李 菊，高程斐，馬 寧，王舒亞，羅石磊，呂 劍，馮 致，胡琳莉，肖雪梅，2，郁繼華，2

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝學(xué)院，甘肅 蘭州 730070；2.甘肅省干旱生境作物學(xué)重點實驗室，甘肅 蘭州 730070)

在蔬菜產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展過程中，農(nóng)戶為了獲得高產(chǎn)，創(chuàng)造更大的經(jīng)濟效益，盲目地提高化肥的施用量，且多憑借經(jīng)驗粗放式施肥，而未根據(jù)作物需肥特性平衡施肥[1]，過度和不合理的施用化肥，導(dǎo)致肥料利用率降低，蔬菜品質(zhì)下降，引起土壤板結(jié)、使土壤有效肥力和理化性狀降低，同時也污染了生態(tài)環(huán)境[2-4]。因此，尋求合理的化肥減量替代技術(shù)，對減輕環(huán)境污染、保證蔬菜高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)具有重要意義。

前人研究表明，化肥減量配施有機肥或生物有機肥是增加蔬菜產(chǎn)量，促進植株養(yǎng)分吸收與分配，提高產(chǎn)品品質(zhì)和肥料利用率的有效措施[5-7]。如Ibukunoluwa等[8]在甘藍試驗中發(fā)現(xiàn)，增施有機肥可提高甘藍產(chǎn)量和土壤有機質(zhì)、氮、磷、鉀等養(yǎng)分含量。同樣，余高等[9]研究證實，生物有機肥替代50%的化肥是促進辣椒增產(chǎn)提質(zhì)的有效措施之一。平衡施肥又稱測土配方施肥，是以土壤和肥料田間試驗為基礎(chǔ)，根據(jù)蔬菜或作物的需肥規(guī)律、土壤供肥性能與肥料效應(yīng)，在合理施用有機肥的前提下，提出氮、磷、鉀及其他元素等養(yǎng)分的適宜施用比例[10]。在關(guān)于大蔥、櫻桃的研究中，平衡施肥可以增加作物產(chǎn)量，提高作物品質(zhì)和肥料利用率[11-12]。近年來，生物有機肥配施與平衡施肥相結(jié)合的施肥措施也在一些作物上被應(yīng)用。張迎春[13]對萵筍的研究發(fā)現(xiàn)，在常規(guī)施肥總量的基礎(chǔ)上化肥減量20%，平衡施肥并配施6 000 kg/hm2生物有機肥，是實現(xiàn)萵筍養(yǎng)分高效管理、肥料合理利用的科學(xué)施肥方式。李杰等[14]研究了化肥減量配施生物有機肥對花椰菜產(chǎn)量、品質(zhì)等影響。

蘭州市榆中縣因其獨特的地理、氣候條件，是高原夏菜的主產(chǎn)區(qū)。松花菜作為主要的高原夏菜之一，其2018年的種植面積已達0.67萬hm2，成為當?shù)剞r(nóng)民脫貧增收的主產(chǎn)業(yè)，但在松花菜栽培過程中化肥過量及施用不合理現(xiàn)象尤為突出，關(guān)于松花菜平衡施肥的研究還未見報道，因此，本試驗以力禾青梗100天松花菜為研究材料，設(shè)置化肥減量30%平衡施肥和配施不同量生物有機肥處理，研究不同施肥處理對松花菜養(yǎng)分吸收分配及產(chǎn)量的影響，以期為西北高原松花菜生產(chǎn)建立科學(xué)合理的施肥模式提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況與材料

試驗地位于蘭州市榆中縣清水驛鄉(xiāng)稠泥河村高原夏菜種植基地(35°87′N，104°23′E)，該地區(qū)屬于溫帶大陸性氣候，四季分明，水熱同季；平均海拔1 790 m，年平均氣溫6.6 ℃；年降水量300～400 mm，蒸發(fā)量1 343.1 mm，無霜期150 d左右。試驗田土壤類型為黃綿土，0～20 cm耕層土壤有機質(zhì)含量12.08 g/kg，全氮1.01 g/kg，全磷1.3 g/kg，全鉀7.41 g/kg，堿解氮75.43 mg/kg，速效磷 97.66 mg/kg，速效鉀 138.44 mg/kg，pH值7.85。

供試材料：松花菜(Brassicaoleraceavar.botrytisL.)品種為力禾青梗100天，中晚熟，植株生長勢旺盛，梗枝青綠，花球潔白松大，耐寒性好，抗病高產(chǎn)。生物有機肥由甘肅綠能瑞奇生物技術(shù)有限公司制造，每克有效活菌數(shù)在0.2億個以上，養(yǎng)分含量為N(1.60%)、P2O5(0.52%)、K2O(1.11%)，有機質(zhì)含量40% 以上，腐植酸含量25% 以上。

