殷武平 袁祖華 彭瑩 童輝 楊曉

摘 ? ?要：為探究化肥減施潛力和生物炭有機(jī)肥增效作用，緩解因化肥過量施用導(dǎo)致的蔬菜品質(zhì)下降和肥料利用率降低等問題，以莧菜為試材，設(shè)6個(gè)施肥處理：不施肥（CK1）、100%常規(guī)施肥（CK2）、85%常規(guī)施肥+2250 kg·hm-2生物炭有機(jī)肥（T1）、85%常規(guī)施肥+4500 kg·hm-2生物炭有機(jī)肥（T2）、70%常規(guī)施肥+4500 kg·hm-2生物炭有機(jī)肥（T3）、70%常規(guī)施肥+2250 kg·hm-2生物炭有機(jī)肥（T4），對比分析各處理莧菜生長、產(chǎn)量、品質(zhì)、氮肥吸收及利用的差異。結(jié)果表明，與CK1相比，施肥不同程度促進(jìn)莧菜植株生長，增加莧菜根莖葉氮素積累量，莧菜產(chǎn)量提高5.83%～22.67%。與CK2相比，生物炭有機(jī)肥部分替代化肥顯著增加莧菜的生物量，提升可溶性糖、可溶性蛋白和維生素C含量，降低硝酸鹽和有機(jī)酸含量；其中，T1和T2莧菜產(chǎn)量分別提高7.28%和11.87%，T2氮肥吸收利用率和氮肥農(nóng)學(xué)利用率分別提升16.74%、21.48 kg·kg-1。綜上，T2為最優(yōu)處理，可促進(jìn)莧菜生長，提高莧菜產(chǎn)量和氮素利用率，改善品質(zhì)，是實(shí)現(xiàn)肥料高效利用、減肥增效的良好施肥模式。

關(guān)鍵詞：莧菜；化肥減施；生物炭有機(jī)肥；產(chǎn)量；氮素利用率；品質(zhì)

中圖分類號：S636.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1673-2871（2023）06-077-07

Effects of partial substitution of chemical fertilizer by biochar organic fertilizer on the growth， yield， quality and N nutrient utilization of amaranth

YIN Wuping1，2， YUAN Zuhua1，2， PENG Ying1，2， TONG Hui1，2， YANG Xiao1，2

（1. Hunan Province Vegetable Research Institute， Changsha 410125， Hunan， China; 2. Hunan Academy of Agricultural Sciences， Changsha 410125， Hunan， China）

Abstract： In order to improve the situations of the excessive application of chemical fertilizers resulting in reduced vegetable quality， low fertilizer utilization rate， and so on， a field experiment was carried out using combined application of biochar organic fertilizer with chemical fertilizer to explore the potential of it in vegetable fields and the effect of biochar organic fertilizer， and provide a scientific basis for reasonable fertilization. In this study， amaranth field experiment was conducted to investigate the effects on growth， yield， quality， fertilizer contribution rate and N nutrient utilization under different combinations. Six treatments were as follows： non-fertilization（CK1）， 100 % chemical fertilizer（CK2）， 85% chemical fertilizer with 2250 kg·hm-2 biochar organic fertilizer（T1）， 85% chemical fertilizer with 4500 kg·hm-2 biochar organic fertilizer（T2），70% chemical fertilizer with 4500 kg·hm-2 biochar organic fertilizer（T3），70% chemical fertilizer with 2250 kg·hm-2 biochar organic fertilizer（T4）. The results showed that compared with CK1， fertilization promoted the growth of amaranth plant， increased the nitrogen accumulation of root， stem and leaf， and increased the yield of amaranth by 5.83%-22.67%. Compared with CK2， the combined application with chemical fertilizer treatments significantly increased biomass， soluble sugar， soluble protein and vitamin C contents. while reduced The contents of nitrate and organic acid. Compared with CK2， T1 and T2 treatments increased the yield of amaranth by 7.28% and 11.87%， respectively. Compared with CK2 treatment， the utilization rate， agronomic utilization rate of nitrogen fertilizer of T2 increased by 16.74%， 21.48 kg·kg-1. In conclusion， 85% of conventional chemical fertilizer with 4500 kg·hm-2 biochar organic fertilizer promote growing， improved the nitrogen utilization rate ， yield and quality in amaranth， which was a good fertilization model to achieve the efficient utilization of fertilizer， weight loss and efficiency.

