摘 要：研究化肥減量配施有機肥和微生物菌劑對娃娃菜生長、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，為麥后復種娃娃菜科學施肥提供依據(jù)。以娃娃菜品種春玉黃為試驗材料，設置常規(guī)施肥、化肥減量增施不同比例有機肥和微生物菌劑等7個處理，測定娃娃菜株高、地上部和地下部干鮮質(zhì)量、鮮菜產(chǎn)量、凈菜產(chǎn)量、凈菜率以及維生素Ｃ、可溶性總糖、礦物質(zhì)元素含量等指標，研究不同處理對麥后復種娃娃菜生長、生物產(chǎn)量和經(jīng)濟產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明，化肥減施并增施有機肥能顯著提高娃娃菜植株的株高、地上部和地下部干鮮質(zhì)量、鮮菜產(chǎn)量和凈菜產(chǎn)量；適量減少化肥并配施有機肥和微生物菌劑可以促進娃娃菜生長并獲得高產(chǎn)，同時能顯著提高娃娃菜維生素Ｃ、可溶性總糖、可溶性固形物和Ca、Fe、Zn礦物質(zhì)元素的含量，提升娃娃菜的品質(zhì)和營養(yǎng)價值。化肥減施配施有機肥和微生物菌劑各處理均可以提高娃娃菜的品質(zhì)和產(chǎn)量，其中以JF4處理（化肥減施40%+增施有機肥7500 kg·hm-2+微生物菌劑75 kg·hm-2）效果最佳，可作為該區(qū)域麥后復種娃娃菜的優(yōu)化施肥方案。

關(guān)鍵詞：化肥減量配施；麥后復種；娃娃菜；產(chǎn)量；品質(zhì)

中圖分類號：S634.1 文獻標志碼：A 文章編號：1673-2871（2024）10-132-09

收稿日期：2024-07-28；修回日期：2024-08-20

基金項目：河西走廊中西部增碳培肥產(chǎn)能提升多樣化種植技術(shù)模式集成與示范（2022YFD1900204）

作者簡介：夏成明，男，助理研究員，研究方向為作物多樣性與可持續(xù)農(nóng)業(yè)。E-mail：616565621@qq.com

通信作者：于若飛，男，助理研究員，研究方向為作物多樣化種植與智慧農(nóng)業(yè)。E-mail：268128818@qq.com

Effects of reducing chemical fertilizer application combined with organic fertilizer and microbial inoculant on yield and quality of post-wheat cropping baby cabbage

XIA Chengming， SHI Jiali， MA Dong， YU Ruofei

（Jiuquan Institute of Agricultural Sciences Research， Jiuquan 735000， Gansu， China）

Abstract： In order to establish a foundation for scientific fertilization in the post-wheat cultivation of Chinese cabbage（Brassica rapa var. chinensis）， this experiment studied the effects of reducing chemical fertilizer in combination with organic fertilizer and microbial inoculant on the growth， yield， and quality of baby Chinese cabbage. The Chunyu Huang variety of baby Chinese cabbage served as the experimental material. Seven treatments were set up， including conventional fertilization， reducing chemical fertilizer mixed with increasing organic fertilizer， and microbial inoculant. The plant height， dry and flesh mass of aboveground and underground plant parts， flesh vegetable yield， net vegetable yield， netvegetable rate， as well as the concentration of vitamin C， total soluble sugar， and various mineral elements were measured. The results showed that reducing fertilizer application and increasing organic fertilizer could significantly increase plant height， dry and fresh mass of aboveground and underground parts， fresh vegetable yield and net vegetable yield of baby cabbage plants. Appropriate reduction of chemical fertilizer combined with organic fertilizer and microbial agent could promote the growth and high yield of baby cabbage， and significantly increase the content of vitamin C， soluble total sugar， soluble solid， as well as Ca， Fe and Zn mineral elements in baby cabbage， which improved its quality and nutritional value. The quality and yield of baby cabbage were improved by chemical fertilizer reduction combined with organic fertilizer and microbial microbial agent， among which JF4 treatment （chemical fertilizer reduction by 40%+organic fertilizer increase by 7500 kg·hm-2+microbial microbial agent 75 kg·hm-2） had the best effect， which could be used as an optimal fertilization scheme for multiple planting baby cabbage after wheat in this region.

