王宏棟，韓冰&，韓雙，李冬剛*，武明飛，劉文海，孫家濤

（1.德州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，山東 德州 253015；2.夏津縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局土肥站，山東 夏津 253200）

白菜為十字花科蕓薹屬葉用蔬菜，富含維生素C和E，素有“菜中之王”的美稱，是我國(guó)北方冬春季的主要蔬菜之一，深受人們的喜愛(ài)[1～3]。

白菜對(duì)氮磷鉀肥需求較多。在我國(guó)，農(nóng)民常常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)施肥，養(yǎng)分用量及比例不合理，肥料利用率較低，而且種植戶為了追求高產(chǎn)往往又盲目加大化肥用量，不僅造成資源浪費(fèi)，以及土壤肥力下降、環(huán)境污染等[4，5]，還造成植物體內(nèi)硝酸鹽富集，進(jìn)而影響白菜品質(zhì)以及消費(fèi)者的身體健康。因此，優(yōu)化白菜施肥，減少化肥用量，顯得尤為重要[6，7]。但連年施用復(fù)合肥等單一化肥，也會(huì)造成土壤板結(jié)、土壤理化性質(zhì)惡化，制約作物產(chǎn)量的進(jìn)一步提高[8，9]。有機(jī)肥含有豐富的氮、磷、鉀和有機(jī)質(zhì)等植物必需的多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，是優(yōu)質(zhì)的土壤改良劑和肥料。研究表明，合理施用有機(jī)肥替代部分化肥，能夠提高土壤微生物數(shù)量和活性以及土壤有機(jī)質(zhì)含量，促進(jìn)作物增產(chǎn)；并且有機(jī)肥與無(wú)機(jī)肥配合施用，還能夠提高土壤肥力，以及作物吸收養(yǎng)分的能力和氮素利用率[10～16]。白菜為喜鈣作物，適量施用鈣肥可促進(jìn)植株葉部和莖部對(duì)磷素的吸收以及葉片對(duì)鎂素的吸收，有效提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)[17～19]。白菜為大宗露地蔬菜，但截至目前，有關(guān)化肥優(yōu)化施用以及用有機(jī)肥部分替代對(duì)露地白菜產(chǎn)量和品質(zhì)影響的研究較少。在露地白菜上，以不施肥和常規(guī)施肥為對(duì)照，研究?jī)?yōu)化氮磷鉀肥配比、補(bǔ)充鈣肥、有機(jī)肥替代部分化肥對(duì)白菜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，以期為白菜優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)栽培提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2020年8～10月在德州市夏津縣渡口驛鄉(xiāng)西劉堤村（北緯37°0′40″，東經(jīng)115°54′29″）進(jìn)行。試驗(yàn)地塊常年種植糧食作物小麥和玉米，0～20 cm耕層土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分含量為有機(jī)質(zhì)1.38%、全氮0.094%、水解氮69.00 mg/kg、速效磷29.40 mg/kg、速效鉀106.00 mg/kg，pH值7.91。

1.2 試驗(yàn)材料

白菜品種為津育75。

所施化肥為尿素（N含量45%）、磷酸二銨（N、P2O5含量分別為20%和50%）、過(guò)磷酸鈣（P2O5含量20%）和硫酸鉀（K2O含量50%）；有機(jī)肥為生物有機(jī)肥（N、P2O5、K2O含量分別為2.2%、1.4%和1.4%）。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)設(shè)不施肥（空白對(duì)照，CK）、常規(guī)施肥（施肥對(duì)照，T1）、優(yōu)化施肥（T2）、優(yōu)化補(bǔ)充鈣肥（T3）、95%常規(guī)施肥+生物有機(jī)肥750 kg/hm2（T4）、85%常規(guī)施肥+生物有機(jī)肥1 500 kg/hm2（T5）和75%常規(guī)施肥+生物有機(jī)肥2 250 kg/hm2（T6）6個(gè)處理（表1）。小區(qū)面積4.6 m×4.0 m（周?chē)O(shè)保護(hù)行），隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)。

表1 不同處理的施肥量Table 1 Fertilization amount of different treatments （kg/hm2）

2020年8月22日整地并施肥，將60%的氮肥以及全部的磷鉀肥和生物有機(jī)肥作為底肥一次性施入；8月24日播種白菜，株行距50 cm×55 cm；蓮座期將剩余的40%氮肥追施；10月30日收獲。其他管理措施同當(dāng)?shù)卮筇锷a(chǎn)。

