王亞晨 蔣芳玲 唐靜

摘要：以白菜品種青藍為試材，以常規(guī)氮肥施用量的50%為對照，設(shè)置申祗、養(yǎng)耘牌和時科竹炭3種土壤調(diào)理劑3種不同施用量的處理，探討氮肥減量施用條件下配施不同土壤調(diào)理劑對白菜生長、產(chǎn)量、品質(zhì)和經(jīng)濟效益的影響。結(jié)果表明，時科竹炭土壤調(diào)理劑處理可增加植株株高，申祗土壤調(diào)理劑處理可增加葉寬，2個處理均可增加植株地上部鮮質(zhì)量，3種土壤調(diào)理劑處理均可顯著增加白菜產(chǎn)量，其中時科竹炭土壤調(diào)理劑和養(yǎng)耘牌土壤調(diào)理劑可顯著增加其經(jīng)濟效益。配施3種土壤調(diào)理劑可增加白菜可溶性糖含量，減少硝酸鹽含量，改善其營養(yǎng)和安全品質(zhì)。綜合分析，以施用純氮90 kg/hm2+時科竹炭土壤調(diào)理劑600 kg/hm2處理的產(chǎn)量和經(jīng)濟效益最好，品質(zhì)較佳。

關(guān)鍵詞：氮肥減施;土壤調(diào)理劑;白菜;產(chǎn)量;品質(zhì);經(jīng)濟效益

中圖分類號： S143.1;S634.06 ?文獻標志碼： A ?文章編號：1002-1302（2019）17-0132-06

白菜（Brassica campestris ssp.chinensis Makino）俗稱青菜、小白菜、油菜（北方），具有營養(yǎng)豐富、生長快速、適應(yīng)性廣、消費需求大等特點。在長江流域有“三天不吃青，肚里冒火星”的俗語，說明其在蔬菜周年供應(yīng)中具有重要地位[1-2]。但蔬菜屬于喜氮肥作物，尤其是葉類蔬菜，易富集硝酸鹽[3]。白菜作為一種主要的葉菜，也易富集硝酸鹽。因此，氮肥減量施用技術(shù)在白菜栽培中顯得尤為重要。

化肥是蔬菜優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)。據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織統(tǒng)計，化肥對世界農(nóng)作物的增產(chǎn)貢獻率在60%以上，我國化肥對糧食增產(chǎn)貢獻率也高達40%。然而，為追求高產(chǎn)，我國化學肥料過量施用嚴重。據(jù)黃紹文等統(tǒng)計，我國主要設(shè)施蔬菜氮肥施用總量是推薦量的1.9倍，主要露地蔬菜氮肥施用總量是推薦量的2.7倍[4]?；蔬^量施用導(dǎo)致土壤有機質(zhì)含量降低、速效養(yǎng)分大量富集、次生鹽漬化、蔬菜可食部分和地下水硝酸鹽超標等一系列較為嚴重的問題，嚴重制約著我國蔬菜產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[5-7]。

土壤調(diào)理劑是氮肥減施增效的主要技術(shù)之一，可以改善土壤狀況、提高土壤肥力，從而為作物創(chuàng)造良好的生長環(huán)境、提高產(chǎn)量。目前，在蔬菜生產(chǎn)上施用土壤調(diào)理劑增產(chǎn)的研究已有報道[8-9]。但關(guān)于土壤調(diào)理劑配合氮肥減施對白菜產(chǎn)量和品質(zhì)影響的研究還少見報道。本試驗根據(jù)前期研究結(jié)果[10]，在常規(guī)施氮量基礎(chǔ)上，減少50%的施氮量（折合純氮施用量為90 kg/hm2，對照），配合施用3種不同調(diào)理劑，明確氮肥減施條件下，土壤調(diào)理劑對白菜生長、產(chǎn)量、品質(zhì)及經(jīng)濟效益的影響，篩選出減氮保產(chǎn)、提質(zhì)增效的土壤調(diào)理劑種類和施用量，為土壤調(diào)理劑在白菜減氮栽培上的應(yīng)用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2016年11—12月在南京農(nóng)業(yè)大學昆山蔬菜產(chǎn)業(yè)研究院（江蘇省昆山市玉山鎮(zhèn)姜巷村）進行。試驗所用白菜品種為青藍，種子由南京農(nóng)業(yè)大學園藝學院白菜系統(tǒng)生物學實驗室提供。該品種耐寒性強，適宜春秋栽培。

