李 杰，賈豪語(yǔ)，頡建明*，郁繼華，楊 萍

（1．甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，甘肅蘭州730070；2．甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，甘肅蘭州730070）

生物肥部分替代化肥對(duì)花椰菜產(chǎn)量、品質(zhì)、光合特性及肥料利用率的影響

李 杰1，賈豪語(yǔ)1，頡建明1*，郁繼華1，楊 萍2

（1．甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，甘肅蘭州730070；2．甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，甘肅蘭州730070）

高原夏季蔬菜生產(chǎn)面臨著化肥過(guò)量使用導(dǎo)致的蔬菜品質(zhì)下降、肥料利用率低和地下水污染等問(wèn)題，通過(guò)研究生物肥部分替代化肥，探討生物肥的增效作用、替代量和肥料利用率，為菜田合理施肥與提高蔬菜品質(zhì)提供科學(xué)依據(jù)。采用隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)，設(shè)不施肥（CK）、100%常規(guī)施肥（100CF）、80%常規(guī)施肥（80CF）、60%常規(guī)施肥（60CF）、100%常規(guī)施肥＋生物肥（100CFB）、80%常規(guī)施肥＋生物肥（80CFB）、60%常規(guī)施肥＋生物肥（60CFB）7個(gè)處理，研究了化肥配施生物肥對(duì)花椰菜產(chǎn)量、品質(zhì)、養(yǎng)分分配、肥料利用率及光合特性的影響。結(jié)果表明，與單施化肥相比，配施生物肥可顯著提高花椰菜花球單重，同時(shí)提高了氮、磷、鉀肥利用率及其吸收量；與100%常規(guī)施肥相比，化肥減施20%配施生物肥提高了花球產(chǎn)量，而化肥減施40%配施生物肥顯著降低了花球產(chǎn)量，化肥減量配施生物肥顯著降低了花球硝酸鹽含量，顯著提高了花球維生素C和可溶性糖含量；以80CFB處理氮肥利用率和功能葉吸氮量最高，100CF處理花球吸氮量最高，易造成硝酸鹽的積累；配施生物肥增加了葉片凈光合速率和氣孔導(dǎo)度，減小了葉片胞間CO2濃度。因此，適當(dāng)減施化肥配施生物肥（80%常規(guī)施肥＋生物肥）在不影響花椰菜產(chǎn)量的同時(shí)，能夠顯著改善花椰菜的品質(zhì)、提高肥料利用率和光合效率。

花椰菜；生物肥；產(chǎn)量；品質(zhì)；光合特性；肥料利用率

花椰菜（Brassica oleracea var．botrytis）是一種低脂肪、高能量并富含多種維生素的短季節(jié)蔬菜，具有抵御癌癥和心臟病的作用［1］，是甘肅地區(qū)夏菜產(chǎn)業(yè)中的主要栽培蔬菜之一。目前蔬菜生產(chǎn)中普遍存在化肥過(guò)量施用，有機(jī)肥使用不足的現(xiàn)象，導(dǎo)致蔬菜體內(nèi)硝酸鹽累積，肥料利用率下降，菜地土壤理化性質(zhì)變差，從而影響蔬菜生長(zhǎng)，降低其產(chǎn)量和品質(zhì)，引起一系列影響生態(tài)環(huán)境和人類(lèi)健康的問(wèn)題［2-3］。研究發(fā)現(xiàn)，生物肥既能培肥改良土壤，又可給作物提供營(yíng)養(yǎng)，在調(diào)控植物生長(zhǎng)和改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)方面具有極其重要的作用［4］。但單施生物肥處理下作物當(dāng)季產(chǎn)量明顯低于化肥處理。因此，從持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展及保護(hù)生態(tài)環(huán)境等方面考慮，生物肥和化肥配施是增加農(nóng)田土壤生產(chǎn)力，維持和提高土壤質(zhì)量的有效途徑，也是目前肥料科學(xué)的研究熱點(diǎn)之一［5］。曹丹等［6］研究表明，生物肥配施無(wú)機(jī)肥顯著增強(qiáng)黃瓜（Cucumissativus）根系活力及養(yǎng)分吸收能力，同時(shí)，也顯著提高了植株葉片葉綠素含量和光合能力。Marcotel等［7］研究發(fā)現(xiàn)，增施生物肥有利于改善土壤理化性質(zhì)，提高土壤微生物數(shù)量和土壤轉(zhuǎn)化酶、磷酸酶、過(guò)氧化物酶和脲酶活性。黃鵬等［8］研究表明，化肥減量配施生物有機(jī)肥處理下玉米（Zea mays）產(chǎn)量與當(dāng)?shù)刈罴咽┓柿刻幚頍o(wú)差異，但顯著提高了肥料的利用率。Chang等［9］研究表明，生物有機(jī)肥能夠提高紅掌（Anthurium andreanum）鮮切花的品質(zhì)，而且可以增加鮮切花的數(shù)量。趙慶雷等［10］采用長(zhǎng)期定位試驗(yàn)結(jié)果表明，化肥基礎(chǔ)上的有機(jī)物循環(huán)利用促進(jìn)了土壤中磷素的活化，改善了磷素肥力水平，對(duì)土壤磷的累積解吸率較單施化肥提高幅度達(dá)72．2%。Milo?evi?等［11］研究表明，化肥和生物肥結(jié)合使用，可以提高杏子（Prunus armeniaca）果實(shí)中次生代謝物質(zhì)，如黃酮素、總酚類(lèi)和抗氧化物。在黃花蒿（Artemisia annua）體內(nèi)次生代謝過(guò)程產(chǎn)生的青蒿酸、去氧青蒿素、青蒿素、總黃酮的含量和累積量均以有機(jī)和無(wú)機(jī)肥配施處理最高，且配施有機(jī)肥顯著提高了黃花蒿的抗瘧藥效［12］。徐國(guó)偉等［13］認(rèn)為秸稈還田及適宜的氮水平可以顯著提高氮素利用率，秸稈還田后產(chǎn)生大量有機(jī)物，根系吸收后產(chǎn)生根際效應(yīng)，調(diào)控水稻（Oryza sativa）的生長(zhǎng)發(fā)育。