1.3.2 測(cè)定項(xiàng)目與方法 白菜收獲期，每處理選擇長(zhǎng)勢(shì)均勻的植株15株，選擇其中5株稱單株重，然后將白菜縱向?qū)Π肭虚_(kāi)測(cè)量橫徑和縱徑；另取5株在烘箱中70～80℃烘干，稱量干物重，計(jì)算含水量；剩余5株去除外部葉片后，采用高效液相色譜法測(cè)定可食用部分的硝酸鹽和Vc含量。全小區(qū)測(cè)產(chǎn)，折算單位面積產(chǎn)量。

計(jì)算肥料農(nóng)學(xué)利用效率（特定施肥條件下，單位施肥量所增加的作物經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量，是施肥增產(chǎn)效應(yīng)的綜合體現(xiàn)[1]）：

化肥農(nóng)學(xué)利用效率（kg/kg）=［施肥區(qū)產(chǎn)量（kg/hm2）-不施肥區(qū)產(chǎn)量（kg/hm2）］/施肥純養(yǎng)分量（kg/hm2）

其中，施肥純養(yǎng)分量包括N、P2O5和K2O分別的投入量以及綜合投入量。

按照市場(chǎng)肥料價(jià)格（尿素1 820元/t、磷酸二銨2 400元/t、過(guò)磷酸鈣800元/t、氯化鉀2 250元/t、生物有機(jī)肥1 000元/t）計(jì)算肥料成本；按照市場(chǎng)白菜銷(xiāo)售價(jià)格（0.8元/kg），計(jì)算總產(chǎn)值。白菜收益=總產(chǎn)值-肥料成本。

1.3.3 數(shù)據(jù)處理與分析 利用Microsoft Excel 2013軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與繪圖；利用SPSS 22.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析，采用LSD和Duncan’s法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對(duì)白菜產(chǎn)量的影響

施肥處理的白菜產(chǎn)量為122876.14～127335.35kg/hm2，均顯著＞CK，增產(chǎn)率為17.68%～21.95%（表2）。表明與不施肥相比，施肥可明顯提高白菜產(chǎn)量。

表2 不同施肥處理對(duì)白菜產(chǎn)量的影響Table 2 Effects of different fertilization treatments on yield of Chinese cabbage

不同施肥處理的白菜產(chǎn)量差異較大，其中，T3處理產(chǎn)量最高，與其他處理差異均達(dá)到了顯著水平，其中較T1處理增產(chǎn)2.21%；T2處理產(chǎn)量次之，與T1和T4處理差異不顯著，但顯著＞T5和T6處理。有機(jī)肥替代部分化肥處理的白菜產(chǎn)量隨著有機(jī)肥比例的增大而逐漸降低，與T1處理相比，除T4處理略有升高外，其他2個(gè)處理均表現(xiàn)降低，其中T6處理減產(chǎn)顯著。表明本試驗(yàn)條件下，在提高白菜產(chǎn)量上，化肥優(yōu)化施用處理的效果優(yōu)于有機(jī)肥替代處理，其中T3處理最佳。

2.2 不同施肥處理對(duì)白菜肥料農(nóng)學(xué)利用率的影響

不同施肥處理的化肥農(nóng)學(xué)利用效率不同（表3）。與T1處理相比，優(yōu)化施肥措施和有機(jī)肥替代化肥處理的氮及化肥綜合農(nóng)學(xué)利用效率均有所提高，磷、鉀肥農(nóng)學(xué)利用效率升降不一。T3處理的氮肥、磷肥及化肥綜合農(nóng)學(xué)利用效率均最高，分別較T1處理提高了13.65%、70.47%和8.14%；鉀肥農(nóng)學(xué)利用效率＜T1處理，降幅為25.62%。T2處理的氮肥、磷肥及化肥綜合農(nóng)學(xué)利用效率均較高，分別較T1處理提高了5.24%、57.86%和0.14%；鉀肥農(nóng)學(xué)利用效率最低。有機(jī)肥替代部分化肥處理的各肥料及化肥綜合農(nóng)學(xué)利用效率均隨有機(jī)肥比例的增大而逐漸降低，與T1處理相比，T4和T5處理的指標(biāo)值均表現(xiàn)提高，T6處理僅氮肥和化肥綜合農(nóng)學(xué)利用效率提高。表明本試驗(yàn)條件下，化肥優(yōu)化施用處理在提高氮肥和磷肥農(nóng)學(xué)利用效率上效果較好，有機(jī)肥替代部分化肥處理中合適的替代比例（T4和T5處理）下鉀肥農(nóng)學(xué)利用效率可優(yōu)于常規(guī)施肥，總體來(lái)看T3處理最佳。

