不同比例蚯蚓粪替代化肥对土壤化学性状及小白菜产量和品质的影响

摘    要：为探究不同比例蚯蚓粪替代化肥对山原红壤土壤化学性状及小白菜产量和品质的影响，在相同施氮量的条件下，设置4个不同比例蚯蚓粪处理：70%化肥和30%蚯蚓粪（T30）、50%化肥和50%蚯蚓粪（T50）、30%化肥和70%蚯蚓粪（T70）、100%蚯蚓粪（T100），以常规施肥（CK）为对照，测定小白菜收获后土壤肥力变化以及小白菜产量和品质指标。结果表明，相较CK，不同比例蚯蚓粪替代化肥改善了土壤化学性状，土壤全氮、速效磷、速效钾及有机质含量显著增加;土壤pH除T50较CK无显著差异外，其他处理土壤pH均较CK显著降低;T50可在显著提高小白菜产量的同时增加可溶性糖和维生素C含量，降低硝酸盐含量。综上所述，50%蚯蚓粪替代化肥可在云南地区小白菜生产中推广应用。

关键词：小白菜;土壤肥力;产量;品质

中图分类号：S634.3 文献标志码：A 文章编号：1673-2871（2022）06-062-07

Different proportion of vermicompost replacing chemical fertilizer affects soil chemical properties and yield and quality of Chinese cabbage

ZHAO Yongxin ZHAO Jixia FAN Maopan WANG Zilin XU Kunlong LI Yongmei

（1. College of Resources and Environment， Yunnan Agricultural University， Kunming 650201， Yunnan， China; 2. Yunnan Agricultural University， Kunming 650201， Yunnan， China）

Abstract：This experiment was conducted to explore the effects of different proportion of vermicompost replacing chemical fertilizer on soil chemical character and yield and quality of Chinese cabbage in montane red soil. Under the same amount of nitrogen four different proportion of vermicompost were tested， 70% chemical fertilizer and 30% vermicompost （T30）， 50% chemical fertilizer and 50% vermicompost （T50）， 30% chemical fertilizer and 70% vermicompost （T70）， 100% vermicompost （T100）， Changes of soil fertility and yield and quality indexes of Chinese cabbage after harvest were determined. The results showed that different proportions of vermicompost replacing chemical fertilizer improved soil chemical properties， and the contents of total nitrogen， available phosphorus， available potassium and organic matter in the soil were significantly increased. Soil pH was significantly lower than CK except T50. Compared with CK the yield of Chinese cabbage in T30， T50 and T70 treatments was increased by 90.06%， 190.64%， 129.90%， respectively. 50% vermicompost treatment significantly increased the yield of Chinese cabbage， increased soluble sugar content and vitamin C content， and decreased nitrate content. Therefore， the T50 treatment （N 15 kg·hm^-2 P₂O₅ 30 kg·hm^-2， K₂O 45 kg·hm^-2， vermicompost organic fertilizer 1 111.11 kg·hm^-2） can be used to replace chemical fertilizer in Chinese cabbage production in Yunnan.

Key words： Chinese cabbage; Soil fertility; Yield; Quality

我国是世界上最大的蔬菜生产和消费国。2020年，我国蔬菜总产量超过7亿t，超过全球蔬菜产量的50%[1]。目前蔬菜生产仍然多以高产为目标，而施用化肥作为提升蔬菜产量的主要途径，在我国的农业生产中发挥着举足轻重的作用。但过量施用化肥导致土壤次生盐渍化严重，破坏耕地质量。此外，长期施用化肥会导致土壤板结，土壤结构被破坏，作物生长严重受阻等问题[2-4]，影响蔬菜的产量和品质，进而破坏整个农田生态系统。而有机肥作为一种广泛应用的土壤改良剂，具有提升农作物产量、品质和改善土壤质量等方面的优势[5]。因此，有机肥替代对维持土壤养分平衡，实现农业可持续发展具有重要意义。

蚯蚓粪作为蚯蚓堆肥化过程中产生的一种绿色生物有机肥，与常规有机肥在堆肥方式、场所等方面存在着诸多不同，这也导致蚯蚓粪在性质、构成及作用方面与常规有机肥存在差异。首先，蚯蚓堆肥化过程在蚯蚓的肠道内进行，不会经历高温，而普通有机肥则多在空旷场所经高温过程堆制产生，这也决定了蚯蚓粪中比普通有机肥更具有相对稳定的微生物群落结构。蚯蚓粪是一种具有自然泥土清香的细碎类物质，堆肥过程不像普通有机肥会产生气体污染、水体污染等问题[6]。蚯蚓粪具有均一、多孔结构，且比表面积大，有很好的孔性、通气性、排水性和高持水量，富含多糖，对土壤团聚体的形成和保持具有积极作用[7]。蚯蚓粪与土壤混合后可增进土壤与空气接触，改善土壤板结状况。蚯蚓粪多为中性偏碱性，研究表明，将蚯蚓粪施于酸性土壤或碱性土壤，最终土壤pH值会趋近于中性，适宜作物生长[8]。此外，蚯蚓粪中含有大量的微生物，施入土壤可以降低作物根际真菌及病原菌丰度，增加细菌种群和丰度，保障土壤微生物群落结构的稳定性[9]。