以往相關(guān)研究大多關(guān)注單一元素與生物肥組合對(duì)作物生長(zhǎng)的影響，但生物肥與化肥配施對(duì)蔬菜生長(zhǎng)、生理特性的影響報(bào)道較少。本試驗(yàn)選擇甘肅高原夏季蔬菜生產(chǎn)區(qū)，研究單施化肥、化肥減量及配施生物肥對(duì)花椰菜產(chǎn)量、品質(zhì)、光合特性及肥料利用率的影響，探討生物肥替代化肥的適宜替代量和對(duì)花球品質(zhì)方面的改善作用，旨在為該區(qū)域蔬菜合理施肥提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1．1 試驗(yàn)地概況及供試材料

試驗(yàn)于2012年3月在甘肅省榆中縣高原夏菜種植基地進(jìn)行。試驗(yàn)點(diǎn)位于北緯35°53′26″，東經(jīng)104°10′45″，屬于溫帶大陸性半干旱氣候區(qū)。平均海拔1717 m，年平均氣溫6．57℃，年均濕度為65%，無(wú)霜期150 d，年均蒸發(fā)量為1450 mm，年均降水量400 mm。試驗(yàn)田地勢(shì)平坦，肥力中等均勻，土壤類(lèi)型為黃綿土。

試驗(yàn)前0～20 cm土壤的理化性狀：有機(jī)質(zhì)15．03 g／kg，全氮1．2 g／kg，堿解氮31．35 mg／kg，全磷4．6 g／kg，速效磷56．00 mg／kg，全鉀30．5 g／kg，速效鉀174．00 mg／kg，p H值8．03，土壤容重1．13 g／cm3，電導(dǎo)率250μs／cm。

供試蔬菜為花椰菜，品種為“雪潔”，供試的“Bio”生物肥為南京農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院研制、江蘇新天地生物肥料工程中心有限公司生產(chǎn)，用菜籽餅在50℃經(jīng)7 d發(fā)酵而成，有機(jī)質(zhì)含量為44．2%，氨基酸含量為21．9%，每克有效活菌數(shù)在0．5億個(gè)以上，氮、磷、鉀含量分別為1．2%，0．45%和1．0%，具有較好的土壤培肥和抗重茬效果。尿素（N 46%）、過(guò)磷酸鈣（P2O516%）、硫酸鉀（K2O 52%）均為市售。

1．2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，共7個(gè)處理：不施肥（CK）、100%常規(guī)施肥（100CF）、80%常規(guī)施肥（80CF）、60%常規(guī)施肥（60CF）、100%常規(guī)施肥＋生物肥（100CFB）、80%常規(guī)施肥＋生物肥（80CFB）、60%常規(guī)施肥＋生物肥（60CFB），3次重復(fù)，小區(qū)面積為36 m2，各處理施肥量見(jiàn)表1?；ㄒ擞?012年3月初育苗，苗齡42 d，4月23日定植，6月20開(kāi)始采收，7月16日采收結(jié)束。采用一壟雙行壟面覆膜栽培模式，壟寬60 cm，溝寬40 cm，株距40 cm，生物肥、1／3氮肥、磷肥和鉀肥作為底肥一次性施入，1／3氮肥于5月23日（蓮座期）追施，1／3氮肥于6月5日（現(xiàn)蕾初期）施入，追肥采用溝施覆土方式，每次施肥后澆水。其他田間管理措施一致。

1．3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

花球產(chǎn)量按小區(qū)分批收獲累計(jì)計(jì)產(chǎn)；每小區(qū)隨機(jī)選取5株測(cè)定生物產(chǎn)量（鮮重）。采收當(dāng)天每小區(qū)隨機(jī)選取3株，將根、花球和莖葉分開(kāi)，分別在105℃殺青30 min后75℃烘干至恒重，測(cè)定植株全氮含量。成熟期每小區(qū)隨機(jī)取3棵花球，用于硝酸鹽、維生素C和可溶性糖含量測(cè)定。

花椰菜蓮座期每小區(qū)隨機(jī)選取3株，取相同節(jié)位功能葉片，用CIRAS-2型光合儀（PP-Systems公司生產(chǎn)）測(cè)定光合氣體交換參數(shù)：凈光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、胞間CO2濃度（Ci），蒸騰速率（Tr）。

