有机肥替代化肥减量配施对甘蓝养分利用及产量的影响

摘    要：为探究有机肥替代部分化肥对甘蓝各器官营养元素吸收及积累的影响，为甘蓝稳产、高产提供依据，通过大田试验研究了土壤养分、酶活性、甘蓝各器官养分吸收利用及其产量在不同比例有机肥和化肥配施下的变化。结果表明，与单施化肥相比，有机肥和化肥配施均能有效提高土壤养分及有机质的含量。其中，30%有机肥氮+70%化肥氮配施下，土壤蔗糖酶、碱性磷酸酶、脲酶和过氧化氢酶活性，以及甘蓝叶球氮、磷、钾含量（分别较单施化肥提高36.53%、25.59%和22.38%）均为最高。此外，相比单施化肥，30%有机肥氮+70%化肥氮配施能提高甘蓝功能叶球中养分含量、积累量和分配比（磷素积累量除外）。30%有机肥+70%化肥配施下，氮素的盈余、利用效率、农学效率以及甘蓝磷素、钾素利用效率和甘蓝产量（97 482.6 kg·hm^-2，较单施化肥增加0.93%）均为最高。综上，配施处理不仅能显著提高土壤肥力、酶活性和甘蓝产量，也可调节甘蓝各器官对氮、磷、钾的吸收和分配。推荐有机肥配施量为18 367.3 kg·hm^-2，化学配施量为N 420.00 kg·hm^-2、P₂O₅ 149.63 kg·hm^-2、K₂O 157.67 kg·hm^-2。

关键词：甘蓝；化肥减施；有机肥；产量；固原冷凉地区

中图分类号：S635 文献标志码：A 文章编号：1673-2871（2023）07-095-09

Effects of organic fertilizers replacing chemical fertilizers with reduced amounts and combined application on nutrient utilization and yield of cabbage

MA Gui YANG Cailing MAI Zizhen ZHANG Qiannan SONG Yonghong YU Nuha YANG Qian

（1. College of Chemistry and Chemical Engineering， Ningxia Normal University， Guyuan 756000， Ningxia， China;2. Guyuan Branch， Ningxia Academy of Agriculture and Forestry， Guyuan 756000， Ningxia， China; 3. Ningxia Xiji County Agricultural Technology Extension Service Center， Xiji 756200， Ningxia， China; 4. Agricultural and Rural Bureau of Jingyuan County， Jingyuan 756400， Ningxia， China; 5. Ningxia Jingyuan County Agricultural Technology Extension Service Center， Jingyuan 756400， Ningxia， China）

Abstract： To investigate the effect of organic fertilizer replacing some chemical fertilizers on nutrient absorption and accumulation of kale organs， and to provide a basis for stable and high yield of kale， the changes of soil nutrients， enzyme activity， nutrient absorption， and utilization of kale organs and their products under different ratios of organic fertilizer and chemical fertilizer application were investigated through a field experiment. The results showed that compared with chemical fertilizer alone， both organic fertilizer and chemical fertilizer combination could effectively improve soil nutrients and organic matter content， among which， soil sucrase， alkaline phosphatase， urease， and catalase activities as well as kale leaf bulb nitrogen， phosphorus and potassium content （36.53%， 25.59% and 22.38% higher than chemical fertilizer alone， respectively） were the highest under 30% organic fertilizer N + 70% chemical fertilizer N combination. In addition， the nutrient content， accumulation， and distribution ratio （except phosphorus accumulation） in the functional leaf bulb of kale were increased with 30% organic fertilizer N + 70% chemical fertilizer N. The surplus， utilization efficiency， and agronomic efficiency of N， as well as phosphorus and potassium utilization efficiency of kale and kale yield （97 482.6 kg·hm^-2， an increase of 0.93% compared to chemical fertilizer alone）， were highest with 30% organic fertilizer + 70% chemical fertilizer） were the highest. In conclusion， the fertility and enzyme activity of soil and kale yield was significantly improved by the treatment， and the uptake and distribution of nitrogen， phosphorus， and potassium by kale organs were also regulated. The recommended organic fertilizer allotment was 18 367.3  kg·hm^-2 and the chemical allotment was 420.00 kg·hm^-2 for N， 149.63 kg·hm^-2 for P₂O₅， and 157.67 kg·hm^-2 for K₂O.

Key words： Cabbage; Chemical fertilizer reduction; Organic fertilizer; Yield; The cool area of Guyuan

长期施用化肥会造成农田土壤板结、肥力低下、农田生态系统功能衰减、作物品质低劣等不良现象[1]。蔬菜种植是一种集约化农业生产方式，常以连续种植为主，种植模式单一[2]。由于长期增施化肥，蔬菜种植地土壤酸化、板结和微生物活性降低等问题日益严重，蔬菜产量不高，品质下降[3]。因此，开展蔬菜种植化肥“减量”、有机肥替代部分化肥配施技术研究十分必要[4]。