Key words： Reduceing chemical fertilizer application; Post-wheat cropping; Baby cabbage; Yield; Quality

娃娃菜（Brassica rapa subsp. pekinensis）是十字花科蕓薹屬白菜亞種的一種袖珍型小株白菜[1]，營養(yǎng)豐富，富含多種礦物質(zhì)和膳食纖維[2]，有較強的抗寒冷特性并且易于貯存運輸，具有較高的食用價值和經(jīng)濟效益。近年來，娃娃菜已經(jīng)成為甘肅省河西灌區(qū)高原夏菜主要種植作物中的一員。酒泉市地屬河西走廊西部綠洲灌區(qū)，屬典型的一年一熟有余、兩熟不足區(qū)，春小麥7月中旬收獲至初霜日，有70 d生長日數(shù)，≥10 ℃積溫1500 ℃左右，且60%的降水分布在8－10月，光熱資源基本滿足一茬作物的生長。麥后復種娃娃菜是該區(qū)域的高效種植類型之一，不僅能增加種植收益，提高光照、熱量和土地等資源的利用效率，還能延長耕地的綠色植被覆蓋期，有助于緩解水土流失問題[3-4]?；蔬^量施用可能引發(fā)一系列問題，如土壤中的有機物減少、土壤板結(jié)，進而削弱其自我調(diào)節(jié)的能力；同時也會對蔬菜的質(zhì)量與產(chǎn)出產(chǎn)生負面效應，甚至可能會帶來嚴重的環(huán)境破壞及經(jīng)濟損失[5]。因此，尋求科學合理的化肥配施方案在提升蔬菜產(chǎn)量與品質(zhì)、保護耕地環(huán)境和增加當?shù)剞r(nóng)民經(jīng)濟收益等方面具有重要意義。研究表明，有機肥具有更為穩(wěn)定的肥力效果，與微生物菌劑替代一部分化學肥料，能改良土壤，促進作物生長，提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)和產(chǎn)值[6-8]；增施有機肥和微生物菌劑，可提高作物根系活力，提高植株對養(yǎng)分的吸收能力[9-11]。適度減施化肥可維持葉菜產(chǎn)量、效益和品質(zhì)，提高氮磷鉀利用率，減少養(yǎng)分殘留[12-13]；化肥減施配施生物有機肥可以促進蔬菜養(yǎng)分合理分配和吸收積累，提質(zhì)增產(chǎn)效果顯著[14-15]。施用微生物菌劑可以提高商品白菜的凈菜率和維生素C含量，同時降低植株中氮素的濃度，提高作物的品質(zhì)[16]。總之，化肥減量配施有機肥、微生物菌劑均可提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)，但關(guān)于化肥減量配施有機肥和微生物菌劑對麥后復種娃娃菜影響的研究鮮見報道。筆者以娃娃菜春玉黃作為研究對象，研究化肥減量增施有機肥和微生物菌劑對娃娃菜生長、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，以期為確定適宜的肥料用量，促進該地區(qū)娃娃菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2023年7－11月在甘肅省酒泉市盛利農(nóng)業(yè)專業(yè)合作社進行，該合作社位于肅州區(qū)上壩鎮(zhèn)上壩村的千畝高原夏菜示范基地，平均氣溫7.3 °C，全年平均降水量85 mm，年蒸發(fā)量2418 mm，無霜期145 d，供試土壤類型屬于沙壤土，0～20 cm耕層土壤理化性質(zhì)詳見表1。

