不同施肥方式對甘藍生長、產量、品質及土壤酶活性的影響

吳金平 周潔 矯振彪 齊傳東 朱鳳娟 邱正明 郭鳳領

摘? ? 要：為明確減施化肥、配施有機肥在湖北地區(qū)露地甘藍生產中的應用效果及其可行性，以奧奇娜甘藍為試驗材料，采取隨機區(qū)組試驗，按照減施化肥20%～30%，配施有機肥2250 kg·hm-2及1次追肥和2次追肥等處理，研究不同施肥方式對甘藍產量、品質及土壤酶活性的影響。結果表明，與常規(guī)施肥（CK2）相比，減施化肥20%、配施有機肥，在蓮座期和包心期分別追尿素（T3）時商品產量增加24.79%；甘藍葉球可溶性糖、維生素C含量分別提高6.55%和4.88%；減少化肥施用量30%、配施有機肥（T4），氮、磷、鉀利用率分別提高110.24%、143.21%和95.14%。配施有機肥土壤中磷酸酶、蔗糖酶、脲酶這三種酶的活性都總體優(yōu)于未施有機肥處理。綜合分析可知，化肥1200 kg·hm-2配施有機肥2250 kg·hm-2可以有效促進甘藍生長、增加產量、優(yōu)化品質、增強土壤酶活性、提高土壤肥力，可作為湖北甘藍生產的推薦施肥模式。

關鍵詞：甘藍；肥料減施；產量；品質；土壤質量

中圖分類號：S635 文獻標志碼：A 文章編號：1673-2871（2023）09-075-05

Effects of different fertilization methods on soil enzyme activity and growth， yield， quality of cabbage

WU Jinping， ZHOU Jie， JIAO Zhenbiao， QI Chuandong， ZHU Fengjuan， QIU Zhengming， GUO Fengling

（Key Laboratory of Vegetable Ecological Cultivation on Highland， Ministry of Agriculture and Rural Affairs/Key Laboratory of Vegetable Germplasm Innovation and Genetic Improvement in Hubei Province/Institute of Economic Crops， Hubei Academy of Agricultural Sciences， Wuhan 430064， Hubei， China）

Abstract： In order to make clear the application effect and feasibility of reducing chemical fertilizer and increasing organic fertilizer in the production of cabbage in open field in Hubei province， the cabbage cultivar Aoqina was used as the test material， and a randomized block trial to study the effects of different fertilization treatments on the growth， yield and quality of cabbage in open field with reducing chemical fertilizer application by 20%-30%， increasing organic fertilizer application by 2250 kg·hm-2 and applying chemical fertilizer topdressing once or twice. The results showed that compared with conventional fertilization （CK2）， the commodity output increased by 24.79%， which reduce application of compound fertilizer by 20%， increase application of organic and in the rosette stage and the pericardium stage when topdressing urea （T3）， and the contents of soluble sugar and vitamin C increased by 6.55% and 4.88% respectively， and the utilization rates of N， P and K（T4） increased by 110.24%， 143.21% and 95.14%， respectively. The activities of phosphatase， sucrase and urease in soil treated with organic fertilizer were better than those treated without organic fertilizer. According to comprehensive analysis， 1200 kg·hm-2 chemical fertilizer and 2250 kg·hm-2 organic fertilizer can effectively promote cabbage growth， increase yield， optimize quality， improve soil enzyme activity and enhance soil fertility， it can be used as a recommended fertilization model for cabbage production in Hubei province.