Key words： Amaranthus tricolor L.; Reduce fertilizer application; Biochar organic fertilizer; Yield; N efficiency; Quality

莧菜（Amaranthus tricolor L.）是莧科莧屬的一年生草本植物，又名赤莧、米莧、莧等；莧菜以嫩莖葉為食用部分，炒食或做湯，富含維生素C、胡蘿卜素、蛋白質(zhì)和鐵、鈣等物質(zhì)，廣受大眾喜愛，在我國南北各地均有種植[1]。隨著人民生活水平的提高，對健康高品質(zhì)綠葉蔬菜的需求日益增加，但在莧菜種植中，大量化肥被施入土壤來保持或增加產(chǎn)量，而有機(jī)肥施用很少，甚至不施，因此土壤理化性質(zhì)變差、土壤酸化、肥力水平下降，導(dǎo)致肥料利用率低、品質(zhì)降低、硝酸鹽積累等問題，亟需采用新的肥料或養(yǎng)分管理技術(shù)提高產(chǎn)量和改善品質(zhì)。

有機(jī)肥料替代部分化肥，有利于保證作物產(chǎn)量、提高品質(zhì)、改善土壤理化性質(zhì)[2]。生物炭是生物殘?bào)w在厭氧或缺氧的條件下，經(jīng)高溫裂解形成的一類穩(wěn)定、高度芳香、碳含量豐富、質(zhì)地輕的黑色固態(tài)物，其比表面積大，疏松多孔，富含羥基、羧基、羰基等基團(tuán)，孔隙發(fā)達(dá)、陽離子交換能力較強(qiáng)，且在土壤中長時(shí)間存在，不易分解[3]。生物炭具有提高作物產(chǎn)量及改善作物品質(zhì)，實(shí)現(xiàn)廢棄生物質(zhì)資源化利用等作用[4-5]。生物炭有機(jī)肥是由生物炭和有機(jī)肥物料復(fù)混制成的肥料，由于生物炭特殊的結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)肥料養(yǎng)分緩慢釋放，具有較高的養(yǎng)分持留能力和土壤改良作用，從而實(shí)現(xiàn)肥料養(yǎng)分高效利用[6]。前人研究結(jié)果表明，生物炭有機(jī)肥對番茄、生姜、小白菜、油菜、玉米、水稻、榨菜等作物的產(chǎn)量和養(yǎng)分利用率均有提高[5，7-11]，而生物炭有機(jī)肥部分替代化肥對莧菜影響的研究鮮有報(bào)道。筆者研究了化肥減量并配施不同水平的生物炭有機(jī)肥對莧菜生長、氮素利用率、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，明確莧菜生產(chǎn)中化肥減施比例和合適的生物炭有機(jī)肥配施量，在保證產(chǎn)量和品質(zhì)的前提下，減少化肥使用量，提高肥料利用率，改善土壤性狀，為生物炭有機(jī)肥在莧菜生產(chǎn)上的合理應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

供試品種為韓國大紅圓葉莧菜，購自長沙市慶農(nóng)種子有限公司?；适┯煤琋 46%的尿素、含P2O5 16%的鈣鎂磷肥和含K2O 60%的氯化鉀。供試的生物炭有機(jī)肥購自貴州金葉豐農(nóng)業(yè)科技有限公司，有機(jī)肥成品有機(jī)質(zhì)含量（w，后同）45%、生物炭含量15%、N含量1.4%、P2O5含量1.5%、K2O含量2.1%，pH值為8.69。供試土壤基礎(chǔ)理化性質(zhì)為：有機(jī)質(zhì)含量26.25 g·kg-1、全氮含量1.89 g·kg-1、pH值為4.04、堿解氮含量137.5 mg·kg-1、有效磷含量570 mg·kg-1、速效鉀含量333.5 mg·kg-1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)地點(diǎn)位于湖南省蔬菜研究所試驗(yàn)基地薄膜大棚內(nèi)，試驗(yàn)共設(shè)6個(gè)處理，CK1為不施肥對照，CK2為當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶常規(guī)施肥對照；考慮作物需肥規(guī)律，兼顧肥料利用率，在當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶普通化肥常規(guī)施肥的基礎(chǔ)上，化肥施用總量較常規(guī)施肥減量15%和30%，分別為：85%常規(guī)施肥+2250 kg·hm-2生物炭有機(jī)肥（T1）、85%常規(guī)施肥+4500 kg·hm-2生物炭有機(jī)肥（T2）、70%常規(guī)施肥+4500 kg·hm-2生物炭有機(jī)肥（T3）、70%常規(guī)施肥+2250 kg·hm-2生物炭有機(jī)肥（T4）。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)，小區(qū)面積16.8 m2（1.2 m×14.0 m），各處理施肥量見表1。莧菜于2022年4月15日直播，種子用量為67.5 kg·hm-2，即每個(gè)小區(qū)113.4 g。所有肥料均在播種前一周隨耕整地一次性基施，而后旋入土壤中。無追肥，其余栽培、灌溉和田間管理措施均按常規(guī)統(tǒng)一管理，各地塊保持一致。