供試土壤調(diào)理劑有3種：申祗土壤調(diào)理劑（A），廣東省臺山市申祗農(nóng)業(yè)科技有限公司生產(chǎn)，主要成分為陽起石、華乳石、杏仁、乳香、松香、方解石、漢白玉、麥飯石、桃花石、地榆、芥末、胡椒及其他有機物;（2）養(yǎng)耘牌土壤調(diào)理劑（B），河北中瑞農(nóng)業(yè)科技有限公司生產(chǎn)，主要成分為有效硅（SiO2≥25.0%）、有效鉀（K2O≥4.0%）、氧化鈣（CaO≥300%）、有效鎂（MgO≥6.0%），水分（H2O≥3.0%），pH值9.5～11.5;（3）時科竹炭土壤調(diào)理劑（C），時科生物科技（上海）有限公司生產(chǎn)，主要成分包括有效活菌數(shù)（≥0.2億CFU/g）、有機質(zhì)（≥45%）、生物炭（≥35%）、鈣（≥3.3%）、鎂（≥3.5%）、硅（≥2.6%）、鋅（≥2.3%）。

1.2 試驗設(shè)計

試驗設(shè)10個處理。根據(jù)前期研究結(jié)果，以氮肥減施50%（折合純氮施用量為90 kg/hm2）為對照（CK），3種土壤調(diào)理劑均在對照施肥量的基礎(chǔ)上配施。試驗處理分別為：（1）對照（CK），折合施用純氮90 kg/hm2，不施入土壤調(diào)理劑;（2）施用3 000 kg/hm2申祗土壤調(diào)理劑（A3000）;（3）施用4 500 kg/hm2申祗土壤調(diào)理劑（A4500）;（4）施用 6 000 kg/hm2 申祗土壤調(diào)理劑（A6000）;（5）施用300 kg/hm2養(yǎng)耘牌土壤調(diào)理劑（B300）;（6）施用450 kg/hm2養(yǎng)耘牌土壤調(diào)理劑（B450）;（7）施用600 kg/hm2養(yǎng)耘牌土壤調(diào)理劑（B600）;（8）施用300 kg/hm2時科竹炭土壤調(diào)理劑（C300）;（9）施用450 kg/hm2時科竹炭土壤調(diào)理劑（C450）;（10）600 kg/hm2 時科竹炭土壤調(diào)理劑（C600）。除氮肥外，每個處理均施用鉀肥（折合K2O 45 kg/hm2）、磷肥（折合P2O5 45 kg/hm2）。每個處理設(shè)3次重復(fù)，完全隨機區(qū)組排列。所有肥料以及土壤調(diào)理劑均作為基肥一次性撒施在試驗小區(qū)。小區(qū)長4.0 m，寬1.3 m，面積為5.2 m2。采用畦栽，溝寬為0.4 m，溝深為0.3 m，保護行寬為1.0 m。小區(qū)用種量為 6 g/個。

試驗在四連棟大棚中進行，連棟大棚長為50 m，寬為 32 m，頂高為4.0 m，頂部覆蓋塑料薄膜避雨，四周加蓋25目防蟲網(wǎng)防蟲，前茬作物為白菜。采用機械翻耕土壤、開溝和做畦。

在播種前，試驗小區(qū)按照“S”形取0～20 cm土壤，供試土壤基本理化性質(zhì)為pH值5.8，有機質(zhì)含量2.57%，速效磷（P2O5）含量255.71 mg/kg，速效鉀（K2O）含量7.79 mg/kg，堿解氮含量1.19 mg/kg。

