楊 嬌 ，王 湛 ，馬 麗 ，葉 林

（1.寧夏大學農(nóng)學院，寧夏銀川750021；2.國家農(nóng)業(yè)智能裝備工程技術(shù)研究中心，北京100097；3.南京農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院，江蘇南京210095；4.吳忠市國家農(nóng)業(yè)科技園區(qū)管理委員會，寧夏吳忠751100）

隨著人們生活水平的提高以及對生態(tài)環(huán)境等 的重視，有機栽培進入了人們的視線。寧夏地處我國西北內(nèi)陸地區(qū)，具有發(fā)展有機蔬菜獨特的區(qū)域優(yōu)勢，其光照時間長，光照強，晝夜溫差大，畜牧業(yè)發(fā)展歷史悠久，且遠離工業(yè)園區(qū)，無污染等，已成為內(nèi)陸供港澳綠色有機蔬菜的重要基地，截至2015 年，有機菜心栽培面積已超過6 700 hm2[1]。

有機蔬菜生產(chǎn)中，常以施用有機肥為主，輔以生物質(zhì)肥料或適當種植綠肥作物以培肥地力，但作物生產(chǎn)中仍表現(xiàn)為肥料缺乏，生產(chǎn)者常以持續(xù)提高肥料用量的方式來維持作物高產(chǎn)。然而，過量的有機肥添加反而降低了作物產(chǎn)量，且增加了肥料的浪費[2-3]，提高了生產(chǎn)成本[4]，降低了作物品質(zhì)[5-6]，造成土壤次生鹽漬化等[7-10]。近年來，高強度、集約化蔬菜栽培中，有機肥的用量越來越高，遠超出當季作物的吸收量[6，9]，缺乏對菜心種植中肥料施加的科學指導(dǎo)，是當?shù)夭宿r(nóng)持續(xù)提高肥料投入的主要原因[1]。

本研究基于田間小區(qū)試驗，研究有機肥不同施氮量下菜心產(chǎn)量、品質(zhì)及經(jīng)濟效益的變化，以期為當?shù)夭诵牡母咝a(chǎn)及科學施肥提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗在寧夏回族自治區(qū)吳忠市國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技園區(qū)（106°14′30″E，37°32′23″N）進行，海拔1 130 m，該園區(qū)菜心有較大栽培面積，為供港有機蔬菜的重要生產(chǎn)基地。該區(qū)屬溫帶半干旱半濕潤季風氣候，多年平均日照時數(shù)達3 000 h，氣溫6 ℃，無霜期176 d，降雨量184.6～273.5 mm，蒸發(fā)量2 000 mm。試驗期間當年溫度變化幅度大，為8.1～45.2 ℃，平均氣溫為 18.4 ℃。

試驗區(qū)土壤類型為沙壤土，播前5 d 用梅花取樣法取0～20 cm 土壤測定土壤基本理化性狀，具體情況如表1 所示。

表1 土壤及有機肥基本理化性質(zhì)

1.2 試驗材料

供試作物為菜心，品種為青翠菜心（當?shù)刂髟云贩N）。試驗用有機肥為腐熟羊糞，購自吳忠市孫家灘農(nóng)業(yè)園區(qū)養(yǎng)殖場，其理化性質(zhì)如表1 所示。

1.3 試驗設(shè)計

試驗于2017 年7 月22 日用播種機播種，當年8 月24 日統(tǒng)一收獲。菜心播種株距15 cm，三葉一心時開始間苗，間苗后的平均株距為10 cm。試驗共設(shè)5 個有機肥不同施氮量處理，分別為0（CK）、300、600、900、1 200 kg/hm2，每個處理 3 次重復(fù)，隨機區(qū)組排列。試驗小區(qū)面積為60 m2（10.0 m×6.0 m），小區(qū)與小區(qū)間設(shè)置50 cm 作為緩沖帶，試驗地約1 000 m2。其中，有機肥在菜心種植前2 d 以基肥的形式一次性均勻地撒入土壤表面，然后用微耕機翻入0～20 cm 土層。試驗期間每天8：00 采用微噴的灌溉方式灌溉，灌溉量為10 mm/d（當?shù)孛刻炱骄舭l(fā)量的0.85）。各小區(qū)試驗期間田間管理按常規(guī)方式進行。

1.4 測定項目及方法

在采收期各小區(qū)選取長勢均勻一致的3 株菜心進行生長形態(tài)的測定，其中，株高由直尺測量（精度0.1 mm）；葉長、葉寬和薹粗由游標卡尺測量；葉片數(shù)為單株的全部綠葉數(shù)。選取的菜心洗凈植株表面的灰塵后，地上和地下兩部分分開均在105 ℃下殺青30 min，然后75 ℃恒溫干燥至恒定質(zhì)量，測定生物量。