1.3 測定指標(biāo)及方法

1.3.1 ? ?生長指標(biāo)測定 ? ?莧菜播種后35 d，選取達(dá)到采收要求的莧菜植株10株，洗凈、用吸水紙擦干，用直尺測量株高（即地面至植株最高處距離），用游標(biāo)卡尺測量莖粗（即植株中部最粗處直徑），用電子天平測量植株鮮質(zhì)量，并測量小區(qū)產(chǎn)量。并取莧菜植株，按不同器官（根、莖、葉）分開，分別稱鮮質(zhì)量后裝信封袋，置于烘箱內(nèi)105 ℃殺青30 min，然后在80 ℃條件下烘48 h至恒質(zhì)量，稱各部位干質(zhì)量；根冠比為植株地下部干質(zhì)量/地上部干質(zhì)量。

1.3.2 ? ?品質(zhì)指標(biāo)測定 ? ?莧菜播種后35 d，稱取第3～第5片莧菜完全展開葉5.0 g，采用水楊酸比色法測定硝酸鹽含量，采用滴定法測定有機(jī)酸含量，按蘇州科銘生物技術(shù)有限公司提供的試劑盒及程序處理，用分光光度計(jì)分別測定莧菜的可溶性糖、可溶性蛋白含量[12]。維生素C含量采用2，6-二氯靛酚鈉滴定法測定[12]。

1.3.3 氮素利用相關(guān)指標(biāo)測定 用粉碎機(jī)將烘干的樣品粉碎后過篩，用H2SO4-H2O2溶液消煮法，全氮用全自動(dòng)凱氏定氮儀（K1100）測定N含量[13]。氮素積累量=干物質(zhì)量×氮素含量；成熟期全株氮素積累量=根的氮素積累量+莖的氮素積累量+葉片的氮素積累量；成熟期根、莖、葉片的氮素分配率=根、莖、葉片的氮素積累量/成熟期全株的氮素積累量。

氮肥利用率（NRE，%）＝（施肥區(qū)地上部作物氮積累量-不施肥區(qū)地上部作物氮積累量）/氮肥投入量×100；氮肥農(nóng)學(xué)利用率（NAE，kg·kg-1）=（施氮肥區(qū)作物產(chǎn)量-不施氮肥區(qū)作物產(chǎn)量）/氮肥投入量。肥料貢獻(xiàn)率（FCR）是肥料對作物產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率，是把不施肥處理（CK1）的產(chǎn)量視為地力對產(chǎn)量的貢獻(xiàn)，以其為基準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算反映投入肥料生產(chǎn)能力的指標(biāo)。肥料貢獻(xiàn)率/%（FCR）=（施肥處理產(chǎn)量-不施肥處理產(chǎn)量）/施肥處理產(chǎn)量×100；增產(chǎn)率/%=（施肥產(chǎn)量-對照產(chǎn)量）/對照產(chǎn)量×100。

1.4 數(shù)據(jù)分析

本試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel和DPS 7.05進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，采用Duncan多重比較進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 生物炭有機(jī)肥部分替代化肥對莧菜生長的影響

由表2可以看出，所有施肥處理的莧菜株高、莖粗、地上部鮮質(zhì)量、地下部鮮質(zhì)量、地上部干質(zhì)量、地下部干質(zhì)量均顯著高于CK1，以T2最高，其株高、莖粗、地上部鮮質(zhì)量、地下部鮮質(zhì)量、地上部干質(zhì)量、地下部干質(zhì)量分別比CK1提高33.84%、35.46%、80.97%、60.87%、84.85%、72.73%。生物炭有機(jī)肥部分替代化肥施入能夠顯著促進(jìn)莧菜植株的生長，T1、T2、T3、T4處理莧菜的株高、莖粗、地上部干鮮質(zhì)量、地下部干鮮質(zhì)量均顯著高于CK2，以T2最高，其株高、莖粗、地上部鮮質(zhì)量、地下部鮮質(zhì)量、地上部干質(zhì)量、地下部干質(zhì)量分別比CK2提高了24.88%、28.10%、29.09%、23.33%、32.61%和26.67%。在相同的化肥施用量下，增施4500 kg·hm-2生物炭有機(jī)肥的處理株高、莖粗、地上部鮮質(zhì)量和地下部鮮質(zhì)量均高于增施2250 kg·hm-2的處理。在增施2250 kg·hm-2生物炭有機(jī)肥條件下，化肥減量15%處理的莖粗、地上部干鮮質(zhì)量均顯著高于化肥減量30%處理，兩者的株高、地下部干鮮質(zhì)量差異不顯著；在增施4500 kg·hm-2生物炭有機(jī)肥條件下，化肥減量15%處理的株高、莖粗、地上部干鮮質(zhì)量和地下部干鮮質(zhì)量均高于化肥減量30%處理，其中地上部干鮮質(zhì)量和地下部干質(zhì)量達(dá)到顯著水平。各處理的根冠比無顯著差異。