1.3 測定指標及方法

1.3.1 植株生長指標測定 當植株展開6～7張葉片時，每個小區(qū)選取10株生長一致的健康植株，用于測定白菜植株生長指標，結(jié)果取平均值。

植株生長指標主要按常規(guī)方法測定株高、下胚軸粗、地上部鮮質(zhì)量、地下部鮮質(zhì)量。將稱過鮮質(zhì)量的各部分材料放入牛皮紙袋里，置于電熱鼓風干燥箱，在105 ℃下殺青30 min，然后調(diào)節(jié)溫度至80 ℃，繼續(xù)烘干至恒質(zhì)量并稱量。將稱質(zhì)量后的地上部分干樣磨成粉末，過篩后保存，用以測定可溶性糖含量及礦質(zhì)元素含量。

1.3.2 生理指標測定 當植株完全展開4～5張葉片時，每個小區(qū)隨機選取5株生長一致的健康植株，取第3～4張展開葉測定以下生理指標。

葉綠素含量參照李合生的方法[11]測定;超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）、抗壞血酸過氧化物酶活性（APX）、谷胱甘肽還原酶（GR）活性均參照曹建康等的方法[12]測定。

1.3.3 品質(zhì)指標測定 當植株完全展開5～6張葉片時，在每個小區(qū)隨機選取5株生長一致的健康植株，取第3～5張完全展開葉進行以下品質(zhì)指標測定。

可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍G-250染色法[12]測定;維生素C含量采用2，6-二氯靛酚法測定[13]測定;有機酸含量采用滴定法[14]測定;硝酸鹽含量采用水楊酸硝化法[15]測定;可溶性糖含量采用蒽酮比色法[11]測定。

1.3.4 礦質(zhì)元素含量 全氮含量測定采用H2SO4-H2O2消化法，定容后用全自動流動分析儀測定;全磷含量測定方法如下：樣品加入HNO3后置于Ethos T微波消解系統(tǒng)（Milestone，意大利）消煮，消煮完畢后定容，利用Optima 2100DV電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（Perkin Elmer公司，美國）測定樣品全磷含量[16];全鉀、全鈣、全鎂和全鈉含量的測定參照全磷測定方法。

1.3.5 產(chǎn)量及經(jīng)濟效益分析 （1）產(chǎn)量的測定。當植株完全展開6～7張葉片時，在每個小區(qū)隨機選取植株生長密度、高度一致的地塊（面積S=0.5 m2），將選取地塊上的植株采收后在電子天平上稱質(zhì)量，折算為產(chǎn)量。（2）經(jīng)濟效益分析。土壤調(diào)理劑及白菜產(chǎn)品的價格均按批發(fā)價計算。申祗土壤調(diào)理劑價格為7.6元/kg，養(yǎng)耘牌土壤調(diào)理劑價格為1.6元/kg，時科竹炭土壤調(diào)理劑價格為3.8元/kg。

總產(chǎn)值=產(chǎn)量×單價;經(jīng)濟效益=總產(chǎn)值-生產(chǎn)成本;生產(chǎn)成本=無機肥料成本+人工成本+用地成本+土壤調(diào)理劑成本。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2016和SPSS Statistics 17.0軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析，使用Duncans新復(fù)極差法進行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮肥減施條件下配施土壤調(diào)理劑對白菜植株生長的影響

氮肥減量條件下配施土壤調(diào)理劑可促進白菜生長（表1）。C450、C600對株高促進明顯，處理后株高分別達到 16.76、16.75 cm，而CK僅為15.61 cm;A6000處理可顯著增加葉寬，處理下最大葉寬為5.24 cm，顯著大于CK、A4500、C300、C450、C600;A3000、A6000、C600對地上部鮮質(zhì)量有顯著促進作用，其中以A3000和C600較高，單株質(zhì)量分別達到12.50、12.83 g，顯著高于CK（10.22 g）和C300（9.73 g）處理;C600處理下植株的地上部干質(zhì)量為0.65 g，顯著高于CK、A4500及C300處理。各處理間下胚軸粗、最大葉長、地下部鮮質(zhì)量和干質(zhì)量與CK差異不顯著（表1）。