菜心成熟時，每個小區(qū)隨機選取2 m2（1 m×2 m）菜心用電子天平（精度0.01 g）進行計產(chǎn)，采收時于菜心基部3 片綠葉處切割，切口平整。將收獲后的菜薹用于品質(zhì)分析，其中，維生素C（Vc）采用2，6-二氯酚靛酚滴定法測定，硝酸鹽含量采用硫酸- 水楊酸法測定。

1.5 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析

數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2013 進行整理，通過SPSS（PASW Statistics 18.0）統(tǒng)計分析軟件進行方差分析，多重比較采用 Duncan 法（P＜0.05）。

式中，I為菜心凈收益（元 /hm2）；Yb為菜心產(chǎn)量收益（菜心產(chǎn)量乘以蔬菜價格，單位為元/hm2）；Ct為全部費用投入（元/hm2），主要包括有機肥、勞動力和種子投入。菜心價格為中國蔬菜網(wǎng)（http：//www.vegnet.com.cn/）上2015 年的實際購買價格。

2 結(jié)果與分析

2.1 肥料用量對有機菜心生長的影響

由表2 可知，菜心各生長指標均隨施肥量的增加呈先升高后降低的趨勢，各生長指標均以有機肥施氮量900 kg/hm2最高，其中，株高、葉長和葉寬均顯著高于其他施氮量處理，較有機肥施氨量600 kg/hm2處理分別提高了16.9%、22.7%和23.7%（P＜0.05），較1 200 kg/hm2有機肥施氮量處理分別提高了13.9%、19.4%和13.6%（P＜0.05）。表明有機菜心栽培中，一定范圍內(nèi)添加有機肥可促進菜心生長，但用量超過某一閾值后再添加有機肥反而起抑制作用。

表2 肥料用量對有機菜心生長的影響

2.2 肥料用量對有機菜心生物量的影響

干、鮮質(zhì)量是作物健壯程度的標志。從表3 可以看出，菜心植株地上部和地下部的鮮、干質(zhì)量均隨有機肥施氮量的增加呈先增加后降低的變化趨勢，900 kg/hm2施氮量處理最大，0 kg/hm2處理最小，各處理從大到小排序為900 kg/hm2＞1 200 kg/hm2＞600 kg/hm2＞300 kg/hm2＞0 kg/hm2，其中，900 kg/hm2處理的菜心地上鮮質(zhì)量、地下鮮質(zhì)量、地上干質(zhì)量和地下干質(zhì)量較其他處理分別提高了24.9%～127.1%、12.0%～225.8%、12.9%～97.4%、12.0%～64.7%（P＜0.05）。說明有機菜心栽培中，900 kg/hm2有機肥施氮量更有利于菜心的生長和干物質(zhì)的積累。

表3 肥料用量對有機菜心生物量的影響

根系是作物生長所需養(yǎng)分的主要通道，根冠比可表征土壤養(yǎng)分狀況，通常情況下，養(yǎng)分越豐富，根系生長越弱，根冠比小[11]。由表3 可知，隨有機肥施氮量的提高，根冠比呈持續(xù)下降趨勢。有機肥施氮量＜600 kg/hm2時，提高肥料用量菜心植株根冠比顯著降低，當有機肥施氮量≥600 kg/hm2時，各處理根冠比間無顯著差異。其可能是高量有機肥施用下土壤氮素養(yǎng)分含量高，養(yǎng)分不再是限制作物生長的關(guān)鍵因子所致。

2.3 肥料用量對有機菜心產(chǎn)量及經(jīng)濟效益的影響

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的最終目標是作物產(chǎn)量和農(nóng)戶收益的最大化。由表4 可知，有機肥施氮量900 kg/hm2處理下菜心產(chǎn)量、產(chǎn)量收益和凈收益均最高，且顯著高于其他有機肥施氮量處理，為各處理中最佳的有機肥管理水平。有機肥施氮量1200 kg/hm2處理較600 kg/hm2有機肥施氮量處理的菜心產(chǎn)量和產(chǎn)量收益均顯著提高（P＜0.05），但由于產(chǎn)量及產(chǎn)量收益的增幅遠小于肥料的投入，因此，凈收益反而明顯降低（P＜0.05），不利于生產(chǎn)。表明適當?shù)奶岣叻柿嫌昧烤哂酗@著的增產(chǎn)提效作用，但過量的肥料投入勢必增加有機蔬菜生產(chǎn)成本，造成有機肥資源的浪費。

表4 肥料用量對有機菜心產(chǎn)量及經(jīng)濟效益的影響

2.4 肥料用量對有機菜心品質(zhì)的影響

維生素C（Vc）是高效抗氧化劑，用來減輕抗壞血酸過氧化物酶的氧化應(yīng)激，是人體不能合成但必需的物質(zhì)；硝酸鹽含量為評價蔬菜安全的指標。2個蔬菜品質(zhì)指標常作為評價葉菜類作物品質(zhì)優(yōu)越的關(guān)鍵參數(shù)[12]。有機菜心收獲時薹莖和葉片Vc 含量均隨有機肥施氮量的增加呈持續(xù)升高趨勢，當有機肥施氮量≥600 kg/hm2后，繼續(xù)添加肥料對Vc 含量的提高無明顯作用（表5）。各處理薹莖和葉片硝酸鹽含量為310.95～398.51 mg/kg（表5），隨有機肥施氮量的增加硝酸鹽含量呈降低趨勢，且處理間無顯著差異，遠低于國家對無公害蔬菜安全要求的標準。綜上所述，≥600 kg/hm2有機肥施氮量下菜心的薹莖和葉片有較高的Vc 含量，且硝酸鹽含量遠低于國家安全標準（432.00 mg/g），蔬菜質(zhì)量得到很好的保障。