2.2 生物炭有機(jī)肥部分替代化肥對莧菜產(chǎn)量、肥料貢獻(xiàn)率及氮素利用效率的影響

由表3可知，各施肥處理的莧菜產(chǎn)量均顯著高于CK1，其中T2產(chǎn)量最高，達(dá)34 830.5 kg·hm-2，各處理大小依次為T2 > T1 > CK2 > T3 > T4 > CK1，前者依次比CK1提高了22.67%、17.64%、9.65%、8.52%和5.83%。在相同化肥施用水平下，增施4500 kg·hm-2生物炭有機(jī)肥處理莧菜的產(chǎn)量均高于增施2250 kg·hm-2生物炭有機(jī)肥處理，其中T1和T2之間差異達(dá)到顯著水平。與CK2相比，T2、T1處理均有增產(chǎn)，增產(chǎn)率分別為11.87%和7.28%；T3、T4有一定的減產(chǎn)。肥料貢獻(xiàn)率以T2最高，T1次之，T4最小，CK2和T3之間差異不顯著，其他處理之間差異顯著。

與CK2相比，生物炭有機(jī)肥部分替代化肥處理莧菜的氮肥利用率顯著提高，T1、T2的氮肥農(nóng)學(xué)利用率顯著提升，均以T2處理最高，其氮肥利用率和氮肥農(nóng)學(xué)利用率為26.57%、33.66 kg·kg-1，分別是CK2的2.70倍和2.76倍。氮肥農(nóng)學(xué)利用率在10.51～33.66 kg·kg-1之間，與氮肥利用率變化趨勢基本一致。在化肥減量15%條件下，增施4500 kg·hm-2生物炭有機(jī)肥處理莧菜的氮肥利用率和氮肥農(nóng)學(xué)利用率均顯著高于增施2250 kg·hm-2生物炭有機(jī)肥處理；在化肥減量30%條件下，增施4500 kg·hm-2生物炭有機(jī)肥處理莧菜的氮肥利用率顯著高于增施2250 kg·hm-2生物炭有機(jī)肥處理，2個(gè)處理的氮肥農(nóng)學(xué)利用率無顯著差異。

2.3 生物炭有機(jī)肥部分替代化肥對莧菜品質(zhì)的影響

由表4可知，與CK2相比，生物炭有機(jī)肥部分替代化肥的處理莧菜葉片中硝酸鹽含量均顯著降低，且隨著化肥施用量的減少而降低，T4、T3處理莧菜葉片中硝酸鹽含量分別顯著低于T1和T2，其中T4處理最低，硝酸鹽含量為316.61 mg·kg-1。莧菜葉片維生素C、可溶性蛋白、可溶性糖含量均以T2最高，T3、T4為第二梯隊(duì)，三者均顯著高于CK2。各處理莧菜葉片可溶性糖含量大小順序?yàn)椋篢2 > T3 > T4 > T1 > CK2 > CK1，前者依次分別比CK1提高了30.45%、29.01%、27.21%、13.33%和10.18%；生物炭有機(jī)肥部分替代化肥處理的莧菜葉片可溶性糖含量較CK2均有提高，以T2提高幅度最大，其次為T3，兩者較CK2均顯著提高，分別提高了18.39%和17.07%。各處理莧菜葉片可溶性蛋白含量大小順序?yàn)門2 > T4 > T3 > T1 > CK2 > CK1，以T2最高，鮮物質(zhì)含量為25.07 mg·g-1；與CK2相比，T2、T3、T4處理可溶性蛋白含量均顯著提高，T1、CK2、CK1之間差異不顯著。所有施肥處理的莧菜葉片維生素C含量較CK1均有顯著提高；與CK2相比，生物炭有機(jī)肥部分替代化肥處理的莧菜葉片中維生素C含量均有提高，其中T2、T3、T4差異顯著。在相同化肥施用水平下，增施生物炭有機(jī)肥的量為4500 kg·hm-2處理莧菜葉片的維生素C、可溶性糖含量高于施用量為2250 kg·hm-2的處理。在化肥減量15%條件下，增施4500 kg·hm-2生物炭有機(jī)肥處理的莧菜可溶性蛋白顯著高于增施2250 kg·hm-2生物炭有機(jī)肥處理；在化肥減量30%條件下不同生物炭有機(jī)肥增施量的處理之間無顯著差異。各施肥處理莧菜的有機(jī)酸含量均顯著低于CK1，生物炭有機(jī)肥部分替代化肥T1、T2、T3處理莧菜葉片有機(jī)酸含量顯著低于CK2，T4和CK2之間無顯著差異。

