殷琳毅，李 進，，袁春新，孫正國，黃步高

（1.南通科技職業(yè)學院 江蘇南通 226007； 2.南通市農村專業(yè)技術協(xié)會 江蘇南通 226000；3.南通市白龍有機肥科技有限公司 江蘇南通 226013）

薺菜［Capsella bursa-pastoris（Linn.）Medic.］，又名護生草、地菜、地米菜等，為十字花科薺菜屬的一、二年生草本植物，以嫩葉供食，是野菜中的珍品[1]，深受長三角地區(qū)消費者的喜愛。受季節(jié)限制，野生薺菜已不能滿足城鄉(xiāng)居民的消費需求，因而薺菜人工栽培蓬勃興起[2]。施用化肥是農民提高作物產量最有效的手段，為了提高薺菜產量，農民往往過量施用化肥，特別是氮肥。過量施用化肥一方面造成土壤中微生物數量及活性明顯下降，導致肥料吸收利用率下降，生產成本增加；另一方面污染水體、大氣和土壤等，導致環(huán)境惡化問題加重[3-5]。生物有機肥依靠微生物的代謝活動為植物提供養(yǎng)分和必需物質，兼具微生物肥和有機肥的優(yōu)點，可以增加土壤有效養(yǎng)分及有機質含量，改善土壤結構，增加土壤微生物活性，促進根系生長，提高肥料利用率，提高產品品質和產量[6]。在生物有機肥替代部分化肥、減少化肥用量的同時，優(yōu)化土壤理化性狀、土壤團粒結構，增強土壤蓄肥、保水能力，緩解化肥對土壤的不良效應。適量的生物有機肥替代化肥應用于生姜、番茄、茄子等蔬菜生產中，顯著提高了產量，也顯著提升了可溶性蛋白、維生素C 等品質指標的含量[5，7-8]。但薺菜栽培中應用生物有機肥的研究鮮見報道，生物有機肥替代化肥的研究也未見涉及?；诋斍爱a業(yè)對化肥減量增效及有機肥替代化肥的迫切需求，筆者開展生物有機肥替代化肥對土壤及薺菜產量、品質影響的試驗研究，應用主成分分析法評價土壤質量，探討生物有機肥、化肥施用的適宜量，以期為薺菜科學施肥提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2021 年在江蘇省如皋市長江鎮(zhèn)南通科技職業(yè)學院薛窯基地進行，土壤為潮土，前茬種植絲瓜。試驗開始前0～20 cm 土壤的理化性狀為有機質含量（w，后同）19.1 g·kg-1、全氮含量1.85 g·kg-1、全磷含量1.22 g·kg-1、全鉀含量14.32 g·kg-1、堿解氮含量124.30 mg·kg-1、速效磷含量128.16 mg·kg-1、速效鉀含量167.51 mg·kg-1、pH 值6.4。

1.2 材料

供試薺菜品種為南通地方品種板葉薺菜，由南通科技職業(yè)學院在薛窯基地采集。供試化肥為葉菜用復合肥（N∶P2O5∶K2O 質量比為28∶8∶8），由江蘇威爾盛肥料有限公司生產。供試生物有機肥由南通市白龍有機肥科技有限公司生產，其中有機質含量≥40%，有效活菌數≥0.2×108CFU·g-1，全氮、全磷、全鉀含量分別為0.82%、0.23%、0.19%。

1.3 試驗設計

2020 年5 月中旬將采集的薺菜種子，挑選出大小一致、顆粒飽滿、無病蟲害、結構完整的種子置于冰箱冷藏室，2021 年10 月18 日播種，播種量1 g·m-2。每處理15 m2，隨機區(qū)組排列，3 次重復，每個小區(qū)間挖溝隔離，防止肥、水互串，四周設置保護行。試驗采取有機氮（生物有機肥中氮）等量替代化肥氮（復合肥），不設磷和鉀等量替代處理，以本地常見施100%復合肥900 kg·hm-2（CK）為對照，設置有機氮依次替代20%（T1）、40%（T2）、60%（T3）、80%（T4）、100%（T5）化肥氮等處理。肥料分為基肥和追肥，基肥在2021 年10 月10 日一次性施入，生物有機肥和2/3 化肥作基肥施入，剩余肥料在11 月22 日施入，其他田間管理措施與當地一致[9-10]。