1.2 試驗設(shè)計

采用隨機區(qū)組設(shè)計，共設(shè)6個處理：不施肥(CK1)、常規(guī)施肥(CK2)、化肥減量30%平衡施肥(T1)、化肥減量30%平衡施肥+3 000 kg/hm2生物有機肥(T2)、化肥減量30%平衡施肥+6 000 kg/hm2生物有機肥(T3)、化肥減量30%平衡施肥+12 000 kg/hm2生物有機肥(T4)，每個處理3個小區(qū)，小區(qū)面積為31.5 m2(4.5 m×7.0 m)。采用平畦覆膜大小行的栽培模式，三角形定植，株距60 cm，大行距60 cm，小行距50 cm。

松花菜種植采用一年兩茬(早春茬和秋延茬)高效栽培模式，本試驗為秋茬，2019年6月29日定植，2019年9月10日采收。生物有機肥于春季定植前一次性施入，并深翻混勻；試驗中各平衡施肥處理肥料施用量及比例是基于土壤養(yǎng)分平衡法的理論，根據(jù)松花菜對養(yǎng)分的需求特性和土壤的供肥能力確定的。每生產(chǎn)1 000 kg松花菜需要N、P2O5、K2O分別為 5.1，1.1，4.8 kg，設(shè)定目標產(chǎn)量為3 300 kg，計算獲得氮磷鉀的施用量。與當?shù)爻Ｒ?guī)施肥量相比，化肥總量減少30%，其中N增施34.0%，P2O5減施82.4%，K2O減施23%。各處理具體施肥量如表1所示。

表1 不同處理施肥量Tab.1 Fertilization amounts under different treatments kg/hm2

1.3 測定指標及方法

分別于松花菜的幼苗期(定植后15 d)、蓮座期(定植后30 d)、現(xiàn)蕾期(定植后56 d)、花球膨大期(定植后66 d)和成熟期(定植后71 d)5個生育時期取樣。

1.3.1 植株形態(tài) 每小區(qū)隨機選取5株松花菜，分別測定植株的株高、莖粗、葉片數(shù)、株幅，其中株高用鋼卷尺測量從地面處至頂端生長點的距離；莖粗用游標卡尺測量根莖連結(jié)點向上1 cm處直徑；葉片數(shù)統(tǒng)計植株上橫徑大于5 cm的葉片數(shù)目；株幅用鋼卷尺測量植株展開最遠的2片葉直徑和與之垂直葉片的直徑，計算其投影面積。

1.3.2 植株干物質(zhì)及養(yǎng)分含量 每個小區(qū)隨機選取3株松花菜，整株挖出，按根、莖、葉、花球?qū)⑵浞珠_，稱量其鮮質(zhì)量，然后置于烘箱105 ℃殺青 30 min，80 ℃烘至質(zhì)量恒定，分別測定各器官的干質(zhì)量。

采用H2SO4-H2O2濕氏消解法進行植株氮磷鉀元素的前處理，全氮含量的測定采用凱氏定氮法，全磷含量采用鉬銻抗比色法測定，全鉀含量采用火焰光度計法測定[15]。

肥料利用率[16-17]計算公式如下：

氮(磷、鉀)肥利用率(%)=(施肥區(qū)作物吸收氮(磷、鉀)量-不施肥區(qū)作物吸收氮(磷、鉀)量)/氮(磷、鉀)肥投入量×100。

1.3.3 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素 待松花菜花球達到采收標準后，每小區(qū)選取20株，測生物產(chǎn)量與經(jīng)濟產(chǎn)量，再換算為每公頃產(chǎn)量；同時每個小區(qū)隨機選取15株松花菜，分別測定花球橫徑、花球縱徑、葉片數(shù)等指標。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

所有試驗數(shù)據(jù)采用SPSS 22.0進行單因素方差分析，并用Duncan′s新復(fù)極差法進行多重比較(P<0.05)，用Excel 2019進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計和作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對松花菜生長的影響