2.4 生物炭有機(jī)肥部分替代化肥對莧菜氮素積累量及分配率的影響

由表5可知，所有施肥處理的莧菜根、莖、葉氮素積累量均顯著高于CK1，施肥對莧菜氮素吸收的促進(jìn)作用明顯。莧菜根、莖、葉氮素積累量以T2處理最高，與CK2相比，其根、莖、葉氮素積累量分別提高14.40%、29.48%、32.31%。同一化肥減量水平下，T2處理的根、莖、葉氮素積累量依次比T1處理分別增加0.53%、0.99%、12.15%，T3處理的根、莖、葉氮素積累量依次比T4處理分別增加11.54%、2.41%、10.21%。同一生物炭有機(jī)肥施用水平下，T4處理根、莖、葉的氮素積累量分別較T1處理降低了11.94%、20.01%、15.34%；T3較T2處理根、莖、葉氮素積累量分別降低了2.30%、18.08%、16.80%。莧菜各處理氮素分配比例在各器官中表現(xiàn)為葉>莖>根。葉片氮素分配率以CK1、T2、T3較大，T1最小。莖中氮素分配比例以T1最大，接下來依次是T4、CK2、T2、T3、CK1。根氮素分配率以T3最大，T2最小，各施肥處理的根氮素分配率大小順序?yàn)門3 > CK2 > T4 >CK1 > T1 > T2。

3 討論與結(jié)論

施肥是促進(jìn)作物生長的重要保障[14]，株高、莖粗、地上部干鮮質(zhì)量、地下部干鮮質(zhì)量是反映植株生長狀況的主要指標(biāo)[7，11，15-16]。本試驗(yàn)條件下，與不施肥CK1相比，常規(guī)施肥處理CK2、生物炭有機(jī)肥部分替代化肥處理均可顯著增加莧菜株高、莖粗、地上部干鮮質(zhì)量、地下部干鮮質(zhì)量，這與王吉平等[17]、張鈞恒等[18]、Wei等[19]的研究結(jié)果一致。

有機(jī)肥適量替代化肥既能協(xié)調(diào)平衡養(yǎng)分供應(yīng)，減少化肥的損失，還能為作物提供足夠的養(yǎng)分[20-21]。筆者研究發(fā)現(xiàn)，與CK2相比，生物炭有機(jī)肥部分替代化肥處理莧菜株高、莖粗、地上部干鮮質(zhì)量、地下部干鮮質(zhì)量均有提高，以T2處理最高。在化肥減量15%水平下，用有機(jī)肥適當(dāng)替代增施（T1、T2處理）提高了莧菜的株高、莖粗、地上部干鮮質(zhì)量、地下部干鮮質(zhì)量，且隨著生物炭有機(jī)肥的增加作用越顯著?；蕼p量30%（T3、T4）的莧菜株高、莖粗、地上部干鮮質(zhì)量、地下部干鮮質(zhì)量較CK2均有提高，但較T2處理有所下降，這與張迎春等[22]、何東霞等[23]的研究結(jié)果相似。在一定生物炭有機(jī)肥水平下，隨化肥減施量的增加，株高、莖粗地上部干鮮質(zhì)量和地下部鮮質(zhì)量均有所降低，說明減施化肥并配施適量生物炭有機(jī)肥能夠促進(jìn)作物生長，但過量減施不利于作物生長。

