有機肥替代化肥對茄子產量、品質和土壤肥力的影響

袁 奇，馮 冰，鐘月華，王 靜，許仙菊，馬洪波

（1宿城區園藝技術推廣站，江蘇 宿遷 223800；2江蘇省農業科學院農業資源與環境所/農業農村部江蘇耕地保育科學觀測實驗站，南京 210014；3南京農業大學，南京 210095）

0 引言

肥料對于蔬菜是非常重要的，蔬菜一般為短期營養作物，一年中可復播多茬，由于生長期短，單位時間內吸收的養分多，因此容易造成蔬菜要多施肥的慣性思維，盲目施肥、過量施肥、重無機肥而輕有機肥的現象普遍存在，濫用化肥直接導致蔬菜品質、肥料利用率下降，環境問題日益突出，農業面源污染加劇了湖泊水體質量惡化，殘留在土壤中過量氮、磷等養分下滲到地下水中，影響了地下水質量，土壤中某種營養元素過多，造成土壤對其他元素的吸收性能下降，有機質含量降低、土壤酸化板結，從而破壞土壤養分的內在平衡，引起土壤肥力衰退等[1]，成為中國蔬菜產業可持續發展的又一瓶頸[2]，亟待實施化肥減量增效的措施。

針對蔬菜地化肥減量增效方面已有一些措施，如測土配方施肥，應用緩控釋肥料、水溶肥料、生物肥料等新型肥料和增施有機肥等技術[3-4]。減少化肥、配施有機肥在經濟上是可行的，也是發展可持續農業的環保方法[5]。增施有機肥可以改善土壤結構，增加團聚體數量和生物活性[6]，為蔬菜提供全面營養，而且肥效長，能促進蔬菜生長、改善品質、提高蔬菜產量[7-9]。而合理施用有機肥，提倡有機肥與化肥配合施用是目前普遍的共識，但不同土壤條件和管理背景下，有機肥的替代比例和效果存在差異。有機肥雖然養分全面，但全部用有機肥不太合理而且見效慢，要想獲取蔬菜的優質高產，僅施用有機肥是不夠的，只有合理搭配施用化肥才能實現養分的平衡供應。在蔬菜生產地實行有機肥部分替代化肥，不僅有利于平衡施肥，而且從長遠看可以培肥地力、改良土壤，實現蔬菜的持續優質高產。適宜的有機肥替代比例，可顯著提高玉米[10]、水稻[11]、小麥[12]、馬鈴薯[13]、番茄[14]產量。但有機肥替代化肥對茄子產量、品質和地力提升的影響研究相對較少，最佳替代比例尚不清楚。

筆者選擇在江蘇宿遷宿城區羅圩鄉聯伍村蔬菜種植區，研究化肥減量并配施不同水平的有機肥對茄子生長生理、品質、品質和產量的影響，系統闡述有機肥替代化肥的優勢，同時篩選適宜試驗區茄子生產的有機肥替代用量，以期為當地茄子的高效優質和可持續發展提供科學合理的施肥方案。

1 材料與方法

1.1 試驗時間、地點

研究田間試驗于2018年在宿遷宿城區進行，室內試驗在羅圩鄉大棚里進行。供試土壤的基本理化性狀為pH 7.95，有機質14.89 g/kg，堿解氮54.13 mg/kg，有效磷31.18 mg/kg，速效鉀586.5 mg/kg。

1.2 供試材料

供試作物為溫室作物茄子‘綠茄二號’，來源于沈陽依農園藝有限公司。供試有機肥由江蘇沃綠寶生物科技股份有限公司和宿遷百可農有機肥公司供應。試驗前對廠家提供的有機肥取樣進行養分分析。沃綠寶有機肥烘干基有機質和氮磷鉀養分含量分別為46.05%、2.07%(N)、1.18%(P2O5)、2.88%(K2O)，百可農有機肥烘干基有機質和氮磷鉀養分含量分別為45.81%、1.79%(N)、1.22%(P2O5)、2.34%(K2O)。

1.3 試驗方法

試驗設置2種有機肥、2種有機肥替代比例，共6個處理。處理1不施氮肥處理，處理2為常規施肥600 kg/hm2(15:15:15)，處理3為百可農有機肥替代化肥30%[百可農有機肥12000 kg/hm2+常規復合肥420 kg/hm2(15:15:15)]，處理4為百可農有機肥替代化肥40%[百可農有機肥15000 kg/hm2+常規復合肥360 kg/hm2(15:15:15)]，處理5為沃綠寶有機肥替代化肥30%[沃綠寶有機肥12000 kg/hm2+常規復合肥420 kg/hm2(15:15:15)]，處理6為沃綠寶有機肥替代化肥40%[沃綠寶有機肥15000 kg/hm2+常規復合肥360 kg/hm2(15:15:15)]。計算肥料用量時，各處理氮肥用量一致，并按照不同處理中的最大磷鉀投入量，以過磷酸鈣和硫酸鉀補充使各處理氮磷鉀量總量一致。氮磷鉀化肥分別為尿素、過磷酸鈣和硫酸鉀，各處理3次重復，小區面積4 m×5 m，隨機排列。先施基肥，有機肥和磷鉀化肥均一次基施，然后用鋤頭將肥料和土拌勻，再栽茄子苗；化肥氮肥施用按照3-3-4的運籌比例分別在基肥-盛花期-盛果期施用，追肥方式為撒施。除肥料外，其他澆水、施藥等管理措施各處理一致。