2.2 氮肥減施條件下配施土壤調(diào)理劑對白菜光合色素含量的影響

氮肥減施條件下配施土壤調(diào)理劑對白菜光合色素含量的影響見表2。CK的葉綠素a含量為0.635 mg/g，顯著低于添加土壤調(diào)理劑的處理，而各土壤調(diào)理劑處理間葉綠素a含量無顯著差異;各處理的葉綠素b和類胡蘿卜素含量與CK無顯著差異;總?cè)~綠素含量以處理B300、B600、C300較高，顯著高于CK。

2.3 氮肥減施條件下配施土壤調(diào)理劑對白菜礦質(zhì)元素含量的影響

土壤調(diào)理劑對白菜中礦質(zhì)元素的積累有一定影響（表3）。添加土壤調(diào)理劑的植株全氮含量均顯著高于CK，其中以B600和C600較高;同種土壤調(diào)理劑處理相比，植株中全氮含量隨調(diào)理劑施用量增加而增加。全鉀含量以A6000、B300、B600、C600較高，其余處理與CK無顯著差異，其中A6000最高，為50.42 g/kg（DW）。全鈉含量較高的依次為C450>B300>B600>A6000，同種調(diào)理劑不同用量之間的全鈉含量差異不顯著。添加土壤調(diào)理劑處理的全磷、全鈣及全鎂含量與CK沒有顯著差異。

2.4 氮肥減施條件下配施土壤調(diào)理劑對白菜抗氧化酶活性的影響

減氮條件下配施土壤調(diào)理劑對白菜植株的抗氧化酶活性影響不大（表4）。在不同土壤調(diào)理劑處理下，植株的SOD活性、POD活性與CK相比沒有顯著差異。B300、C300、C450、C600處理的CAT活性顯著高于CK。A4500、B300、C450的APX活性顯著低于CK，其他處理間沒有顯著差異。與CK相比，A3000、B450的GR活性顯著下降。

2.5 氮肥減施條件下配施土壤調(diào)理劑對白菜品質(zhì)的影響

施用土壤調(diào)理劑可以不同程度地改善白菜的品質(zhì)（表5）。與對照相比，C450、A6000、B600、C600的可溶性糖含量均顯著升高;可溶性蛋白含量以C600、C450較高，其他處理與對照無顯著差異;B600、C300、C450、C600的維生素C含量顯著低于CK，其余處理間無顯著差異;有機酸含量以C300、C450、C600顯著低于對照，但B450顯著高于對照，其余處理與對照間無顯著差異;各調(diào)理劑處理的白菜硝酸鹽含量均顯著低于CK，并且在可食用限量標準（≤3 100 mg/kg，F(xiàn)W）[17]以下。

2.6 氮肥減施條件下配施土壤調(diào)理劑對白菜產(chǎn)量的影響及經(jīng)濟效益分析

與CK相比，配施土壤調(diào)理劑的白菜產(chǎn)量均顯著增加了（表6）。3種調(diào)理劑中，以時科竹炭土壤調(diào)理劑（C處理）增產(chǎn)效果最顯著，其中以C600效果最好，比CK增產(chǎn) 17.78%。養(yǎng)耘牌土壤調(diào)理劑（B處理）中，B600產(chǎn)量最高，與CK相比增產(chǎn)7.79%，顯著高于B300，但與B450差異不顯著。申祗土壤調(diào)理劑（A處理）增產(chǎn)效果幅度較小，但均顯著高于CK，3個處理（A3000、A4500和A6000）之間沒有顯著差異。