不同施肥處理對蔬菜產(chǎn)量和氮素利用率影響較大[24-25]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，與不施肥相比，施肥會提高莧菜產(chǎn)量。與純施化肥相比，生物炭有機(jī)肥部分替代化肥（T1、T2）可提高莧菜的產(chǎn)量和肥料貢獻(xiàn)率；隨著化肥減施量的增加，莧菜產(chǎn)量、肥料貢獻(xiàn)率有所降低，說明生物炭有機(jī)肥替代化肥的合適比例非常重要，這與徐大兵等[20]、張迎春等[22]和謝軍等[26]的研究結(jié)果一致。筆者研究發(fā)現(xiàn)，與CK2相比，生物炭有機(jī)肥部分替代化肥可促進(jìn)氮素的利用，以T2的氮肥利用率和氮肥農(nóng)學(xué)利用率最高。在化肥減量15%的水平下，隨著生物炭有機(jī)肥的增加，莧菜氮肥利用率和氮肥農(nóng)學(xué)利用率相應(yīng)提高；在化肥減量30%的水平下，T3、T4處理之間無顯著差異，且均顯著低于T2，這與何東霞等[23]、侯紅乾等[27]的研究結(jié)果相似，說明減施化肥并配施適量生物炭有機(jī)肥能夠促進(jìn)作物氮素吸收利用，但過量減施效果會降低。可能是因?yàn)槭卟松L前期根系不發(fā)達(dá)、養(yǎng)分吸收少，后期生長發(fā)育快且根系逐漸發(fā)達(dá)，養(yǎng)分需求旺盛，而化肥中的氮養(yǎng)分釋放快，流失也快，很難匹配蔬菜作物的需肥規(guī)律[22]。而有機(jī)肥氮具有緩效性，肥效時(shí)間長，可以持續(xù)為作物提供營養(yǎng)元素，改善土壤微生物環(huán)境，優(yōu)化土壤的理化性質(zhì)，增加有機(jī)質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)[28]。生物炭因其特殊的結(jié)構(gòu)可影響土壤中氮素的周轉(zhuǎn)率，進(jìn)而加快土壤氮素的有效化[29]，同時(shí)，生物質(zhì)炭能吸附部分氮素，減少銨態(tài)氮、硝態(tài)氮的揮發(fā)和淋溶損失，提升氮素的緩釋能力[30-31]，有利于提高氮素利用率，增加作物產(chǎn)量。

莧菜品質(zhì)成分含量高低與其口感和價(jià)值密切相關(guān)，也是判斷生物炭有機(jī)肥部分替代化肥處理是否合適的重要指標(biāo)。肥料類型及施用量會影響莧菜植株中可溶性蛋白質(zhì)、可溶性糖、有機(jī)酸、維生素C等可溶性固形物、含氮物質(zhì)及非氮源營養(yǎng)成分的含量[24]。硝酸鹽含量是莧菜安全衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的重要評價(jià)指標(biāo)之一，而莧菜產(chǎn)品中硝酸鹽含量高低與氮素類型及施用量密切相關(guān)[22]。本研究結(jié)果顯示，相比CK2，生物炭有機(jī)肥部分替代化肥處理提高了莧菜中可溶性糖、可溶性蛋白和維生素C的含量，以T2處理莧菜各項(xiàng)指標(biāo)最高，這與徐大兵等[20]、張迎春等[22]的結(jié)果一致。生物炭有機(jī)肥提高了莧菜維生素C、蛋白質(zhì)和可溶性糖含量可能是因?yàn)樯锾坑袡C(jī)肥對肥料養(yǎng)分的吸附而具有緩釋作用，能保證氮、磷、鉀等養(yǎng)分供應(yīng)的適量，并提高了土壤活性有機(jī)碳含量。生物炭有機(jī)肥部分替代化肥處理降低了莧菜植株中硝酸鹽和有機(jī)酸含量，這與徐大兵等[20]和李大偉等[24]的結(jié)果一致，主要原因是化肥釋放氮素較快，與莧菜生長發(fā)育及需肥規(guī)律不一致，造成了NO3-大量積累；而具有多孔結(jié)構(gòu)的生物質(zhì)炭能夠吸附土壤中的NH4+，可促進(jìn)土壤中氮的固定，同時(shí)通過抑制銨態(tài)氮向硝態(tài)氮的轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)減少氮的損失，這樣莧菜就能減少硝酸鹽含量的積累[32]。生物炭有機(jī)肥中含有鈣、錳和鋅等微量元素，這些有益元素顯著高于復(fù)合肥，且有研究發(fā)現(xiàn)，微量元素可顯著提高蔬菜品質(zhì)，可以提高維生素C和糖分含量，降低酸味物質(zhì)含量[24，33]。

養(yǎng)分的積累和分配是作物生長的重要決定因素，且其因施肥不同有較大的差異，合理施肥有利于養(yǎng)分的積累和高效利用[23，34]。何東霞等[23]在韭菜、張俊峰等[33]在番茄、王赫等[35]在辣椒、張富鑫等[36]在甘藍(lán)和李菊等[37]在松花菜的研究中指出：施用有機(jī)肥能夠提高蔬菜作物氮、磷、鉀積累量。本試驗(yàn)中，施肥處理顯著提高了氮素積累量。與純施化肥（CK2）相比，生物炭有機(jī)肥部分替代化肥（T1、T2、T3）可提高莧菜各器官中氮素積累量。在同一化肥施用水平下，增施生物炭有機(jī)肥有利于氮素的積累，可能是化肥減量配施生物炭有機(jī)肥后，增加了土壤有益微生物的數(shù)量且能充足供應(yīng)其所需的碳源，且生物炭發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)、較大的比表面積，增強(qiáng)了根際微生物與根系互作，促進(jìn)了營養(yǎng)元素從根系向地上部運(yùn)輸。增施相同生物炭有機(jī)肥水平下，化肥減量15%時(shí)更有利于根、莖、葉氮素積累，化肥減量30%時(shí)氮素積累效應(yīng)較前者有所下降，可能是由于化肥減施30%與配施生物炭有機(jī)肥的協(xié)同效應(yīng)有所降低。

