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        不同施肥處理對(duì)芹菜農(nóng)田土壤理化性狀及產(chǎn)量的影響

        2022-07-08 23:10:14仁增草宋雪峰王月勝蔡立群
        關(guān)鍵詞:全量芹菜速效

        仁增草,武 均,彭 敏,宋雪峰,王月勝,蔡立群

        (1甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院,蘭州 730070;2元泰豐(包頭)生物科技有限公司,內(nèi)蒙古包頭 014000)

        0 引言

        甘肅省黃土高原夏季生產(chǎn)的蔬菜俗稱“蘭州高原夏菜”,芹菜是蘭州高原夏菜外銷的主要品種之一,具有祛風(fēng)利濕、清腸利便、潤(rùn)肺止咳、降低血壓等功效。甘肅定西和蘭州地區(qū)的芹菜主要的栽培模式是大田直播,此外,還有育苗移栽和大棚生產(chǎn)等栽培模式,一般在3月播種,7月下旬或8月上旬陸續(xù)收獲,銷售到南方市場(chǎng)后,能獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。目前甘肅定西和蘭州地區(qū)的芹菜種植面積達(dá)6700 hm2,平均每產(chǎn)量達(dá)105~135 t/hm2,收益 18 萬(wàn)~30 萬(wàn)元/hm2[1]。然而近年來(lái),連年重茬使芹菜連作障礙問(wèn)題日趨嚴(yán)重,造成減產(chǎn)甚至絕收,已成為制約高原夏菜芹菜產(chǎn)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展的重要因素。連作障礙使得土壤物理性狀惡化。為了保證芹菜出苗,種植時(shí)需要全田鋪砂,在經(jīng)過(guò)連年鋪砂種植后,土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,保水保肥和抗旱田變成了跑水跑肥易旱田。菜農(nóng)為了追求產(chǎn)量,大量施用化肥,尤其是化學(xué)氮肥,有機(jī)肥施用量很少甚至不施用,使土壤養(yǎng)分比例失調(diào)、土壤環(huán)境惡化,影響高原夏菜芹菜對(duì)土壤中氮、磷、鉀及微量元素的吸收[2-3],從而導(dǎo)致產(chǎn)量下降、品質(zhì)降低。同時(shí)化學(xué)氮肥的過(guò)量施用,使得蔬菜和土壤中硝酸鹽含量不斷提高,給環(huán)境和人類健康構(gòu)成了威脅[4-5]。研究表明,過(guò)量施用化肥可導(dǎo)致土壤耕層中營(yíng)養(yǎng)元素大量流失,會(huì)造成有機(jī)質(zhì)含量的下降,微生物數(shù)量和酶活性降低,造成土壤板結(jié),最終導(dǎo)致土壤肥力整體下降,還會(huì)降低化肥的肥效[6]。

        已有研究表明,長(zhǎng)期配施有機(jī)肥能明顯調(diào)節(jié)土壤碳氮比,提高土壤有機(jī)質(zhì)和氮磷鉀含量,促進(jìn)微生物代謝和繁育,增加土壤微生物數(shù)量,提高土壤保墑、透氣、保肥性能,從而改善作物根系生長(zhǎng)的環(huán)境條件,為作物穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)創(chuàng)造良好的土壤生態(tài)環(huán)境[7-8]。長(zhǎng)期施用有機(jī)肥還能夠穩(wěn)定土壤pH,防治土壤酸化[9]。適量有機(jī)肥與氮肥配施,可以提高作物產(chǎn)量,增加經(jīng)濟(jì)效益,保證土壤肥力可持續(xù)發(fā)展[10-11]。房恩翰[12]研究發(fā)現(xiàn),以有機(jī)肥替代化肥能提高番茄葉片的葉綠素含量和葉片氮素含量,對(duì)番茄葉片的生長(zhǎng)有一定的促進(jìn)作用,隨著有機(jī)肥施用量的增加,土壤有機(jī)質(zhì)含量有明顯的提升;在以甜瓜為試驗(yàn)對(duì)象時(shí),隨著有機(jī)肥量的增加,土壤速效磷的含量也隨之提高;在以茄子為試驗(yàn)對(duì)象時(shí),得出隨著有機(jī)肥替代化肥量的增加土壤容重逐漸降低的結(jié)論,說(shuō)明增施有機(jī)肥可以增加土壤孔隙度,改善土壤理化性狀,更適合植物生長(zhǎng)。有機(jī)肥還能明顯提升農(nóng)作物品質(zhì),有機(jī)肥替代化肥可以增加土壤中的有機(jī)質(zhì)含量,有機(jī)肥替代化肥處理后土壤速效鉀含量高于其他處理,增施有機(jī)肥可以增加3種蔬菜的產(chǎn)量。