1.4 測定指標

采收后（2021 年12 月31 日）采集表層（0～20 cm）土壤樣品，每小區(qū)按照S 形采樣法采集。每小區(qū)重復采樣5 次，重復樣品均勻混合，過2 mm篩，置于4 ℃冰箱冷藏保存待測。參照鮑士旦[11]《土壤農化分析》中的方法測定有機質、全氮、全磷、全鉀、速效氮、速效磷、速效鉀含量等指標。其中，采用重鉻酸鉀容量法測定有機質含量，采用半微量開氏法測定全氮含量，采用HClO2-H2SO4法測定全磷含量，采用火焰光度法測定全鉀含量，采用堿解擴散法測定速效氮含量，采用鉬銻鈧比色法測定速效磷含量，采用醋酸銨浸提-火焰光度法測定速效鉀含量。參照關松蔭[12]《土壤酶及其研究法》中的方法測定脲酶、蔗糖酶、磷酸酶、過氧化氫酶活性等指標。其中，采用苯酚一次氯酸鈉比色法測定脲酶活性，采用3，5-二硝基水楊酸比色法測定蔗糖酶活性，采用磷酸苯二鈉比色法測定磷酸酶活性，采用0.4 mol·L-1KMnO4滴定法測定過氧化氫酶活性。

采收時每處理隨機挖取10 株薺菜測定可溶性蛋白、硝酸鹽、維生素C、總糖、纖維素含量等指標，參照李合生[13]《植物生理生化實驗原理和技術》中的方法測定。其中，采用考馬斯亮藍染色法測定可溶性蛋白質含量，采用紫外分光光度法測定硝酸鹽含量，采用高效液相色譜法測定維生素C 含量，采用微量法測定總糖含量、纖維素含量。

薺菜2021 年12 月27 日一次性采收，測定各處理的產量。計算小區(qū)平均產量，折算成1 hm2產量。

1.5 數據處理

用Microsoft Excel 2010 軟件統(tǒng)計分析數據，用SPSS 9.50 軟件對數據進行方差分析及顯著性分析。用SPSS 9.50 軟件對2021 年12 月31 日采集土壤樣本的養(yǎng)分、酶活性進行主成分分析，并對不同處理進行排序和評價[9]。

2 結果與分析

2.1 生物有機肥替代化肥對土壤養(yǎng)分含量的影響

由表1 可以看出，隨生物有機肥替代化肥比例的增大，薺菜采收后土壤有機質含量隨之不斷增加，而土壤中的氮、磷、鉀含量均呈先增加后降低趨勢。T1、T2 處理土壤中有機質含量分別比CK 增加3.28%、4.92%，T3、T4、T5 處理分別比CK 顯著增加16.39%、18.58%、24.59%。T1 處理土壤中全氮比CK 增加6.32%，全磷、全鉀、堿解氮、速效磷、速效鉀含量分別比CK 顯著增加6.78%、2.25%、7.68%、3.15%、9.48%。T2 處理土壤中全磷、全鉀、堿解氮、速效磷含量最高，分別比CK 顯著增加9.32%、5.94%、10.02%、5.22%，全氮、速效鉀含量僅次于T3處理，分別比CK 顯著增加10.92%、15.93%。T3 處理土壤中全氮、全磷、全鉀、堿解氮、速效磷、速效鉀含量分別比CK 顯著增加13.79%、8.47%、5.39%、9.54%、3.30%、17.69%。T4 處理土壤中全氮、堿解氮分別比CK 增加4.60%、2.06%，全磷、全鉀、速效磷、速效鉀含量分別比CK 顯著增加6.78%、2.46%、4.43%、3.98%。T5 處理土壤中全氮、速效磷含量分別比CK 減少4.60%、3.78%，全磷、全鉀、堿解氮含量分別比CK 顯著減少3.39%、3.96%、5.58%，速效鉀含量比CK 增加0.78%。