從圖1-A可以看出，隨著生育期的延長，各處理的株高均表現(xiàn)為“S”形曲線增長速率；成熟期不同處理株高由大到小依次為CK2>T4>T2>T3>T1>CK1，CK2處理株高最高，達22.3 cm，說明化肥過量容易造成植株地上部徒長。圖1-B展示了各生育期松花菜莖粗的變化，同樣隨生育期延長不斷增加，成熟期達到最大；成熟期T3和T4處理的莖粗大于CK2，說明化肥減量30%配施生物有機肥可以促進短縮莖的增粗。由圖1-C可知，松花菜的葉片數(shù)隨著生育期的延長而增加，除蓮座期外，不同處理各生育期葉片數(shù)差異不顯著，成熟期表現(xiàn)出CK2葉片數(shù)最多。由于松花菜栽培過程中折葉護花的特殊措施，僅測定前3個時期的株幅(圖1-D)，幼苗期和蓮座期不同處理植株株幅均較小，T3處理株幅顯著高于CK2；現(xiàn)蕾期各處理株幅急劇增加，T2、T3和T4處理株幅均高于CK2，T3處理顯著提高10.5%。說明與常規(guī)施肥相比，化肥減量30%配施生物有機肥可以促進葉片開展，有利于光截獲提高光合效能。

2.2 不同施肥處理對松花菜干物質(zhì)及養(yǎng)分吸收分配的影響

2.2.1 不同施肥處理對松花菜干物質(zhì)積累和分配的影響 由圖2可知，不同施肥處理松花菜干物質(zhì)積累趨勢相似，干物質(zhì)積累量隨著生育期的推進不斷增加。幼苗期、蓮座期、現(xiàn)蕾期各施肥處理間差異不顯著；到花球膨大期，T3處理的干物質(zhì)積累顯著高于CK2處理；成熟期各處理的干物質(zhì)積累量均達到最大，T2、T3、T4積累量分別較CK2增加了0.5%，8.3%，7.2%，且T3、T4達到顯著水平。從整體來看，T3、T4處理的干物質(zhì)積累量在全生育期內(nèi)一直處于較高水平，表明化肥配施適量生物有機肥有利于松花菜干物質(zhì)的積累。

不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。圖2-3同。The different lowercase letters show significant difference(P < 0.05).The same as Fig.2-3.

圖2 不同施肥處理對松花菜干物質(zhì)積累量的影響Fig.2 Effects of different fertilizer application rates on dry matter accumulation in cauliflower

由圖3可知，松花菜在不同生育期各器官干物質(zhì)積累分配隨生長中心的轉(zhuǎn)移而變化，幼苗期-蓮座期以葉片生長為主，葉片干物質(zhì)分配比例占80%以上；現(xiàn)蕾期后干物質(zhì)分配方向改變，同化產(chǎn)物開始轉(zhuǎn)向花球。幼苗期和蓮座期不同處理干物質(zhì)均主要分配到葉片中。現(xiàn)蕾期干物質(zhì)積累開始向花球轉(zhuǎn)移，花球的分配比例為1.6%～3.4%，T3、T4處理花球干物質(zhì)分配比例較CK2增加?；ㄇ蚺虼笃冢ㄇ虻母晌镔|(zhì)分配比例達15.3%～19.6%，T3和T4處理花球干物質(zhì)分配比例均高于CK2。成熟期，花球干物質(zhì)分配比例達24.0%～28.6%，T1、T2、T3、T4處理較CK2處理相比，花球干物質(zhì)分配比例分別增加2.5，4.3，4.6，3.0百分點。表明基于平衡施肥的化肥減量配施生物有機肥促進光合產(chǎn)物從營養(yǎng)器官向生殖器官轉(zhuǎn)移，有利于產(chǎn)品器官的形成，增加產(chǎn)量。

圖3 不同施肥處理對松花菜各器官干物質(zhì)分配的影響Fig.3 Effects of different fertilization treatments on dry matter distribution in organs of cauliflower

2.2.2 不同施肥處理對松花菜生育期養(yǎng)分吸收積累和分配的影響 各施肥處理在不同生育期氮、磷、鉀元素積累規(guī)律相似，均呈現(xiàn)為隨生育期延長植株養(yǎng)分積累量增加(表2-4)。從養(yǎng)分積累總量看，配施生物有機肥促進養(yǎng)分積累，增加養(yǎng)分積累量；不同施肥處理氮素和磷素積累量在幼苗期就表現(xiàn)出顯著性差異，而鉀素積累量在花球膨大期表現(xiàn)出顯著性差異。成熟期，與CK2處理相比，T2處理植株氮、磷、鉀積累總量分別提高9.1%，3.1%，2.4%；T3處理植株氮、磷、鉀積累總量分別提高19.7%，12.1%，11.2%；T4處理養(yǎng)分積累量分別提高19.1%，11.9%，10.9%。

