生物有机肥替代化肥对土壤及荠菜产量、品质的影响

摘    要：为明确生物有机肥替代化肥对土壤养分、酶活性和荠菜产量、品质的影响，解决因过量施用化肥导致的问题。采取有机氮（生物有机肥中氮）等量替代化肥氮（复合肥），不设磷和钾等量替代处理。共设6个处理：100%复合肥900 kg·hm-2（CK），有机氮替代化肥氮20%（T1）、40%（T2）、60%（T3）、80%（T4）、100%（T5）。结果表明，随着有机氮替代化肥氮比例的增加，荠菜采收后土壤有机质不断增加，而氮、磷、钾含量及土壤酶活性先增加后减少，综合评价T1、T2、T3、T4处理均能提高土壤养分含量、改善土壤酶活性，T2处理综合效果最佳。同时，T1、T2、T3、T4处理荠菜产量比CK增加2.21%～22.11%，T2处理产量最高，达19 920.0 kg·hm-2，且提升品质综合效果最好。生物有机肥部分替代化肥可以提高土壤肥力，增加荠菜产量、提升品质，生物有机肥氮替代40%化肥氮为适宜用量。

关键词：荠菜；生物有机肥；化肥；土壤；产量；品质

中图分类号：S636.9+S606 文献标志码：A 文章编号：1673-2871（2023）01-085-05

Bioorganic fertilizer replacing chemical fertilizer affects the soil and shepherd's purse yield and quality

YIN Linyi1， LI Jin1，2， YUAN Chunxin2， SUN Zhengguo1， HUANG Bugao3

（1.Nantong Vocational College of Science and Technology， Nantong 226007， Jiangsu， China; 2.Nantong Rural Professional Technology Association， Nantong 226000， Jiangsu， China; 3.Nantong Bailong Organic Fertilizer Technology Co.， Ltd.， Nantong 226013， Jiangsu， China）

Abstract： In order to clarify the effects of biological organic fertilizer replacing chemical fertilizer on soil nutrients， enzyme activity， shepherd's purse yield and quality， and solve the problems caused by excessive application of chemical fertilizer， organic nitrogen（nitrogen in biological organic fertilizer）was used to replace chemical fertilizer nitrogen（compound fertilizer）in equal amount. There were no replacement of phosphorus and potassium.There were 6 treatments in this study： 100% chemical fertilizer compound fertilizer 900 kg.hm-2（CK）， organic nitrogen replacing chemical fertilizer nitrogen by 20%（T1）， 40%（T2）， 60%（T3）， 80%（T4）， 100%（T5）.The results showed that with the increase of the proportion of biological organic fertilizer replacing chemical fertilizer， the soil organic matter increased continuously after shepherd's purse harvest， while the contents of nitrogen， phosphorus and potassium and soil enzyme activity increased first and then decreased. According to the comprehensive analysis results， T1， T2， T3 and T4 treatments could improve the soil nutrient content and enzyme activity， and T2 treatment had the most significant comprehensive effect. The yield of shepherd's purse in T1， T2， T3 and T4 treatments increased by 2.21%-22.11% compared with CK. The yield in T2 treatment was up to 19 920.0 kg.hm-2， and the comprehensive effect of improving quality was the best. Partial replacement of chemical fertilizer by bioorganic fertilizer could improve soil fertility， and increase the yield and quality of shepherd's purse. In this study， bioorganic fertilizer nitrogen can replace 40% chemical fertilizer nitrogen as the appropriate amount.

Key words： Shepherd's purse; Bioorganic fertilizer; Chemical fertilizer; Soil; Yield; Quality

荠菜［Capsella bursa-pastoris（Linn.）Medic.］，又名护生草、地菜、地米菜等，为十字花科荠菜属的一、二年生草本植物，以嫩叶供食，是野菜中的珍品[1]，深受长三角地区消费者的喜爱。受季节限制，野生荠菜已不能满足城乡居民的消费需求，因而荠菜人工栽培蓬勃兴起[2]。施用化肥是农民提高作物产量最有效的手段，为了提高荠菜产量，农民往往过量施用化肥，特别是氮肥。过量施用化肥一方面造成土壤中微生物数量及活性明显下降，导致肥料吸收利用率下降，生产成本增加；另一方面污染水体、大气和土壤等，导致环境恶化问题加重[3-5]。生物有机肥依靠微生物的代谢活动为植物提供养分和必需物质，兼具微生物肥和有机肥的优点，可以增加土壤有效养分及有机质含量，改善土壤结构，增加土壤微生物活性，促进根系生长，提高肥料利用率，提高产品品质和产量[6]。在生物有机肥替代部分化肥、减少化肥用量的同时，优化土壤理化性状、土壤团粒结构，增强土壤蓄肥、保水能力，缓解化肥对土壤的不良效应。适量的生物有机肥替代化肥应用于生姜、番茄、茄子等蔬菜生产中，显著提高了产量，也显著提升了可溶性蛋白、维生素C等品质指标的含量[5，7-8]。但荠菜栽培中应用生物有机肥的研究鲜见报道，生物有机肥替代化肥的研究也未见涉及。基于当前产业对化肥减量增效及有机肥替代化肥的迫切需求，笔者开展生物有机肥替代化肥对土壤及荠菜产量、品质影响的试验研究，应用主成分分析法评价土壤质量，探讨生物有机肥、化肥施用的适宜量，以期为荠菜科学施肥提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2021年在江苏省如皋市长江镇南通科技职业学院薛窑基地进行，土壤为潮土，前茬种植丝瓜。试验开始前0～20 cm土壤的理化性状为有机质含量（w，后同）19.1 g·kg-1、全氮含量1.85 g·kg-1、全磷含量1.22 g·kg-1、全钾含量14.32 g·kg-1、碱解氮含量124.30 mg·kg-1、速效磷含量128.16 mg·kg-1、速效钾含量167.51 mg·kg-1、pH值6.4。

