有机肥替代化肥对设施蔬菜土壤质量提升的效果评价

摘要 为探讨有机肥替代化肥条件下的土壤质量特征，通过建立20个设施蔬菜土壤监测点，分析有机肥替代化肥前后的土壤理化指标，再进行单因素描述和指数和法评价分析，科学掌握设施蔬菜土壤的质量状况，为合理的设施蔬菜土壤培肥措施提供理论依据。结果表明，单因素评价得出有机肥替代化肥后，土壤酸碱缓冲容量增加，土壤有机质、有效磷和速效钾含量增加，碱解氮处于较低水平，蔬菜品质得到有效改善，茄子和包菜的维生素C和可溶性糖含量增加，硝酸盐含量降低，指数和法评价得出有机肥替代化肥后的土壤质量得到有效提升，表明有机肥替代化肥措施有利于土壤质量提升和可持续性。

关键词 有机肥替代化肥;土壤质量;蔬菜品质;单因素评价;指数和法评价

中图分类号 S 158  文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2022）12-0132-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.12.034

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Evaluation of Replacement of Chemical Fertilizer with Organic Fertilizer on Soil Quality Improvement of Protected Vegetables

YUAN  Qi1， ZHANG Huan2， ZHONG Yue-hua3 et al

（1.Horticulture Extension Center of Sucheng District， Suqian，Jiangsu 223800;2.College of Agricultural Equipment， Jiangsu University，Zhenjiang，Jiangsu 212013;3. Institute of Agricultural Resource and Environment， Jiangsu Academy of Agricultural Sciences/ Scientific Observing and Experimental Station of Ministry of Agriculture and Rural Affairs （Jiangsu），Nanjing，Jiangsu  210014）

Abstract In order to explore the soil quality characteristics under the condition of chemical fertilizer replacement with organic fertilizer， 20 observation sites of vegetable soil were established to scientifically grasp the vegetable soil quality by analyzing the soil physical and chemical data before and after organic fertilizer replacing chemical fertilizer， and carrying out single factor and index evaluation analysis. It provided a theoretical basis for reasonable soil fertility of vegetables. The results showed that the soil acid-base buffer capacity increased， the contents of soil organic matter， available phosphorus and available potassium increased， the alkali hydrolyzable nitrogen was at a low level， the corresponding vegetable quality was effectively improved， the contents of vitamin C and soluble sugar of eggplant and cabbage increased， and the content of nitrate decreased after organic fertilizer replacing chemical fertilizer. The index method evaluation showed that the soil quality has been effectively improved after organic fertilizer replacing chemical fertilizer. It was suggested that organic fertilizer replacing chemical fertilizer was good for the improvement and sustainability of soil quality.

Key words Replacement of chemical fertilizer with organic fertilizer; Soil quality; Vegetable quality; Single factor evaluation; Index evaluation

设施蔬菜在我国农产品中具有举足轻重的地位，能够全年满足人们餐桌上需求，是农业现代化水平的重要标志之一[1]。近几年，我国的设施农业迅猛发展，设施蔬菜的种植面积、产量位居世界第一[2-3]。与国外主要农业国家相比，我国蔬菜大棚生产强度大、化肥用量大、农药滥用均能造成设施蔬菜土壤质量下降[4-5]，导致土壤有机质含量降低，易发生盐渍化、酸化，连作障碍严重，进而导致设施蔬菜产量降低、品质不高的现象，严重影响了全国设施蔬菜大棚的可持续发展[6-7]。

为了提高土壤质量，找到科学有效的土壤地力提升措施一直是科研部门研究的热点，广泛应用的有效措施是施用有机肥[8]，施用有机肥可以保证农产品高产甚至增产，提升土壤质量和农产品品质，同时可以减少氮磷等化肥施用过量造成的肥料利用率低和环境污染问题，能够使土壤保持良好的物理结构，进而保持生态平衡发展[9-10]。徐明岗等[11]研究发现，有机无机肥配施有利于提高土壤有机质含量，与化肥相比明显提高土壤矿质氮含量，改善土壤供氮特性，从而有利于提高氮素利用率[12]。可见，有机无机肥配施改善土壤质量作用很明显。

