炭基肥與化肥配施對生菜產量與品質的影響

徐孟澤，梁敏，李苗苗，高亮，謝發萍，王宜倫

（河南農業大學資源與環境學院，鄭州 450002）

0 引言

生菜是菊科萵苣屬一年生或二年生蔬菜[1]，因適宜生食而得名，含有豐富的蛋白質、糖類、脂肪、維生素B1、維生素B2、維生素C、維生素E和鈣、磷、鐵等礦質營養，質地脆嫩，口感鮮嫩清香[2-3]，是人們喜愛的蔬菜之一。化肥在農業生產中發揮著重要作用。為了保持和提高產量和經濟效益，許多蔬菜栽培地區長期大量單施化肥，引發蔬菜硝酸鹽含量超標[4]，導致環境風險日益增大。大量研究表明，化學肥料配施有機肥料對于提高作物產量和品質、培肥地力、促進養分循環以及農業可持續發展起到重要的作用[5-6]，而且有機肥與化肥配施比例不同，其效果也不盡相同，不同土壤不同作物的有機肥與化肥最佳配比值得研究[7-9]。近年來，生物炭(biochar)在增加作物產量及改善作物品質、實現廢棄生物質資源化利用等方面具有多重效益[10-12]，為改良蔬菜品質提供了新思路[13]。生物炭是生物質在缺氧和一定溫度條件下熱裂解形成的富碳產物[14]，而炭基肥是生物炭加工制備成的新型肥料[15]。目前，炭基肥在生菜上應用效果、與化肥的適宜比例還不明確。本文研究炭基肥與化肥不同比例配施對生菜生長發育、生理特性、產量與品質的影響，旨在明確生菜生產中炭基肥與化肥的配比效應，為生菜高產優質科學施肥提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗時間、地點

試驗于2018年5月9日—6月29日在河南農業大學資源與環境學院科研網室進行。供試土壤類型為石灰性褐土，基本理化性質如下：pH 8.08，有機質為18.37 g/kg，堿解氮為60.18 mg/kg，速效磷為9.28 mg/kg，速效鉀為285 mg/kg。

1.2 試驗設計

采用盆栽試驗，共設6個處理。T1為常規化肥（對照）、T2 為常規化肥+低量炭基肥、T3 為常規化肥+中量炭基肥、T4 為常規化肥+高量炭基肥、T5 為化肥減量20%+中量炭基肥、T6 為化肥減量40%+中量炭基肥。每個處理4次重復。

生菜品種為‘意大利四季抗熱耐抽苔生菜’。生菜常規施肥氮磷鉀用量分別為210、84、180 kg/hm2，試驗用氮肥為尿素(N 46%)、磷肥為過磷酸鈣(P2O516%)、鉀肥為氯化鉀(K2O 60%)。低、中、高炭基肥分別為3.75、7.5、15 t/hm2，供試炭基肥由河南惠農土質保育研發有限公司提供，其中有機質（干基）≥45%，總養分(N+P2O5+K2O)≥5%，生物炭≥20%，粗脂肪≥1%，水分≤20%。各處理施肥量見表1。試驗用盆長50 cm、寬20 cm、高16 cm，每盆裝土8 kg。

2018 年5 月9 日將基肥與土壤混勻后裝盆，次日播下生菜種子6 粒，1 周后，選擇長勢均勻的生菜幼苗留于盆內，每盆定植4 株。盆缽初次灌水使土壤含水量為田間最大持水量。此后，用重量法補充水分維持土壤含水率在田間最大持水率的80%～90%。試驗分別于2018 年6 月3 日和2018 年6 月14 日進行2 次追肥，2018年6月29日收獲。

1.3 樣品采集與分析

1.3.1 土壤樣品采集與分析裝盆前與收獲后分別采集土樣，帶回實驗室自然風干，過篩。采用重鉻酸鉀容量法-外加熱法（丘林法）測定土壤有機質，堿解-擴散法測定土壤堿解氮，0.5 mol/L碳酸氫鈉浸提-鉬藍比色法測定土壤有效磷，醋酸銨浸提-火焰光度法測定土壤速效鉀。

1.3.2 葉片光合測定在生菜生長期間，中午12:00 用LI-6400系列光合儀測定生菜的凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)、胞間CO2濃度(Ci)等指標。

1.3.3 葉片SPAD值測定在六葉期及收獲期，測定生菜葉片SPAD值，每盆用日本產的SPAD 502 測定4 株生菜的第3片葉片的中間位置，取平均值。

1.3.4 硝酸還原酶的測定收獲期每盆隨機采取3 株，取第3片心葉剪碎測定硝酸還原酶。

1.3.5 葉片Vc含量測定收獲期每盆隨機采取3株，取第3 片心葉剪碎用2,6-二氯靛酚法測生菜葉片Vc 含量。

1.3.6 硝酸鹽含量的測定收獲期每盆隨機采取3株鮮樣，采用水楊酸比色法測定[16]。

表1 試驗處理施肥量g/盆

1.4 數據處理與統計分析

試驗數據采用Excel 2016和DPS 6.55軟件進行處理和統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同肥料配比對生菜產量的影響