表1 生物有機肥替代化肥對土壤養(yǎng)分的影響

2.2 生物有機肥替代化肥對土壤酶活性的影響

從表2 可以看出，薺菜采收后T1、T2、T3、T4、T5 處理土壤中酶活性總體呈現先增加后降低趨勢。T1 處理土壤中過氧化氫酶、脲酶、磷酸酶活性分別比CK 顯著增加6.49%、12.77%、9.79%，蔗糖酶活性比CK 增加4.71%。T2 處理土壤中蔗糖酶、脲酶、磷酸酶活性最高，分別比CK 顯著增加11.25%、39.13%、19.57%，過氧化氫酶活性僅低于T3 處理，比CK 顯著增加20.78%。T3 處理土壤中過氧化氫酶、蔗糖酶、脲酶、磷酸酶活性分別比CK 顯著增加22.08%、7.56%、38.04%、16.60%。T4 處理土壤中過氧化氫酶、脲酶活性分別比CK 顯著增加14.29%、36.14%，磷酸酶活性比CK 增加0.85%，而蔗糖酶活性比CK 顯著減少2.45%。T5 處理土壤中過氧化氫酶活性比CK 顯著增加10.39%，而蔗糖酶、脲酶活性分別比CK 顯著減少9.04%、5.43%，磷酸酶活性比CK 減少3.40%。

表2 生物有機肥替代化肥對土壤酶活性的影響

2.3 土壤養(yǎng)分含量與酶活性主成分分析

將薺菜采收后土壤中主要養(yǎng)分及酶活性作主成分分析并進行分權計算，計算出各因子在各主成分上的載荷。由表3 看出，第一主成分的方差貢獻率最大為78.3860%，即涵蓋了原始數據信息量的78.3860%，能基本反映生物有機肥替代化肥對薺菜采收后土壤養(yǎng)分含量和土壤酶活性的變化。從表4分權系數看，全氮含量、全磷含量、全鉀含量、堿解氮含量、速效磷含量、速效鉀含量、蔗糖酶活性、脲酶活性、磷酸酶活性等均在第一主成分內，證明這幾個指標可以代表不同處理土壤的變化信息。通過主成分分析計算不同處理綜合得分并對其進行排序，由表5 所示，不同處理綜合得分及排序依次為T2＞T3＞T4＞T1＞CK＞T5，生物有機肥替代化肥能改善土壤養(yǎng)分含量和酶活性，且其改善程度與生物有機肥替代化肥的使用量有密切關系。

表3 土壤養(yǎng)分含量與酶活性主成分分析

表4 土壤養(yǎng)分含量與酶活性主成分的特征向量分析

表5 不同處理土壤評價指標綜合成分得分及排序

2.4 生物有機肥替代化肥對薺菜產量的影響

從表6 可以看出，各處理隨著化肥施入量的減少及配施生物有機肥的增加，薺菜產量呈先增加后降低的趨勢。T1 處理產量比CK 增產2.21%，T2、T3、T4 處理產量分別比CK 顯著增產22.11%、15.16%、6.87%。T2 處理產量最高，達19 920.0 kg·hm-2；T5 處理產量最低，為15 126.7 kg·hm-2，比CK 顯著減產7.27%。各處理根據生物有機肥和化肥N、P、K 的含量，按每生產1000 kg 薺菜計算，T1、T2、T3、T4 處理純氮、純磷、純鉀用量均少于CK，T2處理純氮、純磷、純鉀用量分別比CK 減少18.12%、18.59%、24.26%。

