功能菌型復合肥減施對結球甘藍產量、品質及經濟效益的影響

周旋，楊嬪玲，彭建偉*，柴慧清，鐘雪梅，康興蓉，龍俊佑，張慧茹

（1.湖南省農業科學院土壤肥料研究所，長沙 410125；2.湖南農業大學資源環境學院，長沙 410128；3.湖南沃博特生物科技有限公司，湖南 常德 415907）

我國蔬菜播種面積及產量居世界首位，是全球最大的蔬菜生產和消費國［1-2］。隨著農業種植結構的深入調整，蔬菜的種植比重不斷增加，到2015年，我國蔬菜播種面積3.3×108hm2，總產量7.69×108t，播種面積約占農作物總播種面積的12%，而產值達種植業總產值的30%以上［2］。但是，部分菜農為追求產量濫用化肥，不僅增加成本、浪費資源，還導致蔬菜硝酸鹽含量超標，影響產品質量安全，造成生態環境污染，進而影響蔬菜產業的可持續發展［3-4］。

結球甘藍為四季主菜之一，營養豐富、味道鮮美，具有較強的抗逆性、適應性和耐貯性［5］。研究表明，蔬菜品種、肥料類別、施肥量及生長環境等因素對蔬菜硝酸鹽的吸收、轉運和累積均有較大影響［6］，過量施肥會導致蔬菜體內硝酸鹽大量累積，因此，合理施肥是降低蔬菜硝酸鹽含量的關鍵舉措［7］。大量研究表明，蔬菜的營養品質不僅與遺傳特性有關，還受栽培環境、農藝措施等外界條件的影響［2-3，8］。微生物菌肥含有多種高效活性有益菌和天然發酵活性物質，能在根區土壤進行繁殖，形成有利于作物生長的微生物優勢菌群，恢復土壤微生態平衡，改良土壤，活化土壤中的營養元素，提高養分利用率；有利于促進植株生長，改善農產品質量［9］。龍明華等［10］研究表明，使用微生物肥料后，番茄、苦瓜、菜薹等產品中硝酸鹽和有害元素含量均達到蔬菜安全質量標準要求。因此，根據當地的氣候條件、土壤狀況及作物種類等因素選擇適宜的、效果穩定的微生物肥料產品對提高蔬菜質量具有重要意義。王冰清等［11］發現，與常規化肥施用量相比，化肥減量20%配施有機肥能顯著降低硝酸鹽含量，且對蔬菜的產量及可溶性糖、蛋白質和維生素C（Vc）含量均無顯著影響。因此，在大力推廣發展綠色蔬菜的今天，微生物菌肥的開發與應用對實現化肥“零增長”的目標、推動資源節約型和環境友好型綠色農業發展意義重大。目前關于不同環境中微生物菌肥施用量對蔬菜產量、品質的研究鮮有報道。本研究通過露地和大棚栽培試驗，以結球甘藍為材料，研究不同養分配比的功能菌型復合肥及施用量對結球甘藍生長發育、產量、品質和經濟效益的影響，明確其在結球甘藍生產應用中的效果及潛力，為綠色蔬菜增產提質、微生物菌肥高效合理施用與推廣提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

露地試驗于2018年9月—2019年3月在湖南省瀏陽市永安鎮坪頭山村農田（E 113°18′45″，N 28°14′18″，海拔98 m）進行，前茬為水稻。該地屬中亞熱帶季風濕潤氣候，熱量充足，降水豐沛，光照較足。年均氣溫17.4℃，年均日照1 516.7 h，年均降雨量1 680 mm，無霜期266 d。大棚試驗于2018年11月—2019年5月在湖南省益陽市赫山區衡龍橋鎮湘江西村農田（E112°32′42″，N28°20′8″，海拔56 m）進行，前茬為辣椒。該地屬中亞熱帶向北亞熱帶過渡的季風濕潤性氣候，四季分明，光熱豐富，雨量充沛。年均氣溫16.9℃，年均日照1 553.7 h，年均降雨量1 432.8 mm，無霜期272 d。露地和大棚試驗地供試土壤0—20 cm的基本理化性質詳見表1。