表3 不同施肥處理對(duì)白菜肥料農(nóng)學(xué)利用率的影響Table 3 Effects of different fertilization treatments on fertilizer agronomic utilization of Chinese cabbage

2.3 不同施肥處理對(duì)白菜生物學(xué)性狀的影響

2.3.1 對(duì)白菜單株重的影響 施肥處理的白菜單株重為3.41～3.55 kg，均顯著＞CK，增幅為16.38%～21.16%（圖1）。表明與不施肥相比，施肥可明顯提高白菜單株重。

圖1 不同施肥處理對(duì)白菜單株重的影響Fig.1 Effect of different fertilization treatments on plant weight of Chinese cabbage

不同施肥處理的白菜單株重差異較大，其中，T3處理單株重最大，顯著＞除T2外的其他處理，其中較T1處理增加了2.60%；T2處理單株重次之，與T4處理差異不顯著，但顯著＞T1、T5和T6處理。有機(jī)肥替代部分化肥處理的白菜單株重隨著有機(jī)肥比例的增大而逐漸降低，與T1處理相比，除T4處理略有升高外，其他2個(gè)處理均表現(xiàn)降低，其中T6處理降低顯著。表明本試驗(yàn)條件下，在提高白菜單株重上，化肥優(yōu)化施用處理的效果略優(yōu)于有機(jī)肥替代處理，其中T3處理最佳。

2.3.2 對(duì)白菜縱徑的影響 施肥處理的白菜縱徑均顯著＞CK（圖2）。表明與不施肥相比，施肥可明顯提高 白菜縱徑。

圖2 不同施肥處理對(duì)白菜縱徑的影響Fig.2 Effect of different fertilization treatments on longitudinal diameter of Chinese cabbage

不同施肥處理的白菜縱徑差異較大，其中，T3處理縱徑最大，顯著＞除T4和T2外的其他處理，其中較T1處理增加了2.03%；T4處理縱徑次之，與T2和T1處理差異不顯著，但顯著＞T5和T6處理。有機(jī)肥替代部分化肥處理的白菜縱徑隨著有機(jī)肥比例的增大而逐漸降低，與T1處理相比差異均不顯著，其中T4處理略有增加，其他2個(gè)處理均表現(xiàn)降低。表明本試驗(yàn)條件下，在增大白菜縱徑上，化肥優(yōu)化施用處理和95%常規(guī)施肥+生物有機(jī)肥750 kg/hm2處理效果均較好，其中T3處理最佳。

2.3.3 對(duì)白菜橫徑的影響 施肥處理的白菜橫徑均顯著＞CK（圖3）。表明與不施肥相比，施肥可明顯提高白菜橫徑。

圖3 不同施肥處理對(duì)白菜橫徑的影響Fig.3 Effect of different fertilization treatments on transverse diameter of Chinese cabbage

不同施肥處理的白菜橫徑差異較大，其中，T3處理橫徑最大，顯著＞除T2外的其他處理，其中較T1處理增加了2.24%；T2處理橫徑次之，與T1和T4處理差異不顯著，但顯著＞T5和T6處理。有機(jī)肥替代部分化肥處理的白菜橫徑隨著有機(jī)肥比例的增大而逐漸降低，與T1處理相比均表現(xiàn)降低，但所有處理間差異均不顯著。表明本試驗(yàn)條件下，在增大白菜橫徑上，化肥優(yōu)化施用處理的效果優(yōu)于有機(jī)肥替代處理，其中T3處理最佳。

2.4 不同施肥處理對(duì)白菜品質(zhì)的影響

2.4.1 對(duì)白菜Vc含量的影響 施肥處理的白菜Vc含量 為160.42～184.19 mg/kg，均 顯 著＞CK，增 幅 為36.23%～56.41%（表4）。表明與不施肥相比，施肥可明顯提高白菜Vc含量。

