壤-植物系統(tǒng)硝酸鹽遷移累積的影響[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報，2008，27（5）：1831-1835.

[11]王立河，趙喜茹，王喜枝，等. 有機肥與氮肥配施對日光溫室黃瓜和土壤硝酸鹽含量的影響[J]. 土壤通報，2007，38（3）：472-476.

[12]李銀坤，梅旭榮，夏 旭，等. 減氮配施有機肥對華北平原夏玉米土壤水分及水氮利用的影響[J]. 水土保持研究，2018，25（5）：54-60.

[13]侯迷紅，李玉明，姚錦秋，等. 不同氮素形態(tài)及其配比對葉類蔬菜生長和品質(zhì)的影響[J]. 內(nèi)蒙古民族大學學報（自然科學版），2016，31（2）：137-140.

[14]王利群，王文兵，吳守一，等. 蔬菜硝酸鹽含量與硝酸還原酶活性的研究[J]. 食品科學，2003，24（12）：37-40.

[15]劉金光，李孝剛，王興祥. 連續(xù)施用有機肥對連作花生根際微生物種群和酶活性的影響[J]. 土壤，2018，50（2）：305-311.

[16]Annaheim K E，Doolette A L，Smernik R J，et al. Long-term addition of organic fertilizers has little effect on soil organic phosphorus as characterized by 31P NMR spectroscopy and enzyme additions[J]. Geoderma，2015，257/258：67-77.

[17]張世標，韋壽蓮，劉 永，等. 有機肥與磷鉀肥配施對辣椒產(chǎn)量及土壤肥力的影響[J]. 南方農(nóng)業(yè)學報，2016，47（7）：1105-1109. 高春麗，馬振朝，王志慧，等. 河北省紅地球葡萄土壤與葉片營養(yǎng)診斷分析[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學，2021，49（6）：114-119.