1.2 材料

供試娃娃菜品種為春玉黃，由北京華耐農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司提供。供試肥料：尿素[N含量（w，后同）46.0%]、磷酸二銨（N含量18.0%、P2O5含量46.0%）、硫酸鉀（K2O含量50.0%）、商品有機肥[（N+P2O5+K2O）含量≥5%，有機質(zhì)含量≥45%]由重慶市阿陀利生態(tài)農(nóng)業(yè)有限責任公司提供，微生物菌劑（有效活菌數(shù)≥2.0億孢子·g-1）由山東愛福地生物股份有限公司提供，中量元素水溶肥（Ca含量≥5%，Mg含量≥5%）和微量元素水溶肥（Fe含量≥2%，Mn含量≥2%，Cu含量≥2%，Zn含量≥2%，B含量≥2%）由沈陽中科新型肥料有限公司提供。

1.3 試驗設計

試驗共設7個處理，分別是常規(guī)施肥（CF），常規(guī)施肥+有機肥（ZF1），常規(guī)施肥+有機肥+微生物菌劑（ZF2），化肥減量10%+有機肥+微生物菌劑（JF1），化肥減量20%+有機肥+微生物菌劑（JF2），化肥減量30%+有機肥+微生物菌劑（JF3），化肥減量40%+有機肥+微生物菌劑（JF4）；以常規(guī)施肥有機肥用量1500 kg·hm-2為基準，每減少化肥純量養(yǎng)分的10%，有機肥施用量為常規(guī)施肥處理有機肥用量的1倍+1500 kg·hm-2，以此類推。試驗中商品有機肥用量根據(jù)化肥用量的變化進行相應調(diào)整，在化肥減量的處理組中，通過增加商品有機肥的施用量來補充因化肥減量可能導致的養(yǎng)分缺口，從而確保作物所需的養(yǎng)分供應。此外，不同的有機肥用量設置有助于探索有機肥與化肥的最佳配比，從而優(yōu)化施肥策略，提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)，同時減少對環(huán)境的負面影響。各處理中量元素水溶肥30 kg·hm-2、微量元素水溶肥6 kg·hm-2，各處理的肥料配施情況詳見表2。

小區(qū)面積91.8 m2（18 m×5.1 m），株行距30 cm×30 cm，每個處理3次重復，共21個小區(qū)，采用隨機區(qū)組排列。2023年7月5日播種育苗，8月6日移苗定植，10月20日采收。7月20日春小麥收獲后，氮肥的15%、磷肥和鉀肥的30%、中微量元素水溶肥、有機肥和微生物菌劑全部作為基肥，整地時施入，剩余85%氮肥、70%的磷肥和鉀肥分別在娃娃菜蓮座期（50%）、結(jié)球初期（30%）和結(jié)球中期（20%）分3次追施[17-18]，各處理除施肥量不同外，其他管理措施相同。

1.4 項目測定

娃娃菜收獲時，每個小區(qū)避開邊緣效應隨機連續(xù)取10株，測定其株高、葉展幅、生物產(chǎn)量和經(jīng)濟產(chǎn)量[19]。株高指娃娃菜從根基部到植株最高點的垂直距離，使用測量尺測量10株娃娃菜的株高，取平均值；葉展幅指娃娃菜葉片在自然狀態(tài)下的最大展開寬度，使用測量尺測量10株娃娃菜兩側(cè)最遠葉片之間的距離，取平均值；生物產(chǎn)量指娃娃菜整個植株的總質(zhì)量，包括所有葉片、莖和根的質(zhì)量，將10株娃娃菜清除泥土后稱質(zhì)量，計算平均生物產(chǎn)量，然后推算出1 hm2的生物產(chǎn)量；經(jīng)濟產(chǎn)量指娃娃菜可以銷售部分的質(zhì)量，對每株娃娃菜剝?nèi)ネ獠咳~片后稱量菜心質(zhì)量，計算平均經(jīng)濟產(chǎn)量，然后推算出1 hm2的經(jīng)濟產(chǎn)量；凈菜率指娃娃菜的經(jīng)濟產(chǎn)量占生物產(chǎn)量的百分比。

