鄭盛華，萬柯均，陳尚洪，陳紅琳，沈?qū)W善，王昌桃，劉定輝

(四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部西南山地農(nóng)業(yè)環(huán)境重點實驗室，四川 成都 610066)

【研究意義】露地蔬菜生產(chǎn)大量依賴化肥的供應(yīng)[1-2]。萵筍是成都平原稻菜輪作區(qū)大面積種植的露地蔬菜。前期調(diào)研發(fā)現(xiàn)，彭州市等長年稻菜輪作大田存在土壤酸化和養(yǎng)分失衡等問題。實際生產(chǎn)中，大田施肥中農(nóng)民往往根據(jù)經(jīng)驗判斷，存在過量施用化肥、偏施氮肥等問題。長年的露地連坐菜田和稻菜輪作田中，土壤酸化、氮肥過量、養(yǎng)分失衡等問題已成為土壤生態(tài)限制因子，影響萵筍的產(chǎn)量和品質(zhì)，造成土壤微生物環(huán)境失衡，引發(fā)植物生理性病害[3-5]。氮肥有機替減是減少氮肥用量，提高蔬菜產(chǎn)量，實現(xiàn)菜田土壤可持續(xù)發(fā)展的有效措施[6]?！厩叭搜芯窟M展】有機肥因其含有豐富的有機質(zhì)、中微量元素、氨基酸、核糖、維生素等有機營養(yǎng)成分，以及有益微生物、活性酶等[7-8]，施入土壤后可以改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤保水保肥性能[9]，促進蔬菜生長，從而提高產(chǎn)量和品質(zhì)。大棚田間試驗下，化肥減施下配施適當比例生物有機肥，可增強萵筍葉片光合能力, 提高產(chǎn)量和改善可食用部分品質(zhì)，還可調(diào)節(jié)土壤微生物結(jié)構(gòu)，改善萵筍根際土壤理化性狀[10-11]。有機肥氮替代總氮量25 %下, 可顯著提高包心菜和小青菜產(chǎn)量，減少氨揮發(fā)水平[12]。與單施化肥處理相比，有機肥部分替代無機處理番茄總產(chǎn)量提高7.5 %，土壤N2O排放總量降低45.1 %[13]?！颈狙芯壳腥朦c】前人針對不同的氮肥減施和有機肥配施對蔬菜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響等研究較多。針對長年稻菜輪作大田下，研究等氮和減氮條件下有機肥部分替代化肥對蔬菜產(chǎn)量，以及緩解土壤酸化等障礙因子作用機制，保障稻菜輪作大田土壤可持續(xù)性的研究較少?！緮M解決的關(guān)鍵問題】本試驗以露地萵筍為研究對象，研究氮肥有機替減對長年稻菜輪作大田萵筍產(chǎn)量和土壤理化性狀的影響，為成都平原稻菜輪作區(qū)萵筍合理施肥和土壤可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2018年9-12月在四川省成都市彭州九尺鎮(zhèn)高林村進行。試驗地屬亞熱帶濕潤氣候區(qū)，無霜期278 d，多年平均氣溫15.7 ℃，多年平均降雨量960 mm，年日照時數(shù)1180 h。試驗地為長年稻菜輪作大田，土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分狀況為pH 5.67、有機質(zhì)28.5 g·kg-1、全氮1.6 g·kg-1、堿解氮152.3 mg·kg-1、有效磷74.4 mg·kg-1、速效鉀143 mg·kg-1。

1.2 試驗設(shè)計

采用二因素區(qū)組試驗設(shè)計，氮肥減施和有機肥替代以氮素施用量為標準，每個處理設(shè)置3 次重復(fù)。小區(qū)面積3 m×5 m，每小區(qū)間扎埂隔斷30 cm。純氮投入設(shè)常規(guī)施氮和減氮25 %共2個水平。有機氮替代水平設(shè)不替代、25 %替代、50 %替代共3個水平。試驗共設(shè)置7個處理，即不施肥(CK)、常規(guī)施N(NPK1)、常規(guī)施N+有機替代25 %(25 % O1)、常規(guī)施N+有機替代50 %(50 % O1)、減N25 %(NPK2)、減N25 %+有機替代25 %(25 % O2)、減N25 %+有機替代50 %(50 % O2)。

作物有機肥和磷、鉀肥均一次性基施，氮肥按基施、追施=60 %∶40 %分2次施用。以等N施用量為基準，P、K用量相應(yīng)折算，各處理P、K施用量保持一致。N、P、K常規(guī)施肥量參考當?shù)剞r(nóng)民習慣，其中N肥225 kg·hm-2，P2O5肥150 kg·hm-2，K2O肥150 kg·hm-2。