土壤調(diào)理劑配施能提高產(chǎn)量，但也會產(chǎn)生額外的生產(chǎn)成本。為了明確土壤調(diào)理劑施用的成本和效益情況，筆者進行了效益分析。本試驗所在地昆山市城區(qū)農(nóng)副產(chǎn)品實業(yè)有限公司全年用地成本45 000元/hm2，全年用水成本9 000元/hm2，耕地成本750元/hm2，人工成本50元/d，種子成本 150元/hm2，50 kg尿素成本110元，50 kg過磷酸鈣成本 90元，10 g硫酸鉀成本55元，申祗土壤調(diào)理劑7.6元/kg，養(yǎng)耘牌土壤調(diào)理劑1.8元/kg，時科土壤調(diào)理劑3.8元/kg。

經(jīng)濟效益分析（表6）表明，因施用土壤調(diào)理劑而產(chǎn)生的生產(chǎn)成本依次為A6000>A4500>A3000>C600>C450>C300>B600>B450>B300>CK，各調(diào)理劑處理產(chǎn)生的經(jīng)濟效益由高到低為C600>C450>B600>B450>B300>C300>CK>A3000>A4500>A6000。在減氮條件下配施時科土壤調(diào)理劑（C）和養(yǎng)耘牌土壤調(diào)理劑（B），其經(jīng)濟效益與CK相比均有增加，其中以C600處理的效益最高，為 186 663.00元/hm2，比CK增加了30 856.50元/hm2;以C300最低，僅比CK增加了7 504.20元/hm2。A3000、A4500、A6000處理的經(jīng)濟效益比CK還低，分別低14 635.80、27 236.25、35 034.45元/hm2。

3 討論

化肥的過量施用對作物生長及品質(zhì)造成的不良影響日益加劇，造成土壤退化和食品安全問題，但氮肥減量施用易導(dǎo)致作物產(chǎn)量下降，如何達到氮肥減施增效是推進氮肥減量施用的關(guān)鍵。土壤調(diào)理劑在改良土壤、提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)方面能起到重要作用[18]，但土壤調(diào)理劑種類繁多且不斷更新。不同作物中，在氮肥減量施用基礎(chǔ)上篩選適宜土壤調(diào)理劑種類和施用量進行配施對作物減氮增效和安全生產(chǎn)有重要指導(dǎo)意義。筆者前期研究表明，減氮50%（折合純氮施用量為 90 kg/hm2）對白菜產(chǎn)量品質(zhì)影響不顯著，本研究在減氮50%基礎(chǔ)上，添加3種土壤調(diào)理劑，研究氮肥減量條件下配施土壤調(diào)理劑對白菜生長、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響。

研究發(fā)現(xiàn)，申祗、養(yǎng)耘和時科竹炭3種土壤調(diào)理劑均可顯著增加白菜產(chǎn)量，其中以時科竹炭土壤調(diào)理劑（600 kg/hm2）增產(chǎn)效果最好，產(chǎn)量達到60 963.75 kg/hm2，比較對照產(chǎn)量增加17.78%。這可能是因為時科土壤調(diào)理劑中同時包含生物菌肥、有機質(zhì)、生物炭和中微量元素，對土壤和植株有綜合的促進作用，而另2種土壤調(diào)理劑組成不夠全面。申袛土壤調(diào)理劑主要為多種礦物質(zhì)及植物成分合成（芥末和胡椒），養(yǎng)耘牌土壤僅添加了大量元素鉀及中微量元素。研究認為，生物菌肥可通過固定和分解營養(yǎng)元素為蔬菜提供生長發(fā)育必需的多種營養(yǎng)成分，同時微生物的代謝可改善土壤理化性質(zhì)，殺滅有害細菌，為蔬菜生長創(chuàng)造良好的條件，因此可提高其產(chǎn)量[19-20]。中微量元素在提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)方面也起一定作用，烏學敏研究發(fā)現(xiàn)，鋅、硼、鉬、硫肥的處理均起到了增產(chǎn)的作用[21];王秀娟等研究發(fā)現(xiàn)，中微量元素中以鎂肥和鈣肥的增產(chǎn)效果最好[22]。鈣可促進光合產(chǎn)物的運轉(zhuǎn)、碳水化合物和蛋白質(zhì)的合成[21]。錳和鋅均是葉綠素的組成成分，鋅肥施用可延長光合作用時間[23]、增加植物的光合葉面積，從而增強光合能力，提高產(chǎn)量[24]。而適量的生物碳在提高番茄產(chǎn)量和品質(zhì)方面有一定功效[25]?？梢?，本研究中的時科竹炭土壤調(diào)理劑因同時含有生物菌、中微量元素以及生物碳等，在提高產(chǎn)量上效果最理想，且因為售價適中，經(jīng)濟效益最好。申祗和養(yǎng)耘牌土壤調(diào)理劑也增加了白菜產(chǎn)量，但因申祗土壤調(diào)理劑售價和推薦施用量較高，經(jīng)濟效益反而低于對照。馮映祺等研究發(fā)現(xiàn)，申祗土壤調(diào)理劑可深度調(diào)理土壤環(huán)境結(jié)構(gòu)、活化及補充土壤不足的中量及微量元素、分解土壤金屬殘留、消解硝酸鹽和化學毒素、清除常見病原菌，并可改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)和產(chǎn)量，因此對改良土壤結(jié)構(gòu)和農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展有益[26]。