綜上所述，施肥可以顯著促進(jìn)莧菜植株生長、增加莧菜根、莖、葉的氮素積累量，莧菜產(chǎn)量提高5.83%～22.67%。與CK2相比，生物炭有機(jī)肥部分替代化肥處理顯著促進(jìn)莧菜生長，提高莧菜產(chǎn)量；顯著改善了莧菜的營養(yǎng)品質(zhì)；同時(shí)，顯著增加莧菜根、莖、葉氮素積累量，提升氮肥利用率，促進(jìn)土壤養(yǎng)分平衡。綜合來看，以T2為最優(yōu)處理，較CK2處理莧菜可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、維生素C含量顯著提高，硝酸鹽和有機(jī)酸含量顯著降低，同時(shí)，莧菜的產(chǎn)量提高了11.87%，氮肥利用率提升了16.74%，氮肥農(nóng)學(xué)利用率升高了21.48 kg·kg-1。說明減施化肥并配施適量生物炭有機(jī)肥是促進(jìn)莧菜高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、肥料高效利用、減肥增效的有效途徑。

參考文獻(xiàn)

[1] 肖昉，王樂，鄭友峰，等．莧菜AtrADH2基因克隆及表達(dá)分析[J]．中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2022，27（4）：105-117．

[2] YE L，ZHAO X，BAO E C，et al．Bio-organic fertilizer with reduced rates of chemical fertilization improves soil fertility and enhances tomato yield and quality[J]．Scientific Reports，2020，10（1）：177．

[3] 王高飛，邢丹，牟玉梅，等．稻稈/稻殼炭育苗基質(zhì)對辣椒幼苗生長和氮磷鉀養(yǎng)分含量的影響[J]．中國瓜菜，2021，34（4）：53-56.

[4] 葉曉龍，馮棣，張金磊，等．生物炭用量對拱棚番茄產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J]．中國瓜菜，2022，35（7）：86-91．

[5] HE X J，XIE H，GAO D M，et al．Biochar and intercropping with Potato-onion enhanced the growth and yield advantages of tomato by regulating the soil properties，nutrient uptake，and soil microbial community[J]．Frontiers in Microbiology，2021，12：695447．

[6] 胡京鈺，楊紅軍，劉大軍，等．酒糟生物炭與化肥配施對土壤理化特性及作物產(chǎn)量的影響[J]．植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2022，28（9）：1664-1672．

[7] 吳萍萍，王靜，李錄久，等．化肥減施下有機(jī)物料對砂姜黑土有機(jī)碳組分和養(yǎng)分含量的影響[J]．核農(nóng)學(xué)報(bào)，2022，36（11）：2286-2294．

[8] 于南卓．生物炭及炭基肥料對小白菜、油菜及玉米的生長和土壤養(yǎng)分的影響[D]．山東泰安：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)，2018．

[9] 徐令旗，郭曉紅，蘭宇辰，等．不同有機(jī)肥對旱直播水稻干物質(zhì)積累和產(chǎn)量的影響[J]．華北農(nóng)學(xué)報(bào)，2021，36（2）：188-195．

[10] 魏夏新，熊俊芬，李濤，等．有機(jī)物料還田對雙季稻田土壤有機(jī)碳及其活性組分的影響[J]．應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2020，31（7）：2373-2380．

[11] 徐茜，肖波，楊梅，等．生物炭有機(jī)肥對榨菜主要性狀·產(chǎn)量和品質(zhì)的影響及效益分析[J]．安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2021，49（18）：164-167．

[12] 高俊鳳．植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)[M]．北京：高等教育出版社，2005．

[13] 鮑士旦．土壤農(nóng)化分析[M]．3版．北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2000．

[14] 黃倩楠，王朝輝，黃婷苗，等．中國主要麥區(qū)農(nóng)戶小麥氮磷鉀養(yǎng)分需求與產(chǎn)量的關(guān)系[J]．中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2018，51（14）：2722-2734．

[15] 高文瑞，王欣，李德翠，等．不同水肥組合對辣椒植株生長及養(yǎng)分吸收的影響[J]．中國農(nóng)學(xué)通報(bào)，2021，37（9）：49-56．

[16] 李靜，徐燁，錢坤，等．不同有機(jī)肥配比對無土栽培柳葉白莧菜生長的影響[J]．天津農(nóng)業(yè)科學(xué)，2022，28（3）：9-13．