另外，選取5個娃娃菜葉球，用刀沿中軸一分為二，一半鮮菜樣采用2，6-二氯靛酚滴定法測定維生素C含量[20]，采用銅還原碘量法測定可溶性總糖含量[21]，采用折射儀法測定可溶性固形物含量[22]，采用高效液相色譜法測定有機酸含量[23]，采用非酶重量法測定粗纖維含量[24]，采用紫外分光光度法測定硝酸鹽含量[25]；一半鮮菜烘干后，采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（ICP-OES）測定娃娃菜礦物質(zhì)元素Fe、Zn、Mg和Ca含量[26]。分別在娃娃菜播種前和收獲后，在各處理相對應的小區(qū)，取0～20 cm層的土壤樣品測定土壤養(yǎng)分含量，包括pH以及有機質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、有效磷和速效鉀含量[27-33]。

1.5 數(shù)據(jù)分析

基于Excel 2010進行數(shù)據(jù)初步統(tǒng)計分析，采用SPSS 22.0進行方差分析（p＜0.05），采用OriginPro 2022軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對娃娃菜生長的影響

從圖1可以看出，除ZF1處理外，其他處理均不同程度地提高了娃娃菜的株高和葉展幅，其中JF4處理的株高和葉展幅與CF相比，分別顯著提高了28.42%和40.88%?？梢娫诔Ｒ?guī)施肥的情況下，同時增施有機肥+微生物菌劑可以提高娃娃菜株高和葉展幅。在減少化肥施用量的情況下，增施有機肥+微生物菌劑，娃娃菜株高和葉展幅增加效果更為顯著，其中減肥40%+增施有機肥7500 kg·hm-2+微生物菌劑75 kg·hm-2促進娃娃菜生長效果最好。

2.2 不同施肥處理對娃娃菜干鮮質(zhì)量的影響

由圖2可知，與CF相比，JF4處理的地上部鮮質(zhì)量顯著增加62.72%，地下部鮮質(zhì)量顯著增加52.12%，地上部干質(zhì)量顯著增加46.00%，地下部干質(zhì)量顯著增加53.05%。與常規(guī)施肥相比，增施有機肥和微生物菌劑能提高娃娃菜植株地上部和地下部的干鮮質(zhì)量，但增施有機肥和微生物菌劑，同時減少常規(guī)施肥量，娃娃菜植株地上部與地下部增長效果更顯著。

2.3 不同施肥處理對娃娃菜產(chǎn)量的影響

由圖3可知，與CF相比，JF4處理的鮮菜產(chǎn)量顯著提高62.72%，凈菜產(chǎn)量顯著提高90.74%。JF4、JF3、JF2、JF1、ZF2和ZF1處理的凈菜產(chǎn)量均顯著高于CF，JF3、JF2、JF1、ZF2和ZF1之間無顯著差異，JF4處理的凈菜率高達65.39%，顯著高于其他處理。與常規(guī)施肥相比，增施有機肥和微生物菌劑可顯著提高娃娃菜的鮮菜產(chǎn)量和凈菜產(chǎn)量，增施生物菌劑（ZF2）比單一的增施有機肥（ZF1），鮮菜產(chǎn)量和凈菜產(chǎn)量分別增加了9.90和5.78 t·hm-2，但二者差異不顯著。增施有機肥，減少化肥施用量的4個處理，隨著化肥施用量的減少、有機肥施用量的增加，鮮菜產(chǎn)量和凈菜產(chǎn)量的變化并非單純呈上升趨勢，JF1處理的鮮菜產(chǎn)量高于JF2和JF3處理，而JF2處理的凈菜產(chǎn)量高于JF3處理，這表明鮮菜和凈菜的產(chǎn)量在不同處理間有所波動，并沒有隨著有機肥施用量的增加或化肥施用量的減少而持續(xù)上升，但JF4處理（減肥40%+增施有機肥7500 kg·hm-2+微生物菌劑75 kg·hm-2）的凈菜產(chǎn)量和凈菜率均顯著高于其他處理，表明該處理對提高凈菜產(chǎn)量和凈菜率的效果最好。