表1 試驗地供試土壤基本理化性質Table 1 Basic physical and chemical properties of soils

1.2 供試材料

露地試驗的供試品種為京豐1號甘藍，大棚試驗的供試品種為春秋雙冠王甘藍。供試肥料為湖北三寧化工股份有限公司生產的三寧復合肥（N∶P2O5∶K2O=25∶10∶16）及湖南沃博特生物科技有限公司生產的微生物功能菌復合肥1（N∶P2O5∶K2O=25∶10∶16，有效活性菌≥2億·g-1，主要菌種為枯草芽孢桿菌，內含解淀粉芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌等）和微生物功能菌復合肥2（N∶P2O5∶K2O=20∶10∶20，有效活性菌≥2 億·g-1，主要菌種為枯草芽孢桿菌，內含解淀粉芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌等）。

1.3 試驗設計

露地和大棚試驗均采用單因子試驗設計，設置不施肥（CK）、普通復合肥（CF，600.0 kg·hm-2）、功能菌復合肥 1（BF1，600.0 kg·hm-2）、功能菌復合肥2（BF2，600.0 kg·hm-2）、功能菌復合肥1減量25%（25%BF1，450.0 kg·hm-2）、功能菌復合肥2減量25%（25%BF2，450.0 kg·hm-2）共6個處理，各處理具體施肥用量詳見表2。各處理肥料均作為底肥在結球甘藍移栽前一次性撒施，其后不再追施任何肥料。露地試驗的小區面積為39.6 m2（6.0 m×6.6 m），定植119株（3.0萬株·hm-2）；大棚試驗的小區面積為63.0 m2（6.0 m×10.5 m），定植378株（6.0萬株·hm-2）。各處理均3次重復，隨機區組排列，其他田間管理同常規栽培。

表2 田間試驗施肥用量Table 2 Fertilizer rates in the field experiment （kg·hm-2）

1.4 測定項目與方法

于幼苗期（露地：2018年11月8日；大棚：2018年11月14日）、蓮座期（露地：2018年11月30日；大棚：2019年2月27日）和結球期（露地：2019年1月3日；大棚：2019年3月29日）分別采集結球甘藍鮮樣，用葉綠素儀（SPAD-502）測定葉片葉綠素含量。在結球甘藍收獲時（露地：2019年3月12日；大棚：2019年5月4日），按小區取其地上部進行測產，并計算平均單株鮮重；去掉未結球的葉片后測量單株球高、球周長和球重，并計算凈菜率；取結球葉片測定硝酸鹽、Vc和可溶性糖含量。可溶性糖含量采用蒽酮比色法測定；硝酸鹽含量采用水楊酸法比色測定；Vc含量采用2，6-二氯靛酚滴定法測定［12］。凈菜率和生產成本的計算公式如下。

2019年當地結球甘藍平均價格為1.0元·kg-1，種苗成本為0.25元·株-1，普通復合肥價格為2 400.00元·t-1，功能菌型復合肥1、2價格均為3 200.00元·t-1，人工施肥及移栽成本為2 250.00元·hm-2。

1.5 數據處理

采用Microsoft Excel 2003和SPSS 17.0軟件進行數據的統計分析，處理間差異顯著性分析采用最小顯著差異法（least significant difference，LSD）。

2 結果與分析

2.1 不同施肥處理對結球甘藍生長發育的影響

由表3可知，施肥對結球甘藍的生長發育（單株球重和球周長）具有顯著效應（P＜0.05），種植環境對結球甘藍生長（單株球重、凈菜率和球高）也具有顯著效應（P＜0.001），但兩者交互效應不顯著（P＞0.05）。與CK處理相比，2種種植環境下施肥處理均顯著提高結球甘藍的球重、球周長等生長性狀。與CF處理相比，功能菌肥處理的單株球重分別提高5.0%～18.5%（露地）和18.1%～27.0%（大棚），球周長分別提高2.0%～5.2%（露地）和1.4%～5.4%（大棚）。功能菌肥減量處理與未減量相比，各性狀均無顯著差異。由此表明，功能菌肥有利于促進結球甘藍的生長發育，使結球更緊實，并且減量25%后仍能保障甘藍的正常生長。

表3 不同施肥處理下結球甘藍的生長性狀Table 3 Growth characters of head cabbage under different fertilization treatments