1.3 試驗材料

試驗地輪作模式為萵筍-水稻。萵筍品種為竹筒青，采用育苗移栽，供試肥料中化肥用尿素(N46 %)、過磷酸鈣(P2O512 %)和氯化鉀(K2O 60 %)，有機肥為商品豬糞有機肥，根據(jù)肥料商品標識和含水率，折算有效肥效。萵筍于2018年10月初移栽，12月中旬收獲。

1.4 測定項目與方法

產(chǎn)量：于成熟期將每個小區(qū)的萵筍全部收獲，除去爛葉，實際稱量莖葉鮮重計產(chǎn)。形態(tài)指標：于收獲前每個小區(qū)選連續(xù)10株萵筍測定株高和莖粗。葉綠素SPAD值：于萵筍收獲前，利用SPAD-502plus葉綠素儀測定每個小區(qū)連續(xù)10株萵筍頂部第一片葉子中部葉綠素SPAD值。土壤速效養(yǎng)分：在萵筍收獲后采取5點隨機采集各小區(qū)0～20 cm耕層土壤，有機質(zhì)含量采用重鉻酸鉀容量法測定，堿解氮含量采用堿解擴散法測定，速效磷含量采用碳酸氫鈉浸提—鉬銻抗比色法測定，速效鉀含量采用乙酸銨浸提—火焰光度法測定。土壤緊實度：用英國Spectrum 900土壤緊實度儀，于萵筍收獲后在每個小區(qū)S型選擇3點重復(fù)，測試0～20 cm土壤緊實度。

1.5 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2013和SPSS 20.0軟件進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮肥有機替減對萵筍產(chǎn)量的影響

由表1可知，氮肥減施和有機肥替代處理萵筍產(chǎn)量較不施肥(CK)和常規(guī)施肥(NPK1)均顯著增產(chǎn)(P<0.05)。與CK相比，有機肥替代處理的增幅為14.3 %～16.0 %，氮肥減施(NPK2)處理的增幅為12.7 %，而氮肥有機替減的增幅則為15.4 %～17.7 %。與NPK1相比，25 % O1、50 % O1增幅為6.3 %～7.9 %，NPK2增幅為4.8 %，而25 % O2、50 % O2增幅則為7.3 %～9.4 %。由此可見，試驗地氮肥減施和有機肥替代均能提高萵筍的產(chǎn)量。所有處理中，萵筍產(chǎn)量以50 % O2的增幅最大，與NPK2相比也顯著增產(chǎn)(P<0.05)。

表1 氮肥有機替減對萵筍產(chǎn)量的影響

2.2 氮肥有機替減對萵筍生物性狀的影響

由表2可知，氮肥有機替減處理下，萵筍株高和葉綠素SPAD值較CK顯著增高(P<0.05)。減氮處理與常規(guī)施肥之間差異不顯著。各處理中萵筍莖粗差異不顯著。隨著有機肥替代比例的增加，萵筍各生物性狀均呈增大的趨勢，但差異不顯著。

表2 氮肥有機肥替減對萵筍生物性狀的影響

2.3 氮肥有機替減對土壤養(yǎng)分含量的影響

由表3可知，與常規(guī)施肥NPK1相比，氮肥有機替減措施減少了萵筍根層土壤堿解氮含量，緩解土壤酸化。試驗地萵筍收獲后，土壤pH值較CK均顯著降低(P<0.05)。在有機替減處理中，隨有機肥替代比例的增加，pH呈上升趨勢。

表3 氮肥有機替減對0～20 cm土壤養(yǎng)分含量的影響

從土壤全氮含量看，50 % O1和NPK2土壤全氮含量顯著高于CK(P<0.05)。氮肥減施處理較常規(guī)施肥處理的土壤堿解氮含量下降。隨有機肥替代比例的增加，土壤堿解氮含量總體呈降低趨勢。相關(guān)分析表明，pH與堿解氮呈顯著負相關(guān)(P<0.05，圖1)。

有機質(zhì)含量隨有機肥替代比例的增加而增加，但差異不顯著。各處理的土壤有效磷含量差異不顯著。土壤速效鉀含量中，NPK1顯著高于CK(P<0.05)，其他處理差異不顯著。