有机肥替代部分化肥是实现化肥减量增效的主要途径[5]。许多研究表明，有机肥替代部分化肥在改善土壤肥力、提高蔬菜产量和品质等方面效果显著[6]。王圣泽等[7]通过化肥与有机肥配施，提高了青花菜的品质和青花菜对钾肥的吸收利用率。张迎春等[8]研究发现，生物有机肥部分替代化肥施用，可使莴笋株高、茎长及茎粗不同程度增加。耿川雄等[2]在蔬菜种植过程中发现，采用有机肥替代30%的化肥配施，能使大白菜和甘蓝达到最佳的商品特性，实现了“减肥提质”的双优目标。李菊等[9]研究发现，化肥减量30%并配施适量的生物有机肥能提高松花菜养分的吸收积累量并促进其合理分配，其中磷肥利用率从当地常规施肥时的3.7%增加到25.9%～26.0%，钾肥利用率从43.5%增加到72.9%～73.4%，松花菜经济产量显著提高9.50%～18.8%。甘蓝属十字花科芸薹属植物，因其富含20多种营养元素，是世界上公认的保健蔬菜之一。目前，对甘蓝的相关研究大多注重肥料类型及其施肥量等方面[10]，而以氮肥为基础的有机肥替代部分化肥配施对土壤酶活性及甘蓝各器官营养元素吸收、分配影响方面的研究报道不多。

固原市地处宁夏南部山区，属于典型的冷凉气候区。甘蓝因生育期短、适应能力强，已成为宁南山区主要种植蔬菜品种之一。近年来，由于长期盲目施用化肥和超量施药，使得该区甘蓝品质不佳，种植效益提升缓慢。氮素是影响蔬菜品质和产量的主要因子，施用氮肥是提高蔬菜产量的主要途径。为实现宁南冷凉山区甘蓝标准化生产，提升甘蓝生产经济效益，助推该区乡村振兴，笔者通过大田试验，分析了以氮肥为基础的不同有机肥替代化肥配施处理对土壤理化性状、酶活性、甘蓝各器官中养分（氮、磷、钾）吸收特性和甘蓝产量的影响，以期找到适宜的有机/无机肥配施比，为实现甘蓝生产“减肥提质”提供科学合理的生产方案。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验于2021年在宁夏回族自治区固原市泾源县兴盛乡上金村进行，该区位于六盘山东麓腹地，海拔1740 m，属温带半湿润区，森林草原类型气候，具有“春寒、夏凉、秋短、冬长”的气候特点，2016－2021年年均降水量为890.8 mm，1991－2021年年平均气温为6.62 ℃，属宁南山区气候冷凉区，具备冷凉蔬菜生产的气候条件。试验地为旱地（基本理化性状及酶活性见表1），前茬作物为玉米。

1.2 材料

供试甘蓝品种为抗病夏盛，由广东金皓进出口贸易有限公司提供，中熟，直立株型，近圆叶球，生育期65 d。试验栽培株距33 cm，行距60 cm，密度为50 500 株·hm^-2，覆盖白色地膜（膜幅宽80 cm）。2021年3月20日育苗，5月24日定植（5叶1心），8月21日采收。有机肥含量为充分发酵腐熟牛粪堆肥，其中全氮含量（w，下同）0.98%、全磷含量1.06%、全钾含量0.91%、有机质含量22.50%、速效钾含量6116 mg·kg^-1、速效磷含量1654 mg·kg^-1；化肥为氮肥（尿素，N含量46%）、磷肥（过磷酸钙，P₂O₅含量46%）和钾肥（硫酸钾，K₂O含量52%）。

1.3 试验设计

试验设5个处理，即不施肥（CK）；单施化肥（CF）；有机肥氮30%+化肥氮70%（OF1）；有机肥氮50%+化肥氮50%（OF2）；有机肥氮70%+化肥氮30%（OF3）。随机区组排列，3次重复，小区面积24 m²（长5 m、宽4.8 m）。除CK外，其余4个处理中的氮、磷、钾用量均为N（600 kg·hm^-2）、P₂O₅（180 kg·hm^-2）、K₂O（270 kg·hm^-2），若牛粪带入的氮、磷、钾养分不足时，用化学肥料补足。各处理有机肥和化肥使用量如表2所示，有机肥、80%氮磷钾肥以基肥方式撒施（机械旋耕12～15 cm），20%氮磷钾肥于甘蓝莲座期一次性追施。其他田间管理措施与当地常规一致。

1.4 测定项目与方法

1.4.1    植株氮、磷、钾含量的测定    甘蓝收获期，测定甘蓝叶球、外叶片、叶柄、茎及根中的氮、磷、钾含量。采用对角线五点选样法，在每个小区选取5株甘蓝，分别剪取叶球、外叶片、叶柄、茎和根，并称量鲜质量，在105 ℃杀青30 min，75 ℃下烘至恒质量，测定干质量。分别称取甘蓝各器官干质量200 g，粉碎，过筛，用硫酸-过氧化氢消煮后，制备待测液，分别采用凯氏定氮法、钒钼酸铵比色法及火焰光度计法测定全氮、全磷、全钾的含量[11]，以上测定均3次重复。

1.4.2    土壤养分及土壤酶活性的测定    甘蓝收获期，采用S型取样法采集小区耕层土样（0～20 cm）3份，测定土壤铵态氮（扩散吸收法）、硝态氮（二磺酸酚比色法）、速效磷（钼锑抗比色法）、速效钾（火焰光度计法）及有机质含量（高温外加热-重铬酸钾容量法）；测定土壤蔗糖酶活性（3，5-二硝基水杨酸比色法）、过氧化氢酶活性（高锰酸钾滴定法）、脲酶活性（苯酚钠-次氯酸钠比色法）和磷酸酶活性（磷酸苯二钠比色法）[12]。