[17] 王吉平，何鐵光，張雨，等．有機(jī)肥替代部分化肥對‘桂甜糯525產(chǎn)量品質(zhì)和土壤環(huán)境的影響[J]．熱帶作物學(xué)報(bào)，2021，42（9）：2594-2600．

[18] 張鈞恒，馬樂樂，李建明．全有機(jī)營養(yǎng)肥水耦合對番茄品質(zhì)、產(chǎn)量及水分利用效率的影響[J]．中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2018，51（14）：2788-2798．

[19] WEI W L，YAN Y，CAO J，et al．Effects of combined application of organic amendments and fertilizers on crop yield and soil organic matter：An integrated analysis of long-term experiments[J]．Agriculture Ecosystems and Environment，2016，225（3）：86-92．

[20] 徐大兵，趙書軍，袁家富，等．有機(jī)肥替代氮化肥對葉菜產(chǎn)量品質(zhì)和土壤氮淋失的影響[J]．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2018．34（S1）：13-18．

[21] 劉明月，張凱鳴，毛偉，等．有機(jī)肥長期等氮替代無機(jī)肥對稻麥產(chǎn)量及土壤肥力的影響[J]．華北農(nóng)學(xué)報(bào)，2021，36（3）：133-141．

[22] 張迎春，頡建明，郁繼華，等．生物有機(jī)肥部分替代化肥對萵筍生長、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響[J]．干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2020，38（1）：66-73．

[23] 何東霞，頡建明，何志學(xué)，等．生物有機(jī)肥部分替代化肥對韭菜生長生理及肥料利用率的影響[J]．西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2020，29（6）：958-967．

[24] 李大偉．生物質(zhì)炭基肥對番茄和辣椒產(chǎn)量、品質(zhì)和氮素農(nóng)學(xué)利用率的影響[D]．南京：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2015．

[25] 景博，牛寧，張文龍，等．不同施氮量對加工番茄生長及土壤氮素平衡的影響[J]．新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)，2020，57（10）：1830-1838．

[26] 謝軍，趙亞南，陳軒敬，等．有機(jī)肥氮替代化肥氮提高玉米產(chǎn)量和氮素吸收利用效率[J]．中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，49（20）：3934-3943．

[27] 侯紅乾，冀建華，劉秀梅，等．不同比例有機(jī)肥替代化肥對水稻產(chǎn)量和氮素利用率的影響[J]．土壤，2020，52（4）：758-765．

[28] 徐陽春，沈其榮，冉煒．長期免耕與施用有機(jī)肥對土壤微生物生物量碳、氮、磷的影響[J]．土壤學(xué)報(bào)，2002，39（1）：83-90．

[29] SPOKAS K A，NOVAK J M，VENTEREA R T．Biochar's role as an alternative N-fertilizer：ammonia capture[J]．Plant and Soil，2012，350（1/2）：35-42．

[30] 吳嘉楠，閆海濤，彭桂新，等．生物質(zhì)炭與氮肥配施對土壤氮素變化和烤煙氮素利用的影響[J]．土壤，2018，50（2）：256-263．

[31] 尚晶濤，吳榮，曹夢琳，等．生物質(zhì)炭與氮肥配施對土壤養(yǎng)分和谷子生長的影響[J]．核農(nóng)學(xué)報(bào)，2021，35（6）：1451-1456．

[32] 殷全玉，李陽，張玉蘭，等．生物質(zhì)炭與土質(zhì)互作對土壤硝態(tài)氮含量的動(dòng)態(tài)影響[J]．中國農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報(bào)，2019，21（6）：143-151．

[33] 張俊峰，頡建明，張玉鑫，等．生物有機(jī)肥部分替代化肥對日光溫室番茄生長與光合特性及肥料利用率的影響[J]．北方園藝，2022（11）：44-50．

[34] 張迎春，頡建明，李靜，等．生物有機(jī)肥部分替代化肥對萵筍及土壤理化性質(zhì)和微生物的影響[J]．水土保持學(xué)報(bào)，2019，33（4）：196-205．

[35] 王赫，李曉雪，王亞玲，等．化肥減量配施有機(jī)肥和菌劑對辣椒產(chǎn)量、品質(zhì)和養(yǎng)分累積的影響[J]．北方園藝，2021（16）：1-7．

[36] 張富鑫，頡建明，劉陽，等．不同施肥模式對結(jié)球甘藍(lán)產(chǎn)量、養(yǎng)分吸收利用及土壤酶活性的影響[J]．中國土壤與肥料，2022，（6）：73-81．

[37] 李菊，高程斐，馬寧，等．化肥減量配施生物有機(jī)肥對松花菜養(yǎng)分吸收及產(chǎn)量的影響[J]．華北農(nóng)學(xué)報(bào)，2021，36（6）：153-162．