表5 肥料用量對有機菜心品質(zhì)的影響

3 結(jié)論與討論

氮是植物生長必不可少的物質(zhì)，是植物制造有機物質(zhì)不可或缺的基礎(chǔ)[13-14]。研究表明，適宜的氮素養(yǎng)分供應(yīng)具有明顯的促進作物生長、提高產(chǎn)量的效益[15]。但寧夏有機菜心栽培中，農(nóng)戶盲目的追求產(chǎn)量，過量的肥料施用導(dǎo)致肥料浪費，菜心生產(chǎn)成本增加，嚴重威脅著有機農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[16]。研究表明，明確不同生長環(huán)境中作物生長對肥料施用量的響應(yīng)是科學施肥的基礎(chǔ)和前提[17]。劉明等[18]研究表明，施用氮肥150、300 kg/hm2時，甘薯地上部干物質(zhì)質(zhì)量均明顯高于不施氮處理。李強等[19]研究發(fā)現(xiàn)，氮肥的適當施用，能夠促進玉米前期的營養(yǎng)生長。同時，劉晨等[20]也研究發(fā)現(xiàn)，高氮高鉀肥模式處理下能夠明顯促進微型月季的株高、葉面積以及冠幅。本試驗中，隨有機肥施氮量的增加，菜心株高、葉片數(shù)、葉長、葉寬、薹粗和地上部鮮質(zhì)量均呈先升高后降低的趨勢，900 kg/hm2施氮量下各處理菜心生長指標均達到最大值，1 200 kg/hm2有機肥施氮量下各生長指標反而較900 kg/hm2施肥處理下降，其中，900 kg/hm2施肥處理下菜心株高、葉長和葉寬較其他施肥處理分別增加13.9%～94.9%、19.4%～52.7%和13.6%～55.4%（P＜0.05）。說明一定范圍內(nèi)添加有機肥可顯著促進菜心生長，若肥料用量過高反而對菜心生長有抑制作用。

良好的作物形態(tài)決定著產(chǎn)量的高低。周丹等[21]研究發(fā)現(xiàn)，施用15 000 kg/hm2有機肥時，會使菜豆的形態(tài)指標、光合參數(shù)、生理指標以及產(chǎn)量顯著增加。本試驗條件下，菜心產(chǎn)量與各生長指標間的變化趨勢一致，均隨有機肥施氮量增加呈先升高后降低的變化趨勢。這與李秧秧等[22]在小麥中的研究結(jié)果一致。孫占祥等[23]也研究發(fā)現(xiàn)，合理的施用有機肥有利于提高玉米產(chǎn)量。同時，王炎等[24]也研究表明，隨著氮肥施用量的增加，甜蕎產(chǎn)量呈先增后降的趨勢。當?shù)视昧窟_到一定數(shù)量后，產(chǎn)量則不隨氮肥用量的提高而增加，甚至有所下降[25]。李邵等[26]研究發(fā)現(xiàn)，較高的土壤養(yǎng)分供給可提高植株葉片中的RuBP 羧化酶活性，進而提高光合潛力和生產(chǎn)潛力。本研究結(jié)果表明，隨有機肥施氮量的增加，菜心葉片和薹莖的硝酸鹽含量呈下降趨勢。由此可見，有機菜心栽培中，適宜的有機肥施用量才是持續(xù)維持菜心高產(chǎn)高品質(zhì)的途徑，肥料施用量過高反而會降低菜心產(chǎn)量。

農(nóng)民收益的最大化是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的推動力。本試驗表明，有機肥施氮量900 kg/hm2處理的菜心凈收益最大，其次為600 kg/hm2有機肥施氮量處理；雖然有機肥施氮量1 200 kg/hm2的處理產(chǎn)量和產(chǎn)量收益均大于600 kg/hm2施氮量處理，但由于有機肥的過量施用蔬菜生產(chǎn)成本提高，抵消了產(chǎn)量增加帶來的效益，因此，該施肥下栽培的收益下降，不利于生產(chǎn)。

綜上所述，有機肥施氮量900 kg/hm2促進了菜心的株高、葉片數(shù)、葉長、葉寬、薹粗和地上部鮮質(zhì)量，且提升了菜心葉片和薹莖的Vc 含量并降低了硝酸鹽含量，提高了產(chǎn)量，最終增加了農(nóng)民收益，可作為菜心生產(chǎn)中的最佳肥料用量。