        有機(jī)肥料作為有機(jī)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主體,不但可以提供農(nóng)作物所需的各種養(yǎng)分,還可以有效改善農(nóng)作物土壤環(huán)境,提高土壤養(yǎng)分含量,對(duì)農(nóng)作物品質(zhì)、產(chǎn)量以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本起到重要作用[13-16]。且不合理施用化肥已成為目前中國(guó)農(nóng)業(yè)面源污染最主要的原因之一[17],在保證作物產(chǎn)量的基礎(chǔ)上減少化肥施用量是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢(shì)[18]。本研究根據(jù)芹菜生長(zhǎng)發(fā)育和養(yǎng)分需求規(guī)律,以‘文圖拉’芹菜為供試作物,田間試驗(yàn)研究有機(jī)肥施用對(duì)芹菜產(chǎn)量及土壤理化性狀的影響,以期為該區(qū)芹菜高產(chǎn)高效和土壤培肥提供科學(xué)依據(jù)。

        1 材料與方法

        1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

        試驗(yàn)布設(shè)于甘肅省蘭州市永登縣龍泉寺鎮(zhèn)瑞芝村(36°51′N,103°38′E),該區(qū)位于青藏高原東北部與黃土高原西部過(guò)渡地帶,為甘肅省重要的高原夏菜種植基地。試區(qū)年均降雨量293 mm,年均氣溫7℃,平均海拔1900 m,年日照2570 h,全年無(wú)霜期143天,年平均風(fēng)速1.0 m/s,屬大陸性季風(fēng)氣候。試區(qū)農(nóng)田土壤為典型的灰鈣土,質(zhì)地疏松,熟化程度高。

        1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

        試驗(yàn)地采取一年兩季種植模式,菠菜、芹菜輪作措施,當(dāng)季前茬作物為菠菜,二茬作物為芹菜。共設(shè)3個(gè)處理,具體處理方式見表1,共計(jì)3個(gè)小區(qū),小區(qū)面積360 m2(30 m×12 m)。供試芹菜品種為‘文圖拉’。芹菜于2019、2020年6月下旬定植,9月下旬收獲,芹菜株距為0.20 m,行距為0.15 m,種植密度為330570株/hm2。各處理均施純 N 450 kg/hm2,純 P2O5300 kg/hm2,純K2O 600 kg/hm2。

        表1 處理方法描述

        1.3 測(cè)定項(xiàng)目和方法

        土壤容重、孔隙度采用環(huán)刀法,作物收獲后,對(duì)0~5、5~10、10~30 cm 3個(gè)土層的土壤容重進(jìn)行測(cè)定。土壤飽和導(dǎo)水率采用圓盤滲透儀法。pH采用pH計(jì)(Sartorius PB-10)測(cè)定(水土比為2.5:1)。土壤有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀外加熱法。土壤全氮采用凱氏定氮法。土壤全磷采用堿熔融后分別采用鉬銻抗比色法和火焰光度計(jì)法測(cè)定。土壤堿解氮采用堿擴(kuò)散法。土壤速效磷采用NaHCO3-鉬銻抗比色法。速效鉀采用NH4OAc-火焰光度計(jì)法[19]。2019、2020年9月下旬芹菜收獲時(shí),每個(gè)處理小區(qū)單獨(dú)測(cè)定產(chǎn)量。

        1.4 數(shù)據(jù)處理

        文中數(shù)據(jù)、圖表采用Excel 2016處理,采用SPSS 24.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,顯著性差異分析采用新復(fù)極差法。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 不同施肥處理對(duì)芹菜地上產(chǎn)量的影響

        由表2可知,2019和2020年的芹菜地上產(chǎn)量均以YTF1/2處理最高。2019年,YTF1/2處理較T和YTF處理分別提升地上產(chǎn)量2.65%和22.83%;2020年,YTF1/2處理較T和YTF處理分別提升地上產(chǎn)量25%和13.64%。

        表2 不同施肥處理對(duì)芹菜地上產(chǎn)量的影響

        2.2 不同施肥處理對(duì)芹菜農(nóng)田土壤理化性狀的影響

        2.2.1 土壤物理性狀 由表3可知,2019年,YTF1/2處理和YTF處理較T處理分別顯著降低土壤容重4.9%和13.16%,亦可分別顯著提升土壤孔隙度4.17%和10.72%;2020年,YTF1/2處理和YTF處理較T處理分別顯著降低土壤容重5.98%和10.71%,亦可分別顯著提升土壤孔隙度5.22%和8.23%。

        表3 不同施肥處理對(duì)芹菜農(nóng)田土壤物理性狀的影響

        2.2.2 土壤飽和導(dǎo)水率 由圖1可知,2019年芹菜收獲后,YTF處理較T和YTF1/2處理耕層土壤飽和導(dǎo)水率顯著提升20.73%和10.56%;2020年芹菜收獲后,YTF處理較T和YTF1/2處理耕層土壤飽和導(dǎo)水率顯著提升17.76%和10.43%。

        圖1 不同施肥處理對(duì)芹菜農(nóng)田土壤飽和導(dǎo)水率的影響

        2.3 不同施肥處理對(duì)芹菜農(nóng)田土壤有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分的影響