2.4 不同施肥處理對娃娃菜品質(zhì)的影響

由圖4可知，ZF1和ZF2處理的維生素Ｃ含量相較于CF分別增加3.19%和17.45%。化肥減量配施有機肥+微生物菌劑可以顯著提高娃娃菜維生素Ｃ含量，其中JF4處理的維生素Ｃ含量最高，顯著高于其他處理，較CF顯著提高了33.58%。

以常規(guī)施肥為基礎增施有機肥和微生物菌劑均可提高娃娃菜可溶性總糖和可溶性固形物含量。減少化肥施用量、增施有機肥+微生物菌劑的4個處理，可溶性總糖和可溶性固形物含量顯著增加，其中JF4處理的含量最高，分別比CF顯著增加25.93%和18.12%。

不同施肥處理的有機酸含量與CF無顯著差異。隨著有機肥和微生物菌劑施用量的增加，不同處理的粗纖維含量呈下降趨勢，與CF相比，均顯著減少，其中JF4處理的粗纖維含量顯著減少33.58%。與常規(guī)施肥相比，增施有機肥+微生物菌劑顯著降低了娃娃菜硝酸鹽含量。與ZF2處理相比，隨著化肥施用量的減少，有機肥施用量的增加，JF1、JF2、JF3和JF4硝酸鹽的含量呈下降趨勢，分別顯著降低7.52%、19.59%、21.16%和30.72%，在化肥減施處理中以JF4處理降低硝酸鹽含量的效果最好。

2.5 不同施肥處理對娃娃菜礦質(zhì)元素含量的影響

由圖5可知，以常規(guī)施肥為基礎，增施有機肥娃娃菜中Ca含量較CF顯著提高，化肥減量配施有機肥+微生物菌劑處理的Fe、Zn和Ca含量較CF顯著提高，其中JF4處理對礦物質(zhì)元素含量的提升效果最顯著，與CF相比，JF4處理的Fe、Zn、Mg、Ca含量分別顯著提高23.96%、114.39%、25.68%、23.96%。

2.6 不同施肥處理的娃娃菜生長、產(chǎn)量及品質(zhì)指標的PCA和聚類分析

基于主成分分析（PCA）對測定的娃娃菜各項指標進行綜合評價（圖6），結(jié)果表明，前兩個主成分累積貢獻率為78.7%，其中PC1貢獻率高達66.1%，PC2貢獻率為12.6%，表明這兩個指標可以充分反映原始數(shù)據(jù)的大部分信息。PC1和PC2的特征值分別是9.249和1.765，在PC1中，維生素Ｃ含量、Fe含量、Zn含量、Ca含量、Mg含量、可溶性固形物含量、可溶性總糖含量、鮮菜產(chǎn)量和凈菜產(chǎn)量的荷載值較高；在PC2中，荷載值較高的指標是株高、葉展幅、有機酸和硝酸鹽含量。

采用熱圖作為聚類分析的表現(xiàn)形式，對娃娃菜產(chǎn)量和生長、品質(zhì)等指標進行分析（圖7），發(fā)現(xiàn)其結(jié)果與主成分分析一致，7個施肥處理聚為3類：CF和ZF1處理聚為第1類，硝酸鹽、有機酸和粗纖維含量較高；ZF2、JF1、JF2和JF3處理聚為第2類，鮮菜產(chǎn)量和葉展幅值相對較高，其他指標均處于中間值；JF4處理聚為第3類，維生素Ｃ、可溶性總糖、可溶性固形物和礦質(zhì)元素含量及產(chǎn)量均較高。綜上分析，JF4處理優(yōu)于其他處理。