植株全氮采用高氯酸—硫酸消煮、蒸餾法測(cè)定，植株全磷用高氯酸—硫酸消煮、磷鉬藍(lán)比色法測(cè)定，植株全鉀用高氯酸—硫酸消煮、火焰光度計(jì)法測(cè)定［14-15］，抗壞血酸（維生素C）采用2，6-二氯酚靛酚法測(cè)定，可溶性糖采用蒽酮比色法測(cè)定，硝酸鹽采用硝基水楊酸法測(cè)定［16］。

按易瓊等［17］的公式計(jì)算氮（磷，鉀）肥利用率和經(jīng)濟(jì)系數(shù)：

氮（磷，鉀）肥利用率（REN（P，K），%）＝（U1－U0）／F

式中，U1、U0分別為施肥區(qū)與空白區(qū)單位面積作物吸氮（磷、鉀）量，F(xiàn)為氮（磷、鉀）肥投入量。

經(jīng)濟(jì)系數(shù)＝經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量（鮮質(zhì)量）／生物產(chǎn)量（鮮質(zhì)量）×100%

式中，經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量為花球產(chǎn)量，生物產(chǎn)量為植株全部質(zhì)量。

1．4 數(shù)據(jù)處理

用Microsoft Excel 2003軟件處理數(shù)據(jù)和作圖，用SPSS 16．0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析，并運(yùn)用Duncan’s檢驗(yàn)法對(duì)顯著性差異（P＜0．05）進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2．1 生物肥部分替代化肥對(duì)花椰菜單球重及產(chǎn)量的影響

與100CF相比，100CFB、80CFB均能提高花椰菜單球重，而60CFB降低了單球重（表2）。相同化肥水平下，增施生物肥處理的花椰菜單球重均高于單一化肥處理，說(shuō)明增施生物肥能提高花椰菜單球重。以100CFB單球重最大，CK單球重最小。100CFB與80CFB無(wú)顯著性差異。單球重隨化肥用量減小而下降。

100CFB、80CFB的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量均高于100CF，100CF與100CFB差異顯著，與80CFB無(wú)顯著性差異；60CFB經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量顯著低于100CF，說(shuō)明增施750 kg／hm2生物肥的條件下，化肥減少20%不影響花椰菜經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量。同一化肥水平下，增施生物肥后經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量均高于單一化肥處理。生物產(chǎn)量以100CF最大，80CFB次之，兩者無(wú)顯著差異。

就經(jīng)濟(jì)系數(shù)而言，80CFB較100CF高1．14%，增施生物肥較單一化肥經(jīng)濟(jì)系數(shù)平均提高1．29%。說(shuō)明增施生物肥有利于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在花球中的積累。

2．2 生物肥部分替代化肥對(duì)花椰菜花球品質(zhì)的影響

不同處理下花椰菜硝酸鹽含量處于95．00～250．00 mg／kg之間（表3），硝酸鹽含量均未超標(biāo)，符合國(guó)家食用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（GB18406．1-2001）。與100CF相比，80CFB、60CFB均顯著降低了花球中硝酸鹽的含量（P＜0．05），說(shuō)明生物肥可以降低花椰菜花球硝酸鹽含量，有利于提高花球安全品質(zhì)。不同化肥用量下，各處理間硝酸鹽含量差異顯著，且隨化肥用量減少而降低。

CK的維生素C含量最高，其余處理維生素C含量與硝酸鹽的含量變化趨勢(shì)相反，隨化肥用量的減少而增加。80CFB與80CF相比、60CFB與60CF相比，前者維生素C含量均顯著高于后者（P＜0．05），說(shuō)明增施生物肥能夠顯著提高花球中維生素C的含量。

不同施肥處理下，花球中可溶性糖的含量以80CFB最大，較100CF增加了15．97%，且差異顯著。增施生物肥后可提高花球中可溶性糖含量，較單一施用化肥平均增加3．01%。

2．3 生物肥部分替代化肥對(duì)花椰菜氮素吸收、分配以及氮肥利用率的影響

不同施肥處理下花椰菜植株氮肥利用率以80CFB最高，較100CF和80CF分別提高17．81%和17．17%，60CFB較60CF提高11．57%。說(shuō)明增施生物肥有利于提高花椰菜的氮肥利用率（表4）。

配施生物肥后功能葉吸氮量較單一化肥處理平均提高15．32 kg／hm2，100CFB較100CF、80CFB較80CF其功能葉的吸氮量分別提高12．45和35．61 kg／hm2。功能葉氮素分配率以80CFB最大，較100CF提高3．07%。從生物肥對(duì)功能葉氮素分配率來(lái)看，增施生物肥比單一化肥處理平均高1．16%。

增施生物肥花球吸氮量低于單施化肥，增施生物肥減少了氮素在花球中積累?；ㄒ烁奈恳?0CF最大，較80CFB提高0．11 kg／hm2。從不同器官氮素吸收的分配率來(lái)看，均以功能葉分配率最高，花球次之，根系分配率最小。

2．4 生物肥部分替代化肥對(duì)花椰菜磷素吸收、分配以及磷肥利用率的影響

表5表明，不同施肥處理下，花椰菜植株磷肥利用率以60CFB最高，100CF最低。100CFB、80CFB、60CFB分別較100CF、80CF、60CF提高9．07%，6．41%和5．33%。同一化肥施用水平下，增施生物肥的植株磷肥利用率均高于單一施用化肥。