2.4 氮肥有機替減對土壤緊實度的影響

由圖2所示，土壤緊實度隨土層深度增加而升高。在相同土層深度下，隨著有機肥替代比例的增加，土壤緊實度呈降低趨勢，即緊實度CK最大，而有機肥替代50 %處理下土壤緊實度最小。由此可見，有機肥替減可以降低土壤緊實度，改善土壤物理性狀。

3 討 論

作為植物生長發(fā)育所需的重要營養(yǎng)元素，氮肥的合理施用與蔬菜產(chǎn)量、品質(zhì)等之間存在密切關(guān)系。優(yōu)化氮肥施用對提高蔬菜產(chǎn)量，維持土壤肥力，培肥土壤具有重要意義[14]。本研究表明，氮肥有機替減處理能顯著提高萵筍產(chǎn)量，其中減氮25 %+有機肥替代50 %處理產(chǎn)量增幅最大。氮肥極易通過揮發(fā)、淋溶等方式損失，而有機肥分解緩慢，具有長效性。通過減施氮肥并配施一定比例的有機肥，不僅滿足了蔬菜生產(chǎn)的高產(chǎn)需求，而且還降低了氮素養(yǎng)分的流失風險[15]。在萵筍的生物性狀中，氮肥有機替減處理下，萵筍株高和葉綠素SPAD值較CK均顯著增高(P<0.05)，這與張迎春等[11]研究結(jié)果基本一致。有研究認為，氮肥過量施用時，萵筍體內(nèi)的氮素代謝過于旺盛，造成碳、氮代謝失衡，使得其氮素積累過多，在強光照條件下葉片容易出現(xiàn)萎蔫，導(dǎo)致光合速率下降，進而影響萵筍的整個形態(tài)特征[16]。而有機肥中含有維持葉綠素結(jié)構(gòu)和功能的多種中微量元素，有機肥施用能促進葉綠素含量的升高及萵筍形態(tài)的發(fā)展[17]。因而，合理的有機替減措施能夠促進萵筍生物性狀的增長。

研究表明，減施化肥和配施有機肥能有效改善土壤理化性狀，培肥土壤[10]。本試驗中，氮肥有機替減后土壤pH值隨有機肥替代比例的提高而升高，起到了緩解酸化的效果，這與趙晶等[18]等研究結(jié)果一致。作物生長過程中吸收了部分氮素，同時土壤淋溶和氨揮發(fā)損失了部分氮素，增加了H+離子使得土壤酸化[19]。本研究中，與常規(guī)化肥相比，氮肥有機替減處理降低土壤中堿解氮含量，提高了pH值，緩解土壤酸化，其中土壤pH與堿解氮呈顯著負相關(guān)(P<0.05)。這可能是N肥減施和有機豬糞替代的雙重作用下，一方面減少了N素投入，降低了堿解氮等含量，另一方面有機豬糞提高了土壤的酸堿緩沖能力。蔡澤江[20]研究認為，豬糞氮替代化肥氮能有效防治紅壤酸化。有機氮替代化肥氮通過降低硝化作用、減少硝態(tài)氮和 H+產(chǎn)生量，以及增加 C/N 比等，從而緩解了土壤酸化。具體機理有待進一步研究。

前人研究表明施用有機肥能顯著提高有機碳含量，可利于土壤氮素的積累[21]，同時有機肥適當比例的替代化肥能提高土壤速效養(yǎng)分[22]。本試驗在減氮處理和有機豬糞替代處理下，土壤有機質(zhì)、有效磷和速效鉀的差異不顯著，對全氮含量影響也較小，僅堿解氮含量與CK差異顯著(P<0.05)。氮肥過量施用易造成土壤的板結(jié)，進而影響作物的生長。本研究表明，氮肥有機替減處理不同程度地降低了土壤緊實度，且隨有機肥替代比例的增加而降低，這與[23]等人研究結(jié)果一致。減施氮肥對土壤緊實度有一定的緩解作用，而有機肥本身具有良好的疏松性，施用后可增加土壤孔隙度[24]，因此，氮肥有機替減措施能有效降低菜田土壤緊實度，緩解土壤板結(jié)。有機肥替減氮肥對土壤養(yǎng)分和理化性狀的影響將是一個長期而持續(xù)的過程。

4 結(jié) 論

綜上，針對成都平原長年稻菜輪作大田土壤酸化、氮肥養(yǎng)分失衡等問題，氮肥減施和有機肥替代處理可顯著提高成都平原長年稻菜輪作大田萵筍的產(chǎn)量，緩解土壤酸化，降低土壤緊實度，改善土壤理化性狀，是實現(xiàn)萵筍穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)和土壤可持續(xù)的科學(xué)有效的施肥方式。