幼苗期和蓮座期植株氮、磷、鉀養(yǎng)分主要積累于葉中；現(xiàn)蕾期養(yǎng)分積累量繼續(xù)增加，花球積累量占比較??；花球膨大期，松花菜根、莖、葉中氮磷鉀養(yǎng)分積累量均進一步增加，并開始明顯向花球部位轉(zhuǎn)移；成熟期養(yǎng)分各部位養(yǎng)分積累量達到最大，不同施肥處理間規(guī)律一致，各器官積累量均呈現(xiàn)為葉>花球>莖>根。從整體看，成熟期前，不同施肥處理根部氮素積累量無顯著差異，成熟期T3和T4處理根部氮素積累量較CK2增加；T3、T4處理較CK2，顯著促進幼苗期和蓮座期葉部位氮素積累，蓮座期積累量可顯著提高28.2%；且成熟期配施生物有機肥處理花球部位氮素積累量均高于常規(guī)施肥處理。整體而言，前3個生育期內(nèi)不同施肥處理根中磷素積累量均無明顯差異，幼苗期葉片磷素積累量T3和T4處理顯著高于CK2，蓮座期僅T4處理葉片磷素積累量顯著高于CK2，現(xiàn)蕾期葉片磷素開始向花球轉(zhuǎn)運，各施肥處理間磷素積累量差異不顯著；成熟期，T4處理根、莖部位磷素積累量顯著增加，T3、T4花球中磷素積累量較CK2分別顯著增加32.1%，22.7%。幼苗期和蓮座期不同施肥處理對松花菜根、葉各器官鉀素吸收積累無明顯影響，且葉是主要分布部位?，F(xiàn)蕾期，不同施肥處理各器官鉀素積累量依次表現(xiàn)為葉>莖>根>花球；花球膨大期開始，各器官鉀素積累量呈現(xiàn)出葉>花球>莖>根；成熟期，T3、T4處理花球部位鉀素積累量顯著高于CK2，分別增加30.6%，23.8%。

由表2-4中花球部位養(yǎng)分占比可以看出，相比常規(guī)施肥處理，化肥減量配施生物有機肥處理促進生育后期養(yǎng)分向花球部位的運輸分配。成熟期，花球氮素分配比例由CK2的25.39%提高至28.02%，磷素占比由24.88%提高至28.99%，鉀素占比由26.88%提高至31.57%。

表4 不同施肥處理對松花菜各器官鉀素積累分配的影響Tab.4 Effects of different fertilization treatments on potassium accumulation and distribution in various organs of cauliflower

2.3 不同施肥處理對松花菜產(chǎn)量的影響

由表5可知，相比CK2，T1處理生物產(chǎn)量和經(jīng)濟產(chǎn)量均降低，經(jīng)濟產(chǎn)量下降3.8%；T2、T3、T4處理的經(jīng)濟產(chǎn)量均表現(xiàn)為顯著增加，分別提高9.5%，11.3%，18.8%；各施肥處理經(jīng)濟系數(shù)以CK2處理最低，T3處理最高，比CK2增加4.9百分點；T1、T2、T3、T4處理花球縱橫徑較CK2均增大，最大增幅分別達11.5%，7.8%。表明化肥減量配施生物有機肥可以達到減施增產(chǎn)的效果。

表5 不同施肥處理對松花菜產(chǎn)量的影響Tab.5 Effects of different fertilization treatments on the yield and its components of cauliflower

2.4 不同施肥處理對松花菜種植肥料利用率的影響

從表6可以看出，合理施肥可以有效提高肥料利用率。T3、T4處理氮肥利用率較CK2分別提高3.0，2.7百分點；相比CK2處理，化肥減量處理磷肥利用率均提高，T1、T2、T3、T4處理的磷肥利用率分別是CK2處理的3.1，5.7，7.0，7.0倍；T2、T3、T4處理鉀肥利用率較CK2處理分別提高14.2，29.9，29.4百分點。T3處理肥料利用率最高，氮肥利用率由CK2的28.8%提高到31.8%，磷肥利用率由3.7%提高到26.0%，鉀肥利用率由43.5%提高到73.4%。

表6 不同施肥處理對肥料利用率的影響Tab.6 Effects of different fertilization treatments on fertilizer utilization rate %