各處理功能葉吸磷量以80CFB最大，CK最小。100CFB處理功能葉的吸磷量與100CF處理無(wú)顯著差異；60CFB處理功能葉的吸磷量與60CF處理無(wú)顯著差異；80CFB處理功能葉的吸磷量顯著高于80CF處理。表明增施生物肥可提高花椰菜功能葉吸磷量?；ㄇ蛑形琢恳?0CF最高，CK最低，100CF與100CFB、60CF與60CFB的花球吸磷量無(wú)顯著差異，80CF的花球吸磷量顯著高于80CFB。不同施肥處理下，花椰菜根系吸磷量以100CF最高，CK最小。

2．5 生物肥部分替代化肥對(duì)花椰菜鉀素吸收、分配以及鉀肥利用率的影響

表6表明，不同施肥處理下，花椰菜植株鉀肥利用率以60CFB最大，100CF最小。100CFB較100CF、80CFB較80CF及60CFB較60CF的鉀肥利用率分別提高7．13%，19．60%和15．64%。同一化肥水平下，增施生物肥的鉀肥利用率均高于單一施用化肥處理。

100CFB與100CF、80CFB與80CF及60CFB與60CF相比，植株功能葉吸鉀量有所提高，差異不顯著。60CFB花球吸鉀量顯著高于60CF，100CFB花球吸鉀量顯著高于100CF，80CFB花球吸鉀量與80CF無(wú)顯著差異。植株根吸鉀量以60CFB最高，CK最低，100CBF根吸鉀量顯著高于100CF，80CFB根吸鉀量與80CF及60CFB根吸鉀量與60CF均無(wú)顯著差異。從各器官吸鉀量分配率來(lái)看，均以功能葉中吸鉀量最高，花球次之，根系最少。

2．6 生物肥部分替代化肥對(duì)花椰菜葉片光合參數(shù)的影響

不同施肥量對(duì)花椰菜的凈光合速率（Pn）影響較大，隨著化肥施用量的減少，花椰菜葉片的Pn逐漸降低（表7）。在同一化肥水平下，增施生物肥均可提高葉片凈光合速率（Pn），但差異不顯著，所有處理中CK的Pn最小。80 CFB處理花椰菜葉片的氣孔導(dǎo)度（Gs）顯著高于其他處理。在同一化肥水平下，配施生物肥處理的Gs均高于單一化肥處理。60CF的胞間CO2濃度（Ci）顯著高于100CF和CK，但與其他處理差異不顯著。隨著化肥施用量的減少蒸騰速率（Tr）降低，60CFB和80CFB的Tr分別顯著高于60CF和80CF。

3 討論

西北高原夏菜是利用西北高原夏季涼爽、日照充足、晝夜溫差大等氣候特點(diǎn)，在高海拔地區(qū)生產(chǎn)的富含維生素C、蛋白質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的高品質(zhì)蔬菜［18］。菜農(nóng)為了單純提高產(chǎn)量過(guò)多的施入化肥，導(dǎo)致高原夏季蔬菜品質(zhì)下降、肥料利用率下降、地下水污染等問(wèn)題日益突出。尋找各種途徑來(lái)減少化肥用量，在不影響產(chǎn)量的情況下改善蔬菜品質(zhì)，提高肥料利用率具有重要意義。

研究表明［6，8，19］，生物肥本身不僅具有改良土壤和抗板結(jié)作用，而且能夠提高養(yǎng)分利用率、提高作物產(chǎn)量、改善產(chǎn)品品質(zhì)。本試驗(yàn)中，80%常規(guī)施肥＋生物肥處理顯著增加了花椰菜單球重，60%常規(guī)施肥＋生物肥顯著降低了花椰菜的單球重，說(shuō)明生物肥能替代20%的化肥不會(huì)引起其單球重的降低；如果化肥減量超過(guò)20%，750 kg／hm2生物肥則不能與100%常規(guī)施肥單球重持平反而會(huì)減小單球重。增施生物肥后，經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量平均增加2．26%，但生物產(chǎn)量有所下降，經(jīng)濟(jì)系數(shù)增加了1．14%，即提高了有機(jī)物轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的能力。表明生物肥能夠增加花椰菜花球產(chǎn)量和單球重，增大經(jīng)濟(jì)系數(shù)，同時(shí)減緩對(duì)土壤生態(tài)環(huán)境的負(fù)面效應(yīng)。

化肥減量配施生物肥能顯著降低花球中硝酸鹽的含量，化肥減量幅度越大，其硝酸鹽含量越小，并且化肥減量20%與生物肥配施比當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥處理硝酸鹽含量降低49．87%，說(shuō)明增施生物肥可有效降低花椰菜花球中硝酸鹽的積累，提高花球的食用安全性，這與前人在花椰菜［20］、白菜（Brassica pekinensis）［21］上的研究結(jié)果一致。施肥量越小，維生素C含量越高，并且配施生物肥顯著高于單一施用化肥，研究還發(fā)現(xiàn)花球中維生素C含量與硝酸鹽含量變化趨勢(shì)相反，主要原因是維生素C可以阻止硝酸鹽還原為亞硝酸鹽并抑制胺與亞硝酸鹽的結(jié)合［22］。施肥過(guò)多過(guò)少均會(huì)降低花球中可溶性糖的含量，80%常規(guī)施肥＋生物肥處理其可溶性糖含量最高，且顯著高于100%當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥處理，說(shuō)明增施生物肥能有效調(diào)節(jié)植株?duì)I養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)，同時(shí)合理的氮素營(yíng)養(yǎng)促進(jìn)了花球中氨基酸和糖的形成，有利于特征芳香物質(zhì)的合成，提高了花球的風(fēng)味品質(zhì)。