表6 不同處理純N、P、K 薺菜施用量和產量

2.5 生物有機肥替代化肥對薺菜品質的影響

從表7 可以看出，T1、T2、T3、T4、T5 處理薺菜品質的各個指標均比CK 改善。T2 處理可溶性蛋白、可溶性糖含量最高，分別比CK 顯著增加22.00%、8.80%；T3 處理維生素C 含量最高，比CK顯著增加5.00%。T2 處理維生素C 含量僅次于T3處理，比CK 顯著增加4.30%，且與T3 處理差異不顯著。隨著各處理生物有機肥用量的增加薺菜硝酸鹽含量不斷下降，T1 處理比CK 減少3.43%，T2、T3、T4、T5 處理比CK 顯著減少10.50%、13.33%、16.33%、17.36%。綜合考慮，T2 處理對薺菜品質改善效果最好。

表7 生物有機肥替代化肥對薺菜品質的影響

3 討論與結論

化肥對農作物增產見效快，但過量施用化肥，導致養(yǎng)分利用率和生產率下降，對農作物生長、產量及品質產生不利影響[14]。生物有機肥營養(yǎng)元素齊全，適量化肥與生物有機肥配合使用有利于培肥土壤[15]。在筆者的研究中，與土壤初始理化性質相比，適當進行有機氮（有機肥中氮）等量替代化肥氮（復合肥）有機肥的施用，增加了有機質及氮、磷、鉀的積累，提高土壤的供肥和保肥能力，但過量的有機肥施用量會起到相反的作用[16]。

酶作為一種蛋白質，能催化一系列化學反應，推動土壤的代謝[17]。土壤中過氧化氫酶、蔗糖酶、脲酶、磷酸酶活性與有害物降解、碳循環(huán)、氮轉換和磷利用密切相關，酶活性可作為衡量土壤肥力水平的指標[18]。土壤酶在很大程度上起源于土壤微生物，生物有機肥含有大量有益微生物，施入土壤后能顯著提升土壤酶活性。但筆者發(fā)現不是生物有機肥施用量越多，化肥施用量越少土壤酶活性越高，這與生物有機肥對小白菜、番茄影響結果相似[19-20]，可能是生物有機肥中微生物生命活動需利用土壤中氮、磷、鉀等養(yǎng)分，而生物有機肥的養(yǎng)分釋放緩慢，微生物因沒有及時獲得足夠養(yǎng)分，從而抑制土壤酶活性的提升[21]。

適量生物有機肥料替代化肥可迅速地調節(jié)土壤代謝的特性，改善土壤結構，提高土壤中養(yǎng)分的利用效率，從而促進農作物生長，達到提高作物產量和改善農產品質量的目的[14]。筆者的試驗中，T1、T2、T3、T4 處理均提高了肥料利用效率，其中T2 處理產量最高，達19 920.0 kg·hm-2，比CK 顯著增加22.11%，每生產1000 kg 薺菜純氮、純磷、純鉀用量最少，比CK 分別減少18.12%、18.59%、24.26%，且可溶性蛋白、可溶性糖含量最高，而過度增大有機氮肥施用比例卻對產量及可溶性蛋白、維生素C、可溶性糖積累起負面作用。前人通過不同有機、無機氮肥比例對小白菜硝酸鹽含量的影響研究表明，增加有機氮肥施用比例能減少土壤硝態(tài)氮，土壤硝態(tài)氮含量較低的條件下小白菜硝酸鹽含量也較低[22]。筆者的試驗結果驗證了這一結論，隨著各處理生物有機肥用量的增加薺菜硝酸鹽含量不斷下降。生物有機肥替代化肥在一定程度上可以提高土壤的生產能力，而過量施用有機肥會起反作用[23]。

綜上所述，適量的生物有機肥替代化肥有助于實現農業(yè)生產中化肥的合理施用，促進農業(yè)生產的可持續(xù)發(fā)展。筆者綜合土壤性狀及薺菜產量、品質等進行分析，有機氮替代40%化肥氮（N∶P2O5∶K2O質量比為28∶8∶8 的復合肥900 kg·hm-2）效果最好。