1.2 材料

供试荠菜品种为南通地方品种板叶荠菜，由南通科技职业学院在薛窑基地采集。供试化肥为叶菜用复合肥（N∶P2O5∶K2O质量比为28∶8∶8），由江苏威尔盛肥料有限公司生产。供试生物有机肥由南通市白龙有机肥科技有限公司生产，其中有机质含量≥40%，有效活菌数≥0.2×108 CFU·g-1，全氮、全磷、全钾含量分别为0.82%、0.23%、0.19%。

1.3 试验设计

2020年5月中旬将采集的荠菜种子，挑选出大小一致、颗粒饱满、无病虫害、结构完整的种子置于冰箱冷藏室，2021年10月18日播种，播种量1 g·m-2。每处理15 m2，随机区组排列，3次重复，每个小区间挖沟隔离，防止肥、水互串，四周设置保护行。试验采取有机氮（生物有机肥中氮）等量替代化肥氮（复合肥），不设磷和钾等量替代处理，以本地常见施100%复合肥900 kg·hm-2（CK）为对照，设置有机氮依次替代20%（T1）、40%（T2）、60%（T3）、80%（T4）、100%（T5）化肥氮等处理。肥料分为基肥和追肥，基肥在2021年10月10日一次性施入，生物有机肥和2/3化肥作基肥施入，剩余肥料在11月22日施入，其他田间管理措施与当地一致[9-10]。

1.4 测定指标

采收后（2021年12月31日）采集表层（0～20 cm）土壤样品，每小区按照S形采样法采集。每小区重复采样5次，重复样品均匀混合，过2 mm筛，置于4 ℃冰箱冷藏保存待测。参照鲍士旦[11]《土壤农化分析》中的方法测定有机质、全氮、全磷、全钾、速效氮、速效磷、速效钾含量等指标。其中，采用重铬酸钾容量法测定有机质含量，采用半微量开氏法测定全氮含量，采用HClO2-H2SO4法测定全磷含量，采用火焰光度法测定全钾含量，采用碱解扩散法测定速效氮含量，采用钼锑钪比色法测定速效磷含量，采用醋酸铵浸提-火焰光度法测定速效钾含量。参照关松荫[12]《土壤酶及其研究法》中的方法测定脲酶、蔗糖酶、磷酸酶、过氧化氢酶活性等指标。其中，采用苯酚一次氯酸钠比色法测定脲酶活性，采用3，5-二硝基水杨酸比色法测定蔗糖酶活性，采用磷酸苯二钠比色法测定磷酸酶活性，采用0.4 mol·L-1 KMnO4滴定法测定过氧化氢酶活性。

采收时每处理随机挖取10株荠菜测定可溶性蛋白、硝酸盐、维生素C、总糖、纤维素含量等指标，参照李合生[13]《植物生理生化实验原理和技术》中的方法测定。其中，采用考马斯亮蓝染色法测定可溶性蛋白质含量，采用紫外分光光度法测定硝酸盐含量，采用高效液相色谱法测定维生素C含量，采用微量法测定总糖含量、纤维素含量。

荠菜2021年12月27日一次性采收，测定各处理的产量。计算小区平均产量，折算成1 hm2产量。

1.5 数据处理

用Microsoft Excel 2010 软件统计分析数据，用SPSS 9.50 软件对数据进行方差分析及显著性分析。用SPSS 9.50 软件对2021年12月31日采集土壤样本的养分、酶活性进行主成分分析，并对不同处理进行排序和评价[9]。

2 结果与分析

2.1 生物有机肥替代化肥对土壤养分含量的影响

由表1可以看出，随生物有机肥替代化肥比例的增大，荠菜采收后土壤有机质含量随之不断增加，而土壤中的氮、磷、钾含量均呈先增加后降低趋势。T1、T2处理土壤中有机质含量分别比CK增加3.28%、4.92%，T3、T4、T5处理分别比CK显著增加16.39%、18.58%、24.59%。T1处理土壤中全氮比CK增加6.32%，全磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾含量分别比CK显著增加6.78%、2.25%、7.68%、3.15%、9.48%。T2处理土壤中全磷、全钾、碱解氮、速效磷含量最高，分别比CK显著增加9.32%、5.94%、10.02%、5.22%，全氮、速效钾含量仅次于T3处理，分别比CK显著增加10.92%、15.93%。T3处理土壤中全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾含量分别比CK显著增加13.79%、8.47%、5.39%、9.54%、3.30%、17.69%。T4处理土壤中全氮、碱解氮分别比CK增加4.60%、2.06%，全磷、全钾、速效磷、速效钾含量分别比CK显著增加6.78%、2.46%、4.43%、3.98%。T5处理土壤中全氮、速效磷含量分别比CK减少4.60%、3.78%，全磷、全钾、碱解氮含量分别比CK显著减少3.39%、3.96%、5.58%，速效钾含量比CK增加0.78%。