Key words： Cabbage; Fertilizer reduction; Yield; Quality; Soil quality

目前我國露地蔬菜氮肥利用率為18.4%～34.0%、磷肥利用率為6.1%～17.4%、鉀肥利用率為13.0%～36.9%[1]，化肥的投入遠遠超過了蔬菜正常生長需要的量而逐漸在土壤中積累，造成土壤次生鹽漬化、肥料利用率低、作物品質下降、農田生態(tài)環(huán)境被破壞等一系列負面影響[2]。湖北省咸寧市嘉魚縣在蔬菜種植方面享有“北有壽光、南有嘉魚”的美譽，其中，甘藍種植面積達1.2萬hm2。常年“兩瓜兩菜”，種植模式單一、土壤復種指數高、化學肥料投入量超標，致使土壤出現了鹽漬化、板結現象，加劇了土壤質量退化。已有數據表明，適當減施化肥、配施有機肥（氮的占比為50%）可有效提高花椰菜產量[3]；化肥減施25%、增施200 kg·667 m-2有機肥可使青花菜中可溶性糖含量（w，后同）提高至7.48 mg·g-1[4]；在有機肥替代30%化肥的配施模式下，白菜和甘藍具備最佳的商品特性和產量產出[5]；在總化肥減施率達50.88%的條件下，甘藍每667 m2的產量較常規(guī)施肥增產12.17%[6]。眾多研究表明，優(yōu)化施肥模式可以使土壤中的養(yǎng)分得到有效利用，促進作物生長、改善品質，最終達到增產增效的目的。

筆者在嘉魚縣甘藍常規(guī)施肥方式基礎上研究不同施肥模式對甘藍生長、產量、品質及土壤酶活性的影響，旨在為當地甘藍生產提供合理的施肥依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概述

試驗地點位于湖北省咸寧市嘉魚縣潘家灣鎮(zhèn)湖北金潤農業(yè)發(fā)展有限公司蔬菜基地，地處長江中游南岸，氣候屬亞熱帶濕潤型季風氣候，年平均氣溫17.2 ℃，>10 ℃的初終間日數平均為242 d，年降水量為1398 mm，汛期（5－9月）降水量為780 mm左右；年日照時數多于1856 h；無霜期260 d左右。土壤類型為黃棕壤，前茬作物為大白菜。

1.2 材料

參試甘藍品種為奧奇娜（湖北省嘉魚縣金潤農業(yè)發(fā)展有限公司提供）。耕層土壤理化性狀：pH 6.25，有機質含量（w，后同）3.60 g·kg-1，堿解氮含量89.43 mg·kg-1，速效磷含量83.62 mg·kg-1，速效鉀含量52.00 mg·kg-1。供試肥料來源于湖北宜施壯農業(yè)科技有限公司：尿素（N含量46%）、有機肥（有機質含量為47%，有機碳含量為27.26%，N、P2O5、K2O含量分別為2.80%、0.82%、1.38%）、復合肥（N-P2O5-K2O=15-15-15）。

1.3 時間

2021年12月13日整地、施肥、移栽。分別于2022年3月12日（蓮座期）、4月11日（包心期）追肥，5月10日（成熟期）收獲。

1.4 設計

試驗共設6個處理，3次重復，合計18個小區(qū)，隨機區(qū)組設置，每個小區(qū)面積50 m2，行株距45 cm×40 cm。除施肥外其他田間管理一致。6個處理施肥情況如表1所示。

1.5 測定項目與方法

1.5.1 甘藍樣品采集與分析 采收時每小區(qū)選取20株甘藍測定產量和商品產量。每小區(qū)取5株采用馬彥霞等[7]的方法測量株高、中心柱長、葉球橫徑/縱徑、單株質量等農藝性狀指標；采用鄒琦[8]的方法對葉球可食用部分的維生素C、可溶性蛋白、可溶性糖含量等品質指標測定；采用山楠等[9]方法測定甘藍干物質累積量及全氮、全磷和全鉀含量。

1.5.2 土壤樣品采集與分析 每小區(qū)采用5點“S”型混合法取土樣。檢測土壤樣品中脲酶、蔗糖酶、過氧化氫酶、蛋白酶和磷酸酶活性，采用蘇州科銘生物技術有限公司的試劑盒方法（分光光度法）進行測定。

1.6 數據統(tǒng)計與分析

采用Microsoft Excel 2016處理數據，采用SPSS 19.0單因素方差分析（one-way ANOVA）和Duncan新復極差法進行多重比較和差異顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 不同施肥模式對甘藍農藝性狀的影響