1.4 測定方法

1.4.1 土壤樣品 用土鉆按S形在試驗區取0～20 cm土層土壤樣品，取8個點混在一起為一個樣品，樣品去除各種雜質后，風干后過100目和10目篩待測。pH測定采用電位法，堿解氮含量測定采用堿解擴散法，速效鉀含量測定采用1 mol/L乙酸銨浸提、火焰光度法，有效磷含量測定采用0.5 mol/L碳酸氫鈉浸提、分光光度計法，有機質含量測定采用高溫外熱重鉻酸鉀氧化-容量法。

1.4.2 植株樣品 茄子成熟期隨機采集試驗區5株，然后將茄子根、莖葉、果實分開，將分開的部分稱重、切碎，在烘箱108℃下殺青30 min，然后用80℃下烘干，烘干后磨樣，過100目篩待用。植株采用H2SO4-H2O2消煮，用凱氏定氮法測定植株樣全氮，用鉬銻抗顯色法測定植株全磷，用火焰光度法測定植株樣全鉀。茄子果實鮮樣經20 g/L草酸組織勻漿，采用2,6-二氯靛酚滴定法測維生素C含量；經pH 9.6～9.7氨緩沖溶液組織勻漿，紫外分光光度法測硝酸鹽含量；經蒸餾水組織勻漿，鹽酸水解-銅還原直接滴定法測水溶性糖總量。

1.5 數據處理及分析方法

采用Excel 2010軟件處理數據，采用SPSS 18.0軟件進行統計分析，采用Duncan進行差異顯著性檢驗(P<0.05)。

2 結果與分析

2.1 有機肥替代化肥對茄子產量和氮肥利用率的影響

表1結果表明，隨著有機氮比例增加，茄子產量、氮肥利用率均呈現升高的趨勢，茄子產量、氮肥利用率均以有機肥替代化肥比例為40%最高，百可農有機肥處理的茄子產量最高，達到129.17 kg/20 m2，與常規施肥對照相比產量提高了5.17%，未達到顯著水平(P>0.05)，沃綠寶有機肥處理的氮肥利用率最高，達到41.57%，與常規施肥對照相比提高10.49%，未達到顯著性差異(P>0.05)。表明溫室有機肥替代化肥比例為40%最適宜茄子的產量和氮肥利用率，從產量角度考慮，百可農有機肥優于沃綠寶有機肥，從氮肥利用率角度考慮，沃綠寶有機肥優于百可農有機肥。總體來講，有機肥替代化肥無論30%或者40%均能達到減肥增效的目的，不僅能減少化肥用量，還能提高茄子產量和氮肥利用率。

表1 不同有機肥替代化肥比例對茄子產量和氮肥利用率的影響

2.2 有機肥替代化肥對茄子品質的影響

表2結果表明，隨著有機氮比例增加，茄子可溶性糖和Vc含量均呈現升高的趨勢，茄子硝酸鹽含量均呈現下降趨勢，可溶性糖和Vc含量以沃綠寶有機肥替代化肥比例為40%最高，與常規施肥對照相比分別提高了9.09%和12.31%，但未達到顯著水平(P>0.05)，茄子硝酸鹽含量均以百可農有機肥替代化肥比例為40%最低，與常規施肥對照相比降低了7.09%，未達到顯著水平(P>0.05)。表明溫室有機肥替代化肥比例為40%最適宜茄子的品質提升，從提升茄子Vc含量和可溶性糖含量角度考慮，沃綠寶有機肥最適合，從降低茄子硝酸鹽含量角度考慮，百可農有機肥最適合，總體來講，有機肥替代化肥無論30%或者40%均能達到減肥增效的目的，不僅能減少化肥用量，還能提高茄子Vc和可溶性糖含量和降低硝酸鹽含量。

表2 不同有機肥替代化肥比例對茄子品質的影響

2.3 不同有機肥替代化肥比例對土壤理化性狀的影響

隨著有機肥替代化肥比例增加，土壤有機質含量、堿解氮、有效磷、速效鉀均呈逐漸增加趨勢，均以有機肥替代化肥比例為40%最高，pH顯現逐漸下降趨勢，以有機肥替代化肥比例為40%最低，表明在堿性土壤上施用有機肥可以緩解堿性，趨于中性（表3）。單純從提升有機質含量角度，百可農有機肥替代化肥40%的最高，與常規施肥對照相比，提高5.67%，達到顯著性差異(P＜0.05)；從提升堿解氮和速效磷角度，百可農優于沃綠寶；從提升速效鉀角度，沃綠寶優于百可農。總之，有機肥替代化肥40%更適合溫室土壤地力提升，百可農有機肥提升土壤有機質含量優于沃綠寶有機肥。