蚯蚓粪作为一种绿色生物有机肥，在提升作物产量和品质方面成效显著。有研究表明，将不同比例的蚯蚓粪施用于果园土和菜园土，能显著增加玉米株高、干物质量，其中以20%比例蚯蚓粪的综合特征最优[10]。在等氮量的前提下，30%～50%蚯蚓粪氮占比可以显著提高盆栽油麦菜产量[11]。50%蚯蚓粪与50%化肥配施可以显著改善桑树根际微域环境，桑叶产量得以大幅提升[12]。蚯蚓粪和无机肥以质量比1∶30复混较无机复混肥相比，能显著提高温室大棚黄瓜的糖酸比及维生素C、可溶性蛋白、可溶性糖及可溶性固形物含量，降低黄瓜硝酸盐含量[13]。冯腾腾等[14]在连作黄瓜大棚试验中也得到了类似结果。与单施化肥相比，蚯蚓粪替代40%化肥显著增加了白菜和西蓝花的可溶性蛋白和维生素C含量，改善其品质[15]。总的来讲，蚯蚓粪配施比例在20%～50%之间时，多数经济作物可获得较好的产量和品质。

叶菜作为我国广泛种植的经济作物，约占蔬菜需求总量的25%[16]。小白菜具有生育期短，较耐低温和高温等特点，适应性强，在云南一年四季均可种植。红壤作为云南主要的耕作土壤，是我国重点改良和研究的土壤[17]。目前，关于蚯蚓粪不同比例替代化肥对云南红壤区土壤化学性状及叶菜产量和品质的效应尚不清楚。因此，笔者通过设置不同比例的蚯蚓粪替代化肥试验，研究对山原红壤土壤化学性状及小白菜产量、品质的影响，以期为云南山原红壤区优化田间管理、科学施用蚯蚓粪肥提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验于2021年4—6月在云南省昆明市盘龙区云南农业大学大棚内进行。供试土壤为山原红壤，取自云南农业大学试验基地0～20 cm耕作土层;供试小白菜品种为农夫皇冠（河南欧兰德种业有限公司），类型为速生杂交小白菜，比较耐热耐湿，供试蚯蚓粪为蚯蚓消解牛粪得到。土壤及蚯蚓粪理化性质见表1。

1.2 试验设计

盆栽试验采用完全随机设计，共设置5个处理，3次重复，共15盆，大棚面积10 m²，试验选用上口径25 cm育苗盆进行，每盆定植5株小白菜，株间距5 cm，共计75株。在优化施肥的前提下，分别设置CK：100%化肥;T30：70%化肥+30%蚯蚓粪;T50：50%化肥+50%蚯蚓粪;T70：30%化肥+70%蚯蚓粪;T100：100%蚯蚓粪。

每个处理的氮水平保持一致，化肥种类分别为尿素（N 46%）、过磷酸钙（P₂O₅ 12%）和硫酸钾（K₂O 50%），施肥量分别为每kg土施纯氮（N）0.2 g、纯磷（P₂O₅）0.2 g、纯钾（K₂O）0.3 g，其中，氮肥分为基肥和追肥各50%共分2次施入，磷钾肥以及蚯蚓粪均做基肥一次性施入。各处理具体施肥情况见表2。

1.3 栽培管理

用育苗盆每盆装土3 kg，并与肥料混匀（蚯蚓粪和与风干后土壤均过2 mm筛孔）。常温催芽，种子50%露白时播种，每盆播种10粒种子，待发芽后幼苗长出3～4片叶时进行间苗，每盆留苗5株。小白菜于2021年4月25日种植，6月3日收获。

1.4 样品采集及测定

各处理于2021年6月3日采集小白菜成熟期植株样品和土壤样品。每盆采集小白菜5株进行鲜样测产，用试验室千分之一天平称质量后计算平均小白菜单株质量，然后按每667 m² 8889株折算每667 m²产量。测产后立即进行植株可溶性糖、维生素C和硝酸盐含量测定。土壤样品从小白菜植株根系位置自上而下采300 g土壤样品，带回实验室自然风干，备用。土壤化学性状测定参考《土壤农化分析》[18]，采用雷磁PHS-3C型酸度计测定土壤pH（V_水∶m_土=2.5∶1）;采用油浴加热重铬酸钾容量法测定土壤有机质含量;采用海能K9860全自动凯氏定氮仪测定土壤全氮含量;采用碱解扩散法测定碱解氮含量;采用NaHCO₃浸提-钼锑抗比色法测定速效磷含量;采用NH₄Ac浸提-火焰光度法测定速效钾含量;采用蒽酮比色法[19]测定可溶性糖含量;采用2，6-二氯靛酚法[20]测定维生素C含量;采用水杨酸比色法[21]测定硝酸盐含量。

1.5 统计分析

试验数据采用Excel 2007进行统计和作图。采用SPSS 20.0软件进行统计分析，利用单因素方差分析（ANOVA）进行差异显著性分析，采用Canoco 5.0软件进行冗余分析，并用R 4.0.2进行置换多元方差分析（PERMANOVA）。

2 结果与分析

2.1 不同比例蚯蚓粪替代化肥对土壤化学性状的影响