花椰菜根、葉、花球3個(gè)不同器官中，氮、磷、鉀的分配和吸收因施肥量而異［23］。高志紅等［24］在缺少氮素的情況下研究發(fā)現(xiàn)，木薯（Manihot esculenta）葉片中的氮會(huì)向根部輸送。易瓊等［17］和王道中等［25］分別對(duì)小麥（Triticum sativum）和水稻在氮素減量條件下研究發(fā)現(xiàn)，植株、籽粒中氮的吸收減小，增加了氮肥農(nóng)學(xué)利用率和磷肥利用率。湯宏等［26］在辣椒（Capsicum annuum）上的研究發(fā)現(xiàn)，有機(jī)無(wú)機(jī)肥配合施用下氮、磷、鉀的吸收量和利用率均高于習(xí)慣施肥和純化肥處理。本試驗(yàn)中，在同一化肥水平下，配施生物肥的氮、磷、鉀肥利用率均高于單一化肥處理，且以80%常規(guī)施肥＋生物肥的肥料利用率最高，同時(shí)其功能葉吸氮量、吸磷量和吸鉀量相對(duì)較高，說(shuō)明生物肥主要依靠含有的微生物及其分泌物與作物根際環(huán)境之間的聯(lián)系影響作物對(duì)養(yǎng)分的吸收，促進(jìn)花椰菜對(duì)氮、磷、鉀的吸收利用［27］。而花球吸氮量以100%常規(guī)施肥和80%常規(guī)施肥相對(duì)較高，引起這一結(jié)果的原因可能是過(guò)量的化肥使氮素向花球轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致花球中氮素含量過(guò)高，引起硝酸鹽的積累，增施生物肥后這一現(xiàn)象有所緩解，進(jìn)而改善了產(chǎn)品品質(zhì)。配施生物肥后，功能葉和花球吸磷量、吸鉀量高于單一化肥處理，說(shuō)明配施生物肥有助于植株對(duì)磷和鉀的吸收，化肥減少的越多，生物肥的效果越明顯，但當(dāng)化肥施用量減少40%時(shí)，磷、鉀養(yǎng)分難以滿(mǎn)足植株對(duì)磷鉀的吸收量。鄭少玲等［28］研究表明，施用生物肥較不施肥顯著增強(qiáng)了芥藍(lán)（Brassica alboglabra）地上部氮磷鉀的積累，且隨著生物肥用量的增多積累量越高。本試驗(yàn)中，花椰菜地下部（根）吸氮量最小，且以單一施用化肥相對(duì)較高，主要原因是化肥配施生物肥增加了土壤微生物的數(shù)量并供給其所需碳源，土壤微生物吸收充足的碳源和氮源后與作物根際環(huán)境相互協(xié)調(diào)，促進(jìn)根系向地上部運(yùn)輸?shù)獱I(yíng)養(yǎng)，孟琳等［5］和朱菜紅等［29］報(bào)道也證實(shí)了這一結(jié)論。

合理的氮、磷、鉀營(yíng)養(yǎng)在一定程度上可以改善植物的水分狀況，提高滲透調(diào)節(jié)和氣孔導(dǎo)度，從而提高光合效率，然而過(guò)量的氮、磷、鉀水平會(huì)導(dǎo)致光合能力下降［30］。本試驗(yàn)中，配施生物肥顯著提高了花椰菜的光合速率，其原因是施用生物肥環(huán)境下，土壤釋放的CO2相對(duì)較多，相對(duì)較高的CO2環(huán)境有利于植物提高光合速率；同時(shí)配施生物肥后氣孔導(dǎo)度均有所升高，說(shuō)明化肥減量可以促進(jìn)葉片氣孔導(dǎo)度的增加；配施生物肥對(duì)光合作用有著進(jìn)一步的促進(jìn)效果，表現(xiàn)在氣孔開(kāi)度和光合速率升高，可能原因是化肥配施生物肥有利于維持較高的氣孔開(kāi)度，CO2容易進(jìn)入葉肉細(xì)胞，從而保證了光合底物CO2的充足供應(yīng)。化肥減量40%配施生物肥（60CFB）與100%常規(guī)施肥（100CF）相比，花椰菜葉片的氣孔導(dǎo)度降低，配施生物肥對(duì)光合作用無(wú)顯著影響，說(shuō)明化肥減量過(guò)多時(shí)，抑制了氣孔的開(kāi)放，造成胞間CO2濃度減小，光合速率降低。造成植物光合作用下降的自身因素可以分為氣孔因素和非氣孔因素，如果光合速率和氣孔導(dǎo)度變化與胞間CO2濃度變化的趨勢(shì)相反，則說(shuō)明光合速率下降是受非氣孔因素限制［31-32］。本研究中，光合速率和氣孔導(dǎo)度變化與胞間CO2濃度變化趨勢(shì)相反，說(shuō)明花椰菜光合速率下降并不是由氣孔導(dǎo)度下降使CO2供應(yīng)減少所致，而是由非氣孔因素阻礙了CO2的利用，造成CO2的積累。因此，生物肥處理顯著增大花椰菜光合速率的原因可能是由于生物肥處理降低了非氣孔因素對(duì)光合作用的限制。