不同施肥處理的白菜Vc含量差異較大，其中，T3處理Vc含量最高，顯著＞除T2外的其他處理，其中較T1處理增加了14.82%；T2處理Vc含量次之，與T6處理差異不顯著，但顯著＞T1、T4和T5處理。有機(jī)肥替代部分化肥處理的白菜Vc含量隨著有機(jī)肥比例的增大而逐漸升高，與T1處理相比均表現(xiàn)增加，其中T5和T6處理與T1處理差異達(dá)到了顯著水平。表明本試驗(yàn)條件下，在提高白菜Vc含量上，化肥優(yōu)化施用處理的效果優(yōu)于有機(jī)肥替代處理，其中T3處理最佳。

2.4.2 對(duì)白菜硝酸鹽含量的影響 施肥處理的白菜硝酸鹽含量為320.05～330.07 mg/kg，均＞CK，但差異均不顯著（表4）。表明與不施肥相比，施肥對(duì)白菜硝酸鹽含量升高影響不大。

表4 不同施肥處理對(duì)白菜Vc和硝酸鹽含量的影響Table 4 Effects of different fertilization treatments on contents of Vc and nitrate of Chinese cabbage （mg/kg）

不同施肥處理的白菜硝酸鹽含量差異均不顯著，指標(biāo)值順序?yàn)門(mén)6＜T5＜T4＜T3＜T2＜T1。表明本試驗(yàn)條件下，在降低白菜硝酸鹽含量上，有機(jī)肥替代化肥處理的效果優(yōu)于化肥優(yōu)化施用處理，但差異不顯著。與常規(guī)施肥相比，優(yōu)化施肥有利于降低白菜的硝酸鹽含量，在此基礎(chǔ)上增施鈣肥后效果更好；有機(jī)肥替代部分化肥處理中，白菜硝酸鹽含量隨著有機(jī)肥比例的增大而逐漸降低。

2.5 不同施肥處理對(duì)白菜收益的影響

施肥處理的白菜收益為94 972.71～100 552.93元/hm2，均＞CK（表5）。表明與不施肥相比，施肥可以提高白菜收益。

表5 不同施肥處理對(duì)白菜收益的影響 （元/hm2）Table 5 Effects of different fertilization treatments on profit of Chinese cabbage （Yuan/hm2）

不同施肥處理的白菜收益不同，其中，T3處理收益最高，T2處理之，分別較T1處理增加了2.37%和0.79%。有機(jī)肥替代部分化肥處理的白菜收益均＜T1處理，指標(biāo)值隨著有機(jī)肥比例的增大而逐漸降低，收益降幅為0.36%～3.32%。表明本試驗(yàn)條件下，在提高白菜收益上，化肥優(yōu)化施用處理的效果優(yōu)于有機(jī)肥替代處理，其中T3處理最佳。

3 結(jié)論與討論

本研究結(jié)果表明，與常規(guī)施肥相比，減磷增鉀優(yōu)化施肥（T2處理）后白菜產(chǎn)量略有增加，在優(yōu)化施肥的基礎(chǔ)上進(jìn)一步增施鈣肥（T3處理）后白菜產(chǎn)量明顯提高。原因可能是農(nóng)民以往憑經(jīng)驗(yàn)施肥，導(dǎo)致土壤微量元素尤其是鈣素相對(duì)匱乏，而白菜為喜鈣作物，補(bǔ)充鈣肥后鈣通過(guò)活化植物體內(nèi)各種酶，參與植物的光合作用，進(jìn)而促進(jìn)了蛋白質(zhì)合成，這與趙亞飛等[19]的研究結(jié)論一致，即：施用鈣肥能有效增加地上部干物質(zhì)積累量，提高產(chǎn)量。與優(yōu)化施肥相比，增施鈣肥后氮、磷、鉀肥農(nóng)學(xué)利用率均有不同程度的提高，與前人[17～20]研究結(jié)果類(lèi)似，可能與補(bǔ)充鈣肥后促進(jìn)了植株葉部及莖部對(duì)磷素的吸收，以及植株對(duì)鉀素的吸收有關(guān)。白菜為喜鉀作物，對(duì)鉀素需求量大，研究表明，鉀肥施用量與大白菜Vc含量呈正相關(guān)[6]；施用鉀肥能夠增強(qiáng)大白菜抗性，改善其適口性[5]，明顯提高白菜產(chǎn)量[21，22]。胡瀟怡等[17]研究發(fā)現(xiàn)，補(bǔ)充鈣肥可以提高白菜植株長(zhǎng)勢(shì)，主要表現(xiàn)在增大白菜橫徑和單株重2個(gè)方面。本研究結(jié)果表明，增施鈣鉀肥的2個(gè)優(yōu)化施肥處理均較常規(guī)施肥處理提高了白菜的球徑（橫徑）、單株重、產(chǎn)量以及Vc含量，與前人研究結(jié)論一致。