        由表4可知,2019年各處理間土壤pH、有機(jī)質(zhì)、全氮含量差異均未達(dá)到顯著水平。施用有機(jī)肥可提升土壤有機(jī)質(zhì),但對(duì)全量氮磷無(wú)提升效果,各處理間土壤堿解氮、有效磷、速效鉀含量差異均達(dá)到顯著水平。YTF1/2處理較T和YTF處理可顯著提升堿解氮、有效磷含量15.80%、19.60%和29.95%、43.00%。T處理速效鉀含量顯著高于YTF、YTF1/2處理11.40%、21.40%。2020年各處理間土壤pH差異均未達(dá)到顯著水平。施用有機(jī)肥可提升土壤有機(jī)質(zhì),但對(duì)全量磷無(wú)提升效果,YTF1/2處理全氮含量最高,各處理間土壤堿解氮、有效磷、速效鉀含量差異均達(dá)到顯著水平。YTF1/2處理較T和YTF處理可顯著提升堿解氮、有效磷含量16.18%、12.91%和31.13%、35.46%。T處理速效鉀含量顯著高于YTF、YTF1/2處理11.34%、21.30%。

        表4 不同施肥處理對(duì)芹菜農(nóng)田土壤養(yǎng)分的影響

        2.4 相關(guān)性分析

        圖2相關(guān)分析表明,芹菜地上產(chǎn)量與堿解氮極顯著正相關(guān),與其他土壤指標(biāo)均未達(dá)到顯著水平。

        圖2 芹菜地上產(chǎn)量與土壤指標(biāo)的相關(guān)關(guān)系

        3 結(jié)論

        3種施肥處理中有機(jī)肥配施化肥、全量有機(jī)肥均可不同程度改善農(nóng)田土壤的理化性質(zhì)。有機(jī)肥配施化肥對(duì)芹菜增產(chǎn)效果最優(yōu),全量有機(jī)肥處理對(duì)土壤物理性狀改良效果最好,全量有機(jī)肥處理對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)提升效果最優(yōu),對(duì)全量氮磷無(wú)明顯提升效果,而速效養(yǎng)分對(duì)有機(jī)肥配施化肥響應(yīng)最強(qiáng)。總體來(lái)看,有機(jī)肥配施化肥效果最優(yōu)。

        4 討論

        (1)已有研究表明,有機(jī)肥替代能提高作物產(chǎn)量[20]。在本研究中,2019年和2020年的芹菜地上產(chǎn)量均是YTF1/2處理最高,這與王昌全等[21]的研究結(jié)論一致,有機(jī)肥能改善芹菜的外觀形態(tài)和生理活性,從而提高芹菜的產(chǎn)量和改善其品質(zhì)。

        (2)土壤容重可以反映土壤孔隙數(shù)量和土壤顆粒結(jié)構(gòu)等組合特征,土壤容重越小,土壤緊實(shí)度越低,土壤孔隙越多。本研究中,YTF1/2處理和YTF處理均能降低土壤容重,顯著增加土壤孔隙度,且YTF處理下效果顯著。這與匡崇婷[22]的研究結(jié)論相似,有機(jī)肥培肥處理后土壤容重有所降低。王憲玲等[23]研究發(fā)現(xiàn),有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施相比不施肥、單施化肥在不同土層的土壤容重均為最小,有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施土壤的飽和導(dǎo)水率有明顯提升。這主要是因?yàn)橛袡C(jī)肥含有大量土壤微生物活動(dòng)所需的養(yǎng)分,施入土壤后可使土壤中微生物數(shù)目種類增多,土壤微生物活動(dòng)可以疏松土壤,增加土壤通氣透水性,使其容重減小,孔隙度增大。有研究者指出,從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看,有機(jī)無(wú)機(jī)肥料聯(lián)合施用能夠使土壤的肥力明顯提高,理化性質(zhì)不斷得到改善,進(jìn)而促進(jìn)土壤中微生物的繁殖與生長(zhǎng),使根系發(fā)育健壯[24-25]。

        (3)本研究中,隨著有機(jī)肥施用量的增加,全量氮磷和速效鉀含量總體呈下降趨勢(shì),堿解氮和有效磷在YTF1/2處理時(shí)含量最高,這可能與添加有機(jī)肥對(duì)解磷菌的活性和數(shù)量的提升有促進(jìn)作用有關(guān)。楊忠贊等[26]研究表明,有機(jī)肥替代能提高土壤速效鉀和全氮含量,與單施化肥相比,提升土壤全磷效果不明顯??锍珂肹22]的試驗(yàn)結(jié)果表明,持續(xù)有機(jī)肥培肥后,土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷、速效鉀含量有提高。而本研究中各處理下芹菜農(nóng)田土壤pH、全氮、全磷之間差異未達(dá)到顯著水平,這可能與試驗(yàn)?zāi)晗掭^短,外源有機(jī)物料輸入對(duì)土壤養(yǎng)分改善效果未體現(xiàn)有關(guān),還需要進(jìn)一步研究。

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