由表2可知，各處理間甘藍株高無顯著差異，但T1處理葉球縱徑、葉球橫徑指標顯著高于CK2。在底肥化肥減施30%，增施有機肥2250 kg·hm-2，后期在蓮座期和包心期分別追施尿素112.5 kg·hm-2時（T4）甘藍農藝性狀總體表現最優(yōu)。以上結果表明，肥料的施用直接影響甘藍的農藝性狀指標，最終表現為對甘藍產量的影響，適當減少化學肥料的施用并配施一定量的有機肥（T4）有利于甘藍生長。

2.2 不同施肥模式對甘藍產量的影響

由表3可知，減施化肥20%、增施有機肥2250 kg·hm-2，在蓮座期和包心期分別追施尿素（T3）產量最高，經濟系數達0.62，凈收益為77 832.87元·hm-2，較常規(guī)施肥模式（CK2）凈收益顯著提高了31.07%。整體而言，配施有機肥有利于增產（T2、T3、T4），追肥分兩次追（T3）比一次追（T2）效果好；與CK2相比，減少20%化肥施入的T1處理商品產量高出8.68%，凈收益增加4 098.6元·hm-2。

2.3 不同施肥模式對甘藍品質的影響

由表4可知，在不同施肥水平下，甘藍干物質含量無顯著差異；T3處理甘藍的可溶性蛋白含量為1.53 mg·g-1，維生素C含量為0.43 mg·g-1，可溶性糖含量為2.44%，在品質方面綜合表現最優(yōu)；維生素C、可溶性糖含量分別比CK2提高了4.88%和6.55%。結果表明，減少化肥增施有機肥有利于提高甘藍品質。在蓮座期和包心期分別追肥（T3、T4）的甘藍品質總體優(yōu)于在包心期一次性追肥（T2）。

2.4 不同施肥模式對肥料利用率的影響

由表5可知，不同施肥模式下，甘藍中氮、磷、鉀元素含量由高到低分別為T4>T1>CK2>T3>T2>CK1、T1>T4>T3>T2>CK2>CK1、T4>T2>T1>CK2>T3>CK1。T4處理甘藍氮、磷、鉀利用率均顯著高于CK2，分別比CK2提高110.24%、143.21%、95.14%。

2.5 不同施肥模式對土壤酶活的影響

由表6可知，T4處理土壤過氧化氫酶活性高達42.40 mg·g-1·d-1，說明適量減施化肥配施有機肥提高了過氧化氫酶活性。土壤蛋白酶參與土壤中存在的氨基酸、蛋白質以及其他含蛋白質氮的有機化合物的轉化，其水解產物是高等植物的氮源之一，表中各處理蛋白酶活性間沒有顯著差異。減施化肥增施有機肥T2處理土壤磷酸酶活性顯著高于CK2，說明過量施肥抑制磷酸酶活性。增施有機肥（T2、T3和T4）各處理與未施有機肥（CK1、CK2和T1）間比較，蔗糖酶活性明顯提高。土壤脲酶活性反映了土壤的氮素狀況，在T1～T4處理中，T4施氮最少，該酶活性最低；在氮素施用量一致的前提下，T2與T3間無顯著差異；CK2與T1比較，減肥20%有利于提高脲酶活性。

3 討論與結論

化肥在植物產量增長方面貢獻率在40%～50%[10]。蔬菜種植者經常使用大肥大水以期獲得高產，而單一超量使用化肥往往導致農產品品質下降、化肥利用率降低、連作障礙嚴重等問題[11-12]，同時，過量施用化肥導致營養(yǎng)物質不能被作物完全吸收而滲入地下或隨著農田退水進入河流、湖泊等，最終導致地下水或地表水污染。湖北位于中國中部、長江中游，“黃金水道”縱貫東西，保護該區(qū)域的生態(tài)環(huán)境對維系整個長江流域的生態(tài)平衡起著重要作用。增施有機肥對作物品質提升、土壤改良有極大的促進作用[13]。因此，在該區(qū)域探討減施化肥、增施有機肥對改善土壤環(huán)境、提高蔬菜產量和品質具有重要意義。