土壤质量是土壤的本质特征，直接影响农作物的生长、农产品产量、品质和效益[13]。科学评价施用有机肥的土壤耕层肥力情况，能够准确掌握土壤质量，对农产品稳产增产及提升品质、保护耕地资源、减少环境污染、促进农业可持续发展具有十分重要的意义。近些年，研究者主要研究聚焦在设施蔬菜的土壤质量评价上[14-16]，有机肥替代化肥前后的设施蔬菜土壤质量评价很少。为促进设施蔬菜土壤的可持续发展，笔者对宿城罗圩乡20个监测点进行取样调查，评价设施蔬菜大棚有机肥施用前后的土壤养分状况，针对不同地点的蔬菜大棚采取不同的培肥措施，以期为改善宿城区设施蔬菜的土壤肥力、提高蔬菜产量、提升蔬菜品质、改善生态环境提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况 宿城区地处江苏省北部，位于118°10′07″～118°33′88″E、33°47′25″～34°1′16″N，北以中运河为界与湖滨新区相望，总面积941 km2。属于暖温带季风气候区，年均降水量为892.3 mm，无霜期较长，平均为211 d，年平均气温14.1 ℃，年均日照2 315 h，宿城区处于平原地带，土壤类型为潮土。全区蔬菜播种面积约1.57万hm2，总产量59万t，总产值12.97亿元，同比增长14.3%。其中设施蔬菜产值9.7亿元，同比增长8.1%;罗圩乡大棚茄子面积达200 hm2，效益15万元/hm2以上。

1.2 监测点分布与土样采集 监测点分布在罗圩乡，约333.33 hm2的蔬菜大棚，主要对示范区开展有机肥替代化肥实施前后效果监测，共建立20个效果监测点（表1）。试验处理共2个，处理①为化肥对照，复合肥（15∶15∶15）用量为900 kg/hm2，处理②为有机肥替代化肥20%，复合肥（15∶15∶15）用量为720 kg/hm2，商品有机肥施用7.5 t/hm2;在项目实施前后（2018年12月5日和2019年3月8日）分别以GPS定位信息来确定大棚点位，取多点（5～10个点）随机采样表层土壤（0～20 cm）混合，4分法留取约1 kg样品，土壤样品风干、研磨，过10和100目土壤筛后进行养分分析。

1.3 测试指标与方法

土壤肥力指标测定方法：选择土壤pH、碱解氮、有效磷、速效钾、有机质这5个能够代表土壤质量的指标作为测定指标，对项目实施前后示范区土壤质量进行评价。pH测定用点位法，碱解氮测定用碱解扩散法，有效磷测定用钼锑抗比色法，速效钾测定用醋酸铵浸提火焰光度法，有机质测定用重铬酸钾外加热法。

农产品品质指标测定方法：采用2，6-二氯靛酚滴定法测定维生素C含量;采用紫外分光光度法测定硝酸盐含量;采用盐酸水解-铜还原直接滴定法测定水溶性糖总量。

1.4 土壤质量评价方法 采用单因子评价与综合评价2种方法分别对项目实施前后示范区土壤质量状况进行评价，单因子评价[17]分别对土壤pH、碱解氮、有效磷、速效钾、有机质这5项指标变化情况进行评判，分析项目实施效果。综合评价则选择指数和法[18]对项目实施前后示范区肥力状况进行综合评价。

2 结果与分析

2.1 单项指标评价

2.1.1 土壤pH。土壤pH是限制作物生长及品质的重要因素，大多数的作物均不耐太酸或太碱的土壤。由表2可知，示范区20个监测点的pH平均值从7.95降低到7.89，可见，项目实施使得土壤pH更趋于中性，有利于土壤pH等级提升。

2.1.2 碱解氮。碱解氮包括无机态氮和结构简单能为作物直接吸收利用的有机态氮，能反映近期土壤的氮素供应能力。由表2可知，示范区监测点在项目实施后碱解氮含量平均值从112.95 mg/kg降至98.25 mg/kg。可见，项目实施会降低土壤碱解氮含量。

2.1.3 有效磷。有效磷是指土壤中可被植物吸收利用的磷的总称，是土壤磷素养分供应水平的指标。从表2可以看出，项目实施前，20个监测点的有效磷含量平均值为87.97 mg/kg，项目实施后，提高到94.81 mg/kg，增加了7.78%。可见，项目实施会增加土壤有效磷含量。

2.1.4 速效钾。速效钾是指土壤中易被作物吸收利用的钾素，速效钾含量是表征土壤钾素供应状况的重要指标之一。从表2可以看出，项目实施前，20个样点的速效钾含量平均值为118.15 mg/kg，项目实施后，20个样点的速效钾含量平均值为202.25 mg/kg，增加了71.18%，可见，项目实施会较大幅度地增加示范区的土壤速效钾含量。

2.1.5 有机质。

土壤有机质是指各种形态存在于土壤中的所有含碳的有机物质，土壤肥力主要取决于有机质含量。从表2可以看出，项目实施前，20个监测点的土壤有机质含量平均值为16.86 g/kg，项目实施后，提高到19.30 g/kg，增幅14.47%。可见，项目实施能够增加土壤有机质含量。

2.2 综合评价 土壤质量指标是耕地分等指标的重要组成部分。耕地分等中土壤指标的选择应遵循稳定性、空间变异性、主导性、生产性原则。主成分分析、相关分析、土壤特性响应时间、变异系数等方法是选取耕地分等指标的科学定量方法，但最有效的耕地分等指标体系选取方法应根据土壤学研究成果和生产实践经验。而指数和法是综合评价耕地等级的有效方法。