3 討論與結(jié)論

生育期氮、磷、鉀等養(yǎng)分的供應(yīng)是松花菜生長及產(chǎn)量的基礎(chǔ)，而養(yǎng)分的吸收受水肥管理[18]、栽培模式[19]等多個因素影響。有研究表明，化肥平衡施肥并配施生物有機肥對作物生長發(fā)育、產(chǎn)量等產(chǎn)生積極的影響[20-21]。本研究發(fā)現(xiàn)，化肥減量30%平衡施肥并配施6 000 kg/hm2生物有機肥松花菜莖粗和株幅均顯著高于常規(guī)施肥處理，且經(jīng)濟產(chǎn)量顯著提高11.3%。此結(jié)果與前人研究相一致。邱堯等[22]發(fā)現(xiàn)，增施生物有機肥可以促進水稻的生長，增加產(chǎn)量。唐宇等[23]研究發(fā)現(xiàn)，化肥減量30%條件下配施生物有機肥番茄產(chǎn)量不降反增。

施肥影響植株干物質(zhì)的積累與分配，合理的施肥措施可以促進植物的營養(yǎng)物質(zhì)向生殖器官的分配[24]。朱代強[25]研究表明，與常規(guī)施肥相比，化肥減量20%配施6 000 kg/hm2生物有機肥有利于蒜苗假莖中干物質(zhì)積累與分配。張朝軒[26]研究發(fā)現(xiàn)，氮磷鉀優(yōu)化配方施肥有利于青花菜生長和干物質(zhì)積累。本試驗同樣發(fā)現(xiàn)，化肥減量30%平衡施肥和配施生物有機肥可有效促進松花菜干物質(zhì)的積累，以及結(jié)球后期干物質(zhì)向花球的運輸，且以施用6 000 kg/hm2生物有機肥效果最為突出。

大量研究表明，合理施肥可以增加作物對氮、磷、鉀養(yǎng)分的吸收積累，促進養(yǎng)分的合理分配[27-29]。本試驗研究發(fā)現(xiàn)，化肥減量30%平衡施肥并配施生物有機肥促進松花菜對氮磷鉀養(yǎng)分的吸收利用，利于養(yǎng)分向花球的轉(zhuǎn)移分配，達到高產(chǎn)的目的，且以配施6 000 kg/hm2生物有機肥的處理效果最佳。而配施3 000 kg/hm2生物有機肥的處理效果不佳，可能由于化肥減量30%后配施生物有機肥量較少，土壤肥力降低造成。這與張迎春等[30]對萵筍研究試驗中的結(jié)果相似，化肥減量30%配施3 000 kg/hm2生物有機肥時，萵筍葉片和根系中鉀素積累量降低。配施12 000 kg/hm2生物有機肥處理養(yǎng)分吸收積累量略低于配施6 000 kg/hm2生物有機肥的處理，原因可能有2個：一是大量生物有機肥施入，土壤中微生物數(shù)量增多，出現(xiàn)微生物與作物競爭養(yǎng)分現(xiàn)象[31]；二是生物有機肥具有促進土壤養(yǎng)分釋放的作用，土壤養(yǎng)分含量則隨生物有機肥用量的增加而增加，養(yǎng)分含量過高則抑制作物對養(yǎng)分的吸收[32]。

肥料利用率是衡量施肥是否合理的重要指標。化肥平衡施肥配施生物有機肥是減少化肥用量和提高肥料利用率的重要途徑[33-34]。本試驗發(fā)現(xiàn)，化肥減量配施生物有機肥可明顯提高肥料利用率，化肥減量30%配施6 000 kg/hm2生物有機肥處理的肥料利用率為N 31.8%，P2O526.0%，K2O 73.4%，均高于常規(guī)施肥處理的N 28.8%，P2O53.7%，K2O 43.5%，這與前人研究結(jié)果一致。黃立梅等[35]研究表明，平衡施肥顯著增加冬小麥-夏玉米的產(chǎn)量，提高經(jīng)濟效益及肥料利用率。何傳龍等[36]研究表明，相比習(xí)慣施肥，化肥減量30%甘藍氮、磷、鉀肥利用率分別提高27.3%，23.4%，23.5%。魏曉蘭等[37]研究表明，配施生物有機肥能促進小白菜對氮、磷、鉀的吸收，提高肥料利用率。

化肥減量30%配施3 000～12 000 kg/hm2生物有機肥有助于松花菜莖粗和生物量增加；促進整個生育期植株對氮、磷、鉀元素的吸收和積累，并有利于成熟期養(yǎng)分向花球的分配轉(zhuǎn)移，增加產(chǎn)量；同時，能有效地提高化肥的利用率，且以T3處理(即基于平衡施肥化肥減量30%配施6 000 kg/hm2生物有機肥)肥料利用率最高，達到了減施增效的目的。