本研究結果表明，T3處理減少化肥用量20%，增施有機肥和追肥分2次追施，甘藍商品產量較常規(guī)施肥CK2增產24.8%，除去增施有機肥成本，凈收益增加31.1%。已有研究表明，部分化肥與有機肥的配合比單施化肥條件下水稻增產1.7%～62.4%，與本研究結果是一致的[14]。

眾多研究表明，在增施有機肥的條件下，農產品可溶性蛋白、可溶性糖、干物質含量等品質相關指標更高，產品綜合品質更好[15]，這主要是因為有機肥通過對土壤養(yǎng)分、酶及土壤微生物的影響，改變作物的代謝途徑及生長條件，進而影響農產品的品質[16]。本研究結果也表明，增施有機肥（T2～T4）處理的甘藍可溶性蛋白含量和可溶性糖含量高于未施有機肥（T1）。

已有研究表明，增施有機肥能促進蔬菜對氮、磷、鉀的吸收利用[17]，這主要是因為合理配施有機肥可增加土壤微生物功能群數量，改善土壤微生態(tài)環(huán)境和土壤氮素營養(yǎng)循環(huán)，提高土壤酶活性，從而提高肥料利用率。在筆者的研究中，增施有機肥2250 kg·hm-2（T4），氮、磷、鉀利用率分別提高110.24%、143.21%和95.14%，植株中氮、磷、鉀含量分別提高了20.06%、11.79%、3.27%，與前人研究結果一致[18-19]。

筆者的研究通過增施有機肥減施化肥（T2～T4），調節(jié)土壤微生態(tài)系統(tǒng)，土壤中磷酸酶、蔗糖酶和脲酶酶活性都高于未施有機肥處理（CK2、T1），這與馮龍等[20]研究增施有機肥提高土壤中酶活性的結果一致。

本試驗中脲酶活性依次是T2>T3>T1>T4>CK2>CK1，T2、T3施肥量一致，只是追肥次數不同，T1比T2少施了有機肥2250 kg·hm-2，T4比T3少施了化肥150 kg·hm-2，該結果表明，脲酶活性與土壤有機質、氮元素含量有關。這和脲酶活性與土壤有機質、全氮含量等肥力因素呈顯著正相關的結論一致[21]。蔗糖酶、磷酸酶活性與土壤中有機質含量存在著正相關關系[22]。本研究結果表明，增施有機肥提高了土壤蔗糖酶、磷酸酶活性，從而改善了土壤肥力水平，T2、T3、T4雖然減少了化肥施用量20%～30%，但由于增施了有機肥，提高了土壤酶活性，改善了土壤肥力，最終導致甘藍產量增加。本研究結果表明，各處理蛋白酶活性之間沒有顯著差異，過氧化氫酶活性除T4顯著高于其他各處理外，其他各處理間沒有顯著差異。這可能是因為土壤酶活性不僅與土壤有機質含量有關，與土壤中氮、磷、鉀含量也存在正相關關系，這就需要進一步研究不同施肥水平下土壤營養(yǎng)元素水平，從而更好地解釋土壤酶活性差異的原因。

在湖北地區(qū)甘藍常規(guī)施肥模式基礎上，筆者的研究通過減施化肥、增施有機肥及采用不同追肥方式，探究不同施肥模式對甘藍產量、品質及土壤酶活性等指標的影響。結果表明，減施化肥20%～30%，配施有機肥2250 kg·hm-2可以有效促進甘藍生長，增加產量，優(yōu)化品質，改善土壤生態(tài)系統(tǒng)，提高土壤肥力。建議湖北地區(qū)甘藍種植化肥施用量為1200 kg·hm-2左右，增施有機肥。此外，甘藍整個生育期內少量多次追肥，更加有利于產量和品質的提高。

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