4 結(jié)論

化肥減量20%，配施生物肥可顯著增加花椰菜單球重，提高了花球品質(zhì)；化肥減量40%，配施生物肥顯著降低花球產(chǎn)量。750 kg／hm2生物肥可替代20%的常規(guī)施肥量，即化肥施用量：N 278．40 kg／hm2、P2O5204．00 kg／hm2、K2O 74．88 kg／hm2配施生物肥可顯著降低花球中硝酸鹽含量，提高維生素C、可溶糖含量以及氮、磷、鉀肥的利用率，且增強(qiáng)了葉片凈光合速率。

Reference：

［1］ Selim E M，Mosa A A．Fertigation of humic substances improves yield and quality of broccoli and nutrient retention in a sandy soil．Journal of Soil Science and Plant Nutrition，2012，175：273-281．

［2］ Bai M J，Xu D，Zhang S H，et al．Spatial-temporal distribution characteristics of water-nitrogen and performance evaluation for basin irrigation with conventional fertilization and fertigation methods．Agricultural Water Management，2013，126：75-84．

［3］ Mahanta D，Bhattacharyya R，Gopinath K A，et al．Influence of farmyard manure application and mineral fertilization on yield sustainability，carbon sequestration potential and soil property of gardenpea-french bean cropping system in the Indian Himalayas．Scientia Horticulturae，2013，164：414-427．

［4］ Duan R，Tang Y F，Wen J，et al．Effect of reducing fertilizer application on crop yield and nitrogen and phosphorus loss in runoff from embankment upland in Dongting Lake Region．Chinese Journal of Eco-Agriculture，2013，21（5）：536-543．

［5］ Meng L，Zhang X L，Jiang X F，et al．Effects of partial mineral nitrogen substitution by organic fertilizer nitrogen on the yields of rice grains and their proper substitution rate．Scientia Agricultura Sinica，2009，42（2）：532-542．

［6］ Cao D，Zong L G，Xiao J，et al．Effects of bio-fertilizer on organically cultured cucumber growth and soil biological characteristics．Chinese Journal of Applied Ecology，2010，21（10）：2587-2592．

［7］ Marcotel I，Hernandez T，Garcia C，et al．Influence of one or two successive annual applications of organic fertilisers on the enzyme activity of a soil under barley cultivation．Bioresource Technology，2011，79：147-154．

［8］ Huang P，He T，Du J．Effect on water，fertilizer and light use efficiency of maize under biological bacterial fertilizer and chemical fertilizer reduction．Chinese Agricultural Science Bulletin，2011，27（3）：76-79．

［9］ Chang K H，Wu R Y，Chuang K C，et al．Effects of chemical and organic fertilizers on the growth，flower quality and nutrient uptake of Anthurium andreanum，cultivated for cut flower production．Scientia Horticulturae，2010，125：434-441．

［10］ Zhao Q L，Wu X，Yuan S J，et al．A study on the dynamics of phosphorus adsorption and desorption characteristics of paddy soil with longterm fertilization．Acta Prataculturae Sinica，2014，23（1）：113-122．

［11］ Milo?evi?T，Milo?evi?N，Gli?i?I，et al．Fertilization effect on trees and fruits characteristics and leaf nutrient status of apricots which are grown at Cacak region（Serbia）．Scientia Horticulturae，2013，164：112-123．

［12］ Luo S Q，Shi A D，Yuan L，et al．Changes in antimalarial compounds and antioxidation activities of Artemisia annua in response to fertilization．Acta Prataculturae Sinica，2014，23（1）：339-345．

［13］ Xu G W，Li S，Zhao Y F，et al．Effect of straw returning and nitrogen fertilizer application on root secretion and nitrogen utilization of rice．Acta Prataculturae Sinica，2014，23（2）：140-146．

［14］ Bao S D．Soil and Agrochemical Analysis［M］．Beijing：China Agriculture Press，2000．

［15］ He L Y，Liang H D．The research of HClO4-H2SO4digestion plants to prevent nitrogen loss．Chinese Journal of Analytical Chemistry，1992，20（11）：1277-1250．

［16］ Zou Q．Guidance of Plant Physiology Experiments［M］．Beijing：China Agriculture Press，2000．

［17］ Yi Q，Zhang X Z，He P，et al．Effects of reducing N application on crop N uptake，utilization，and soil N balance in rice-wheat rotation system．Plant Nutrition and Fertilizer Science，2010，16（5）：1069-1077．

［18］ Liu Z F，Zhang G B，Yu J H，et al．Effects of different nitrogen forms and their ratios on broccoli yield，quality，and nutrient absorption．Chinese Journal of Applied Ecology，2013，24（7）：1923-1930．

［19］ Wang B Q，Yin N W，Zheng M H，et al．Effects of reduction of chemical fertilizer and organic manure supplement on vegetables yield and quality．Chinese Agricultural Science Bulletin，2012，28（1）：242-247．

［20］ Villeneuve S，Coulombe J，Bélec C，et al．A comparison of sap nitrate test and chlorophyll meter for nitrogen status diagnosis in broccoli（Brassica oleracea L．var．italica）．Acta Horticulturae，2002，571：171-177．