表3 不同有機肥替代化肥比例對土壤理化性狀的影響

3 結論

溫室有機肥替代化肥比例為40%，對應的氮肥用量減少40%時，茄子產量和氮肥利用率均增加，也提高了茄子的可溶性糖和Vc含量，硝酸鹽含量明顯下降。隨著有機肥替代化肥比例增加，收獲時土壤有機質含量、堿解氮、有效磷、速效鉀呈逐漸增加趨勢，均以有機肥替代化肥比例為40%最高，pH趨向中性，有利于改良堿化土壤。

有機肥適宜的品種與種植目的有關。以提高茄子產量、土壤堿解氮、土壤有機質和有效磷含量為目的時，宜選擇百可農有機肥；以提升可溶性糖含量、Vc、氮肥利用率、土壤速效鉀角度，宜選擇沃綠寶有機肥。

4 討論

張迎春等[15]研究了有機肥對萵筍的效果，結果表明有機肥在氮料利用率、產量方面能發揮出重要作用。林志鋒等[16]對包心菜和小青菜施有機肥的可行性進行了研究，結果表明有機肥可以提高包心菜和小青菜的產量，在25%替代比例下2種蔬菜產量均達到最高，羅佳等[17]發現20%的有機肥替代處理提高了生菜的產量和氮肥利用率,以上研究結果與本研究結論略有不同。本研究表明，有機肥替代化肥比40%最適宜，與常規施肥對照相比產量提高了5.17%，氮肥利用率提高了10.49%。表明適宜的有機肥替代氮肥比例，不僅不會造成茄子減產，還有一定的增產作用，且能提高氮肥利用率，減少氮肥損失造成的環境問題。

蔬菜品質與人的健康息息相關，越來越引起人們的重視，其中糖分、維生素C和硝酸鹽等指標最具代表性，硝酸鹽含量是蔬菜安全衛生標準的重要評價指標之一。徐大兵等[18]在有機肥替代化肥對辣椒的品質影響的研究中表明，有機氮替代化肥時辣椒的品質優于單施化肥，且能降低辣椒的硝酸鹽含量。何東霞[19]發現，與常規肥料處理相比，有機肥替代化肥處理顯著增加韭菜可溶性蛋白、可溶性糖、維生素C的含量，降低硝酸鹽含量。Verma等[20]在研究有機肥替代化肥對甘藍生長的影響中發現，有機肥對甘藍的產量、維生素C、總糖等營養品質有顯著提高。本研究發現，可溶性糖和Vc含量以有機肥替代化肥比例為40%最高，與常規施肥對照相比分別提高了9.09%和12.31%，茄子硝酸鹽含量均以有機肥替代化肥比例為40%最低，與常規施肥對照相比降低了7.09%，這一結論與閆佳會等[21]在減量氮肥對大蔥生長的影響中的研究結果相符。

從耕地基礎地力上來看，增施商品有機肥料可顯著增加土壤有機質，增加通氣性，進而提升土壤的可耕性[22]。有機與無機養分能協調土壤養分平衡供應，滿足作物對養分的需求[23]，本研究發現，有機肥替代化肥后，與常規施肥相比，土壤有機質最高提高了5.67%，土壤堿解氮提高了12.64%，土壤有效磷提高了14.21%，對土壤有機質、堿解氮、速效磷的累積顯著好于常規化肥，主要原因在于有機肥的施入在提高有機碳的同時，也增加了土壤有機氮和有機磷的含量。另外，溫延臣[24]在商品有機肥替代化肥對土壤肥力的影響中發現，有機肥替代化肥與常規肥料處理相比能提高土壤速效鉀含量，與本研究結果一致，本研究的有機肥替代化肥處理的土壤速效鉀含量較常規肥料處理提高了5.62%。李玉[25]研究表明鹽堿土施用有機肥可以增加土壤有機質，降低土壤pH，對土壤pH具有很好的緩沖性，本研究表明在堿性土壤上應用有機肥，也可以降低土壤pH，從pH 7.87降低到pH 7.64，有效地緩解了堿性土壤對植物的損害，明顯地提升了土壤地力。

本研究的不足在于有機肥具有肥效緩慢釋放持久的特點，一年的試驗不能完全跟蹤有機肥對茄子產量品質和土壤質量的影響，需要長期定位試驗進一步研究有機肥替代化肥對茄子和土壤的長期效應。另外，本研究有機肥替代化肥的比例只有30%和40%，還可以增加替代比例，通過試驗找到更適合更經濟的替代比例。即使找到了茄子的最佳替代比例，其他經濟作物不一定適合，也需要進一步研究不同經濟作物的有機肥替代化肥的最佳比例。