礦質(zhì)元素是植株生長必需的，光合作用是地球上一切生物直接或間接的能量來源。陳之群等認為，土壤調(diào)理劑配施能提高甘藍的光合能力[27]。本研究中，3種土壤調(diào)理劑處理均顯著增加植株葉綠素a含量，在提高植株光合作用、提高產(chǎn)量方面也有一定功效。葉片的葉綠素含量是一個反映植株光合能力的重要指標[28]，葉綠素的合成需要N和Mg的參與。本研究發(fā)現(xiàn)，3種土壤調(diào)理劑均促進了植株對N的吸收，這與葉綠素含量增加相符。在一定濃度處理下，3種土壤調(diào)理劑均可促進K的吸收。鉀雖不屬于植物組織或化合物的組成部分，但在維持植物生命的所有過程、增加植株抗性中均必不可少，可幫助植物有效利用土壤和肥料中的水分和氮，這與本研究中“植株中氮含量增加的結(jié)論”相符。

蔬菜營養(yǎng)價值高，富含人體正常生長發(fā)育和生理功能所需要的各種營養(yǎng)物質(zhì)[29-31]，給人體提供了各種必需的氨基酸、蛋白質(zhì)、維生素C和纖維素。但是蔬菜喜硝態(tài)氮，且極易積累硝酸鹽。人體攝取的硝酸鹽81.2%來自于蔬菜[17]。廉曉娟等對芹菜番茄2茬作物研究發(fā)現(xiàn)，施用土壤調(diào)理劑使番茄的維生素C含量升高，硝酸鹽含量和總酸度降低[32]。在本研究中，3種調(diào)理劑處理的植株的硝酸鹽含量均極顯著降低，表明土壤調(diào)理劑有利于改善蔬菜作物的安全品質(zhì)，提高產(chǎn)品安全性。這也與李育鵬等在雍菜上的研究結(jié)果[8]類似。本試驗中，土壤調(diào)理劑處理后可溶性糖含量也增加了，這與鉀含量增加相符，鉀可以促進碳水化合物的代謝和淀粉的合成、解體、轉(zhuǎn)移，因此促進了可溶性糖含量增加。但本研究中部分土壤調(diào)理劑配施后，維生素C含量下降，有機酸含量上升，這可能是由于處理時間及濃度不當引起的。氮肥減施條件下配施土壤調(diào)理劑對白菜抗氧化系統(tǒng)影響不大，僅CAT活性稍有增強，部分APX及GR活性反而減弱，可能是因為生長環(huán)境條件較好，未受到脅迫，因此抗氧化系統(tǒng)保持在相對穩(wěn)定水平。