齊義杰等[23]研究發(fā)現(xiàn)，秋白菜施用復(fù)合肥后，養(yǎng)分供應(yīng)平衡，有利于游離態(tài)氮向化合態(tài)氮的轉(zhuǎn)變，白菜硝酸鹽含量降低。沈明星等[24]研究表明，土壤硝態(tài)氮供給強(qiáng)度是影響葉菜硝酸鹽積累的主要因素。本研究結(jié)果顯示，優(yōu)化施肥和優(yōu)化補(bǔ)充鈣肥處理的白菜硝酸鹽含量均低于常規(guī)施肥，結(jié)合肥料農(nóng)學(xué)利用率結(jié)果一起分析原因，認(rèn)為可能與以下2個(gè)方面有關(guān)：（1）降低了土壤的硝態(tài)氮供給水平；（2）提高了白菜植株對(duì)氮肥的吸收利用率，在促進(jìn)蛋白質(zhì)合成、增加產(chǎn)量的同時(shí)，也在一定程度上有利于化合態(tài)氮的合成。

本研究發(fā)現(xiàn)，在常規(guī)施肥減量的基礎(chǔ)上增施生物有機(jī)肥，白菜產(chǎn)量和單株重均隨有機(jī)肥比例的增大呈逐漸降低趨勢(shì)，與常規(guī)施肥相比，95%常規(guī)施肥+生物有機(jī)肥750 kg/hm2處理的白菜產(chǎn)量略有增加，85%常規(guī)施肥+生物有機(jī)肥1 500 kg/hm2處理的白菜產(chǎn)量略有降低，而75%常規(guī)施肥+生物有機(jī)肥2 250 kg/hm2處理的白菜產(chǎn)量明顯降低。雖然生物有機(jī)肥中含有豐富的氮、磷、鉀等多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，但結(jié)合農(nóng)學(xué)肥料利用率分析發(fā)現(xiàn)，隨著有機(jī)肥替代比例的增大，白菜植株對(duì)氮、磷、鉀的吸收利用率反而降低，甚至低于常規(guī)施肥處理，這就對(duì)白菜產(chǎn)量形成造成一定的負(fù)面影響。沈明星等[24]研究發(fā)現(xiàn)，隨著有機(jī)氮替代比例的增加，小白菜Vc含量呈先升高后降低的變化；其還發(fā)現(xiàn)，土壤硝態(tài)氮供給強(qiáng)度是影響葉菜硝酸鹽積累的主要因素，增加有機(jī)氮肥施用比例能極顯著地降低土壤硝態(tài)氮的供給水平，因此小白菜硝酸鹽含量隨著有機(jī)氮肥施用比例的提高呈極顯著的下降趨勢(shì)。本研究條件下，隨著有機(jī)肥替代比例的增大，白菜Vc含量逐漸增加，并沒(méi)有出現(xiàn)拐點(diǎn)，原因可能與本研究設(shè)置的有機(jī)肥替代比例梯度較小有關(guān)；白菜硝酸鹽含量呈逐漸降低趨勢(shì)，與沈明星等[24]的研究結(jié)論一致。

本研究條件下，與常規(guī)施肥相比，優(yōu)化施肥和優(yōu)化補(bǔ)充鈣肥處理均可以提高白菜收益。從經(jīng)濟(jì)效益來(lái)看，生物有機(jī)肥用量較大，相對(duì)來(lái)說(shuō)成本略高，故收益略低。但是生物有機(jī)肥具有改善土壤理化性狀、提高土壤肥力、防治土壤污染等優(yōu)勢(shì)，用生物有機(jī)肥替代部分化肥可以解決因長(zhǎng)期過(guò)量施用化肥導(dǎo)致的土壤理化性質(zhì)惡化、肥料利用率、作物產(chǎn)量下降等問(wèn)題，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看有利于土壤綜合經(jīng)濟(jì)效益的提升。本研究結(jié)果還表明，增大有機(jī)氮肥的比例能夠提高白菜Vc含量、降低硝酸鹽含量，在一定程度上提升白菜品質(zhì)。