［21］ Westerveld S M，Mc Keown A W，Mc Donald A R，et al．Chlorophyll and nitrate meters as nitrogen monitoring tools for selected vegetables in southern Ontario．Acta Horticulturae，2003，627：259-266．

［22］ Wang Q，Jiang L N，F(xiàn)u J R，et al．Effects of form，rate and time of N fertilizer application on yield and nitrate content of greengrocery．Plant Nutrition and Fertilizer Science，2008，14（1）：126-131．

［23］ Zhu L X，Bi J J，Wang J H，et al．Effects of mixture of controlled-release urea and conventional urea on the yield and nitrogen use efficiency of Chrysanthemum morifolium．Acta Horticulturae Sinica，2013，40（4）：782-790．

［24］ Gao Z H，Chen X Y，Lin C H，et al．Effect of fertilizer application rates on cassava N，P，K accumulations and allocation and yield in Sloping Lands of North Guangdong．Scientia Agricultura Sinica，2011，44（8）：1637-1645．

［25］ Wang D Z，Zhang C J，Guo X S．Effects of lower fertilizer on rice growth and nitrogen use efficiency．Chinese Journal of Soil Science，2012，43（1）：161-165．

［26］ Tang H，Zhang Y Z，Hou J Q，et al．Study on characteristics of growth and development and nutrients’uptake of summer hot pepper under different fertilization amendments．Chinese Journal of Soil Science，2012，43（4）：891-895．

［27］ Zhang J E，Gao A X，Xu H Q，et al．Effects of maize／peanut intercropping on rhizosphere soil microbes and nutrient contents．Chinese Journal of Applied Ecology，2009，20（7）：1597-1602．

［28］ Zheng S L，Chen Q X，Mei F X，et al．Effect of bio-organic fertilizer on brassica alboglabra growth and soil N，P，K content．Journal of South China Agricultural University，2007，28（3）：15-19．

［29］ Zhu C H，Dong C X，Shen Q R，et al．Microbial mechanism on enhancement of inorganic fertilizer-N use efficiency for combined use of inorganic and organic fertilizers．Plant Nutrition and Fertilizer Science，2010，16（2）：282-288．

［30］ Wang X J，Jia Z K，Liang L Y，et al．Effects of organic fertilizer application rate on leaf photosynthetic characteristics and grain yield of dry and maize．Chinese Journal of Applied Ecology，2012，23（2）：419-425．

［31］ Winter K，Schramm M J．Analysis of stomatal and nonstomatal components in the environmental control of CO2exchanges in leaves of Welwitschia mirabilis．Plant Physiology，1986，82：173-178．

［32］ Farquhar G D，Sharkey T D．Stomatal conductance and photosynthesis．Annual Review of Plant Physiology，1982，33：317-345．

［4］ 段然，湯月豐，文炯，等．減量施肥對(duì)湖垸旱地作物產(chǎn)量及氮磷徑流損失的影響．中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2013，21（5）：536-543．

［5］ 孟琳，張小莉，蔣小芳，等．有機(jī)肥料氮替代部分化肥氮對(duì)稻谷產(chǎn)量的影響及替代率．中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，42（2）：532-542．

［6］ 曹丹，宗良綱，肖峻，等．生物肥對(duì)有機(jī)黃瓜生長(zhǎng)及土壤生物學(xué)特性的影響．應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2010，21（10）：2587-2592．

［8］ 黃鵬，何甜，杜娟．配施生物菌肥及化肥減量對(duì)玉米水肥及光能利用效率的影響．中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2011，27（3）：76-79．

［10］ 趙慶雷，吳修，袁守江，等．長(zhǎng)期不同施肥模式下稻田土壤磷吸附與解吸的動(dòng)態(tài)研究．草業(yè)學(xué)報(bào)，2014，23（1）：113-122．

［12］ 羅世瓊，石安東，袁玲，等．黃花蒿抗瘧相關(guān)成分及抗氧化活性對(duì)施肥方式的響應(yīng)．草業(yè)學(xué)報(bào)，2014，23（1）：339-345．

［13］ 徐國(guó)偉，李帥，趙永芳，等．秸稈還田與施氮對(duì)水稻根系分泌物及氮素利用的影響研究．草業(yè)學(xué)報(bào)，2014，23（2）：140-146．

［14］ 鮑士旦．土壤農(nóng)化分析［M］．北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2000．

［15］ 賀立源，梁華東．高氯酸－硫酸消化植物樣品防止氮素?fù)p失的研究．分析化學(xué)，1992，20（11）：1277-1280．

［16］ 鄒琦．植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)［M］．北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2000．

［17］ 易瓊，張秀芝，何萍，等．氮肥減施對(duì)稻-麥輪作體系作物氮素吸收、利用和土壤氮素平衡的影響．植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2010，16（5）：1069-1077．

［18］ 劉趙帆，張國(guó)斌，郁繼華，等．氮肥形態(tài)及配比對(duì)花椰菜產(chǎn)量、品質(zhì)和養(yǎng)分吸收的影響．應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2013，24（7）：1923-1930．

［19］ 王冰清，尹能文，鄭棉海，等．化肥減量配施有機(jī)肥對(duì)蔬菜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響．中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2012，28（1）：242-247．

［22］ 王強(qiáng)，姜麗娜，符建榮，等．氮素形態(tài)、用量及施用時(shí)期對(duì)小青菜產(chǎn)量和硝酸鹽含量的影響．植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2008，14（1）：126-131．