由圖1可知，T4產量最高，為305.74 g/盆，T4較T1顯著提高24.42%，說明炭基肥低量和中量對生菜沒有增產作用，高量施用可以顯著增加生菜產量。T5、T6產量較T3分別減少6.50%、9.40%，化肥減施對生菜產量略有影響，但差異不顯著。T5、T6與T1產量無顯著差異，說明炭基肥可以替代部分化肥，不降低生菜產量。

2.2 不同肥料配比對生菜光合特性的影響

從表2 可以看出，T2、T3、T4 的Pn值較T1 提高了29.33%、32.76%、64.53%，其中T4最高，說明添加炭基肥可以顯著提高生菜凈光合速率。T6 凈光合速率較T3 降低19.42%，顯著降低了生菜凈光合速率，說明化肥和炭基肥合理配施才能提高生菜光能利用率，提高生菜的抗逆性、抗病性及產量。T5、T6較T1提高了生菜凈光合速率但無顯著差異，炭基肥替代部分化肥對生菜光合有促進作用。

2.3 不同肥料配比對生菜SPAD值的影響

由圖2可知，配施中高量炭基肥對生菜SPAD值有顯著提高作用，分別提高7.51%、8.48%，低量炭基肥無影響。由T3與T5、T6可知，化肥減施對生菜SPAD值無顯著影響。T5、T6 較T1 提高了3.40%、3.57%，說明炭基肥可以代替部分化肥提高生菜葉片SPAD 值，維持生菜的基本光合作用，不影響其營養生長。

2.4 不同肥料配比對生菜硝酸還原酶含量的影響

從圖3 可以看出，T4 硝酸還原酶含量最高，為16.37 μg/(g·h)，T2、T3、T4 較T1 增加了11.12%、18.45%、29.58%，說明低、中量炭基肥對生菜NR 含量無顯著影響，高量炭基肥能顯著提高生菜NR 含量。由T3、T5、T6可知化肥減施不降低生菜NR含量。T5、T6較T1提高12.64%、25.88%，表明炭基肥對化肥有部分替代作用，且生菜NR 含量隨著化肥減施量增加而增加。

2.5 不同肥料配比對生菜Vc含量的影響

由圖4可知，施用中高量炭基肥顯著提高生菜Vc含量，低量炭基肥配施無影響，且配施中高量炭基肥與低量炭基肥有顯著差異，高量炭基肥配施時生菜Vc含量最高，為132.00 mg/kg，提高了15.79%。T3與T5、T6相比，化肥減量對生菜Vc 含量有影響，40%化肥減施時生菜Vc含量顯著降低；由T1與T5、T6表現可知，化肥減施條件下配施中量生物炭可以維持生菜的Vc 水平，改善品質。

2.6 不同肥料配比對生菜硝酸鹽含量的影響

由圖5 可知，所有處理中生菜硝酸鹽含量均低于T1，其中T6 效果最顯著。T4 較T1 降低10.88%，說明施用高量炭基肥可以顯著降低生菜硝酸鹽含量。T5、T6較T1顯著降低15.38%、22.38%，說明炭基肥可以替代部分化肥，降低生菜硝酸鹽含量。T5、T6較T3顯著降低12.38%、19.62%，表明化肥減施能顯著減少生菜硝酸鹽含量。

表2 生菜葉片光合特性

3 結論

（1）化肥與高量炭基肥配施具有顯著提高生菜產量，降低生菜葉片硝酸鹽含量的效果，其凈光合速率、Vc和NR也顯著提高。

（2）炭基肥部分替代化肥能夠改善生菜品質，保證產量。（3）生菜生產中化肥適當減量配施高量炭基肥具有較好的產量和品質效應。

4 討論

生物炭具有良好的物理化學性質和養分調控作用，能夠提高作物生產力[17-19]，但其自身礦質養分含量少且不易釋放，由生物炭加工而成的炭基肥受到廣泛關注。有機無機肥料配施是提高生菜產量和品質的有效措施[20]，不同量炭基肥與化肥配施，化肥減量配施炭基肥對于生菜生長發育、產量與品質有較大影響。

光合作用是植物生長發育的基礎，凈光合速率等光合指標對生菜光合利用率有重要影響[21]。本研究結果表明，化肥配施炭基肥可以提高生菜Pn 29.33%～64.53%，SPAD 提高3.19%～8.48%。硝酸還原酶是硝酸鹽代謝的關鍵酶，影響無機氮代謝與葉片硝酸鹽含量[22-23]，化肥減施能降低蔬菜硝酸鹽含量、提高蔬菜品質[24-25]。本試驗研究結果表明，化肥配施炭基肥生菜硝酸還原酶含量提高11.11%～29.65%，化肥減施與炭基肥配施降低生菜硝酸鹽含量12.38%～19.62%，其中化肥減施40%降低生菜硝酸鹽含量最顯著。這是化肥配施炭基肥增產和改善品質的主要原因。