3 討論與結(jié)論

化肥具有肥效快、易被作物吸收的特點，有機肥肥效緩慢持久，長期施用可以提高土壤質(zhì)量，但不能及時滿足作物關(guān)鍵期的養(yǎng)分需求，微生物菌劑可以將土壤中的多種難以被作物吸收的無效養(yǎng)分分解成為易吸收的有效養(yǎng)分，從而提高土壤有機質(zhì)含量和養(yǎng)分利用效率?；蕼p量并增施有機肥和微生物菌劑，在微生物活動和有機物轉(zhuǎn)化過程中產(chǎn)生的有機酸可促進難溶性養(yǎng)分釋放和作物生長、提高作物產(chǎn)量、改善作物品質(zhì)[12，34]。本研究表明，與常規(guī)施肥相比，增施有機肥和微生物菌劑可顯著提高娃娃菜的鮮菜產(chǎn)量和凈菜產(chǎn)量，增施微生物菌劑比單一的增施有機肥，鮮菜產(chǎn)量和凈菜產(chǎn)量分別增加了9.90和5.78 t·hm-2。隨著化肥施用量的減少、有機肥施用量的增加，鮮菜產(chǎn)量和凈菜產(chǎn)量的變化并非單純呈上升趨勢，鮮菜和凈菜的產(chǎn)量在JF1、JF2和JF3處理之間有所波動，并沒有隨著有機肥施用量的增加或化肥施用量的減少而持續(xù)上升，JF4處理的鮮菜產(chǎn)量、凈菜產(chǎn)量和凈菜率均高于其他處理，顯著高于CF和ZF1處理，這與李其勇等[14]的研究結(jié)果相似。與常規(guī)施肥相比，增施有機肥+微生物菌劑顯著降低了娃娃菜硝酸鹽含量，與李永勝等[12-13]的研究結(jié)果一致。與ZF2處理相比，JF1、JF2、JF3和JF4硝酸鹽的含量分別降低7.52%、19.59%、21.16%和30.72%，在化肥減施處理中以JF4處理降低硝酸鹽含量的效果最好。施用有機肥可提高作物維生素C、可溶性固形物和可溶性糖含量[35-36]，化肥減施+增施有機肥可以促進蔬菜對礦物質(zhì)元素的吸收[37]，顯著提高娃娃菜可溶性糖、膳食纖維及維生素含量[38]，程彥第等[39]、馮海萍等[40]的研究也表現(xiàn)了類似的結(jié)果。在本研究中，常規(guī)施肥增施有機肥處理娃娃菜維生素Ｃ含量較常規(guī)施肥提高3.19%～17.45%，但增施有機肥+微生物菌劑可以顯著提高娃娃菜維生素Ｃ含量，JF4處理的維生素Ｃ含量較CF顯著提高了33.58%，與劉紅波等[16]的研究結(jié)果一致。本研究也表明，化肥減量處理配施有機肥和微生物菌劑顯著提高了娃娃菜可溶性總糖、可溶性固形物和礦物質(zhì)元素（Fe、Zn和Ca）的含量，其中JF4處理的含量均表現(xiàn)最高；但不同處理間有機酸含量無顯著差異，而粗纖維含量呈下降趨勢，與CF相比，JF4處理的娃娃菜粗纖維含量顯著降低33.58%。有機肥替代50%無機肥能夠在保證糧食產(chǎn)量的同時提高土壤肥力[41]，而等比例氮、磷、鉀養(yǎng)分條件下有機肥替代化肥≤50%的比例有利于提高作物產(chǎn)量和獲得較高的經(jīng)濟效益[42-43]，本研究結(jié)果也表明了相似的趨勢，化肥減量配施有機肥和微生物菌劑顯著提高娃娃菜生物產(chǎn)量和經(jīng)濟產(chǎn)量，尤其是JF4處理的凈菜產(chǎn)量和凈菜率均顯著高于其他處理。

綜上所述，化肥減施配施有機肥和微生物菌劑可提高娃娃菜的品質(zhì)和產(chǎn)量，主成分分析及聚類分析也表明，以JF4處理（化肥減施40%+增施有機肥7500 kg·hm-2+微生物菌劑75 kg·hm-2）的效果最好，可作為本地區(qū)麥后復種娃娃菜的肥料配施模式，從而提高娃娃菜種植效益。

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