［23］ 祝麗香，畢建杰，王建華，等．控釋尿素與尿素配施對(duì)杭白菊產(chǎn)量和氮肥利用率的影響．園藝學(xué)報(bào)，2013，40（4）：782-790．

［24］ 高志紅，陳曉遠(yuǎn)，林昌華，等．不同施肥水平對(duì)木薯氮磷鉀養(yǎng)分積累、分配及其產(chǎn)量的影響．中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，44（8）：1637-1645．

［25］ 王道中，張成軍，郭熙盛．減量施肥對(duì)水稻生長(zhǎng)及氮素利用率的影響．土壤通報(bào)，2012，43（1）：161-165．

［26］ 湯宏，張楊珠，侯金權(quán)，等．不同施肥條件下夏季辣椒的生長(zhǎng)發(fā)育與養(yǎng)分吸收規(guī)律研究．土壤通報(bào)，2012，43（4）：891-895．

［27］ 章家恩，高愛(ài)霞，徐華勤，等．玉米／花生間作對(duì)土壤微生物和土壤養(yǎng)分狀況的影響．應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2009，20（7）：1597-1602．

［28］ 鄭少玲，陳瓊賢，梅鳳嫻，等．生物有機(jī)肥對(duì)芥藍(lán)生長(zhǎng)及土壤中氮、磷、鉀含量的影響．華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，28（3）：15-19．

［29］ 朱菜紅，董彩霞，沈其榮，等．配施有機(jī)肥提高化肥氮利用效率的微生物作用機(jī)制研究．植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2010，16（2）：282-288．

［30］ 王曉娟，賈志寬，梁連友，等．不同有機(jī)肥量對(duì)旱地玉米光合特性和產(chǎn)量的影響．應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2012，23（2）：419-425．

Effects of partial substitution of mineral fertilizer by bio-fertilizer on yield，quality，photosynthesis and fertilizer utilization rate in broccoli

LI Jie1，JIA Haoyu1，XIE Jianming1*，YU Jihua1，YANG Ping2
1.College of Horticulture，Gansu Agricultural University，Lanzhou 730070，China；2.College of Agronomy，Gansu Agricultural University，Lanzhou 730070，China

The over-use of inorganic fertilizer in summer vegetable production leads to diminished vegetable quality，nutrient use inefficiency and groundwater pollution．It is not known whether the combined application of bio-fertilizer with mineral fertilizer can improve quality and yield．A field experiment with broccoli（Brassica oleracea var．botrytis）has been under taken to investigate the effects of different combinations on quality，yield，nitrogen，phosphorus and potassium distribution rates，fertilizer utilization rate and photosynthesis．Three different rates（60%，80%and 100%）of the conventional doses of nitrogen，phosphorus and potassium fertilizers（CF）were combined with bio-fertilizer（CK）in 6 treatments as follows：60%CF without bio-fertilizer（60CF），60%CF with bio-fertilizer（60CFB），80%CF without bio-fertilizer（80CF），80%CF with bio-fertilizer（80CFB），100%CF without bio-fertilizer（100CF）and 100%CF with bio-fertilizer（100CFB）．These treatments were applied to the crop in a randomized complete block design with three replicates．The head weight of broccoli with bio-fertilizer treatments significantly increased compared to that of sole mineral fertilizer treatments．The bio-fertilizer treatments’utilization rates and uptake of nitrogen，phosphorus and potassium were also higher．Compared with 100CF，the yield under 80CFB increased，whereas the yield under 60CFB decreased．Compared with 100CF treatment，the nitrate content in the broccoli head decreased significantly，while the vitamin C and soluble sugar contents significantly increased under lower CF and bio-fertilizer treatments．Nitrogen uptake was highest in the functional leaf of broccoli with 80CFB and in the head of broccoli with 100CF．Under the treatments with bio-fertilizer，the photosynthetic rate and stomatal conductance increased，whereas intercellular CO2leaf concentrations reduced．These results demonstrated that the 750 kg／ha bio-fertilizer combined with 80%conventional mineral fertilizer can improve broccoli head quality，fertilizer utilization rate and photosynthesis．

broccoli（Brassica oleracea var．botrytis）；bio-fertilizer；yield；quality；photosynthesis；fertilizer utilization rate

10．11686／cyxb20150107 http：／／cyxb．lzu．edu．cn

李杰，賈豪語(yǔ)，頡建明，郁繼華，楊萍．生物肥部分替代化肥對(duì)花椰菜產(chǎn)量、品質(zhì)、光合特性及肥料利用率的影響．草業(yè)學(xué)報(bào)，2015，24（1）：47-55．

Li J，Jia H Y，Xie J M，Yu J H，Yang P．Effects of partial substitution of mineral fertilizer by bio-fertilizer on yield，quality，photosynthesis and fertilizer utilization rate in broccoli．Acta Prataculturae Sinica，2015，24（1）：47-55．

2014-06-16；改回日期：2014-07-11

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系專(zhuān)項(xiàng)資金（CARS-25-C-07）和甘肅省高等學(xué)校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)項(xiàng)目資助。

李杰（1987-），男，甘肅甘谷人，在讀博士。E-mail：gsau23＠126．com

*通訊作者Corresponding author．E-mail：xiejianming＠gsau．edu．cn