2.2 不同施肥處理對結球甘藍葉片葉綠素的影響

如圖1所示，結球甘藍葉片SPAD值隨生育期進程呈上升趨勢，于結球期達到最大值，CK處理的SPAD值在各生育期均顯著低于施肥處理。結球期，施肥處理的SPAD值較CK處理增加4.1%～11.0%（露地）和11.9%～17.2%（大棚）；與CF處理相比，BF1、BF2、25%BF1和25%BF2處理的SPAD值在露地環境下分別提高5.3%、4.9%、6.7%和6.5%，大棚環境下分別提高0.7%、4.4%、4.7%和3.4%。功能菌肥減量處理與未減量處理相比，各生育期葉綠素含量均無顯著差異。綜上所述，功能菌肥能有效提高結球甘藍中、后期的葉綠素含量，增強光合產物的合成，并且施用量減少25%后仍然具有較好的效果。

圖1 不同施肥處理下結球甘藍各生育期的葉綠素含量Fig.1 SPAD value of head cabbage at different growing stages under different fertilization treatments

2.3 不同施肥處理對結球甘藍產量的影響

由表4可知，施肥對結球甘藍的單株鮮重和產量具有顯著效應（P＜0.05～0.01），種植環境對結球甘藍單的產量具有極顯著效應（P＜0.001），但兩者交互效應不顯著（P＞0.05）。露地種植環境下，各施肥處理的產量較CK處理增加11.7%～24.7%；與 CF處理相比，BF1、BF2、25%BF1和25%BF2處理的產量分別提高2.0%、10.4%、11.7%和11.2%；其中，25%BF1和25%BF2處理的單株鮮重和產量較高。大棚種植環境下，施肥處理的產量較CK處理增加4.7%～24.5%；與CF處理相比，BF1、BF2、25%BF1和 25%BF2處理的產量分別提高11.1%、16.2%、17.6%和18.9%；其中，25%BF2處理的單株鮮重和產量較高。由此表明，450 kg·hm-2的施用量即可保障結球甘藍實現穩產甚至增產。

表4 不同施肥處理下結球甘藍的產量Table 4 Yields of head cabbage under different fertilization treatments

2.4 不同施肥處理對結球甘藍品質的影響

由表5可知，施肥對結球甘藍的品質（Vc、可溶性糖和硝酸鹽含量）具有顯著效應（P＜0.05），種植環境對結球甘藍中Vc和硝酸鹽含量具有極顯著效應（P＜0.001），但兩者交互效應不顯著（P＞0.05）。露地種植環境下，施肥處理的Vc和可溶性糖含量較CK處理分別增加13.1%～40.0%和11.5%～38.5%；功能菌肥處理的硝酸鹽含量較CK處理降低3.5%～14.9%，而CF處理增加9.6%；與CF處理相比，BF1、BF2、25%BF1和25%BF2處理的Vc含量分別提高16.9%、18.8%、20.7%和23.8%，可溶性糖含量分別提高12.2%、3.8%、24.2%和17.3%，而硝酸鹽含量分別降低13.6%、12.0%、22.3%和19.4%。大棚種植環境下，施肥處理結球甘藍的Vc和可溶性糖含量較CK處理增加20.3%～67.2%和18.0%～37.2%；功能菌肥處理的硝酸鹽含量較CK處理降低8.2%～13.3%，而CF處理硝酸鹽含量較CK處理增加12.43%；與CF處理相比，BF1、BF2、25%BF1和25%BF2處理的Vc含量分別提高10.4%、36.6%、17.9%和38.9%，可溶性糖含量分別提高4.8%、2.6%、16.2%和10.5%，硝酸鹽含量分別降低18.3%、19.1%、22.9%和21.2%。2種環境下，均為25%BF1和25%BF2處理的Vc和可溶性糖含量較高，硝酸鹽含量較低。由此表明，功能菌肥不僅促進結球甘藍的生長、提高產量，還可改良其品質。

表5 不同施肥處理下結球甘藍的品質指標Table 5 Qualities of head cabbage under different fertilization treatments

2.5 不同施肥處理對結球甘藍經濟效益的影響

由表6可知，施肥和種植環境對結球甘藍的經濟產值、經濟效益和產投比均具有顯著到極顯著效應（P＜0.05～0.001），但兩者交互效應不顯著（P＞0.05）。露地種植環境下，施肥處理結球甘藍的濟效益較CK處理增加4.2%～19.8%；與CF處理相比，BF1、BF2、25%BF1和25%BF2處理的經濟效益分別提高1.4%、12.1%、15.0%和14.4%；其中，25%BF1和25%BF2處理的經濟效益較高，且25%BF1與CK處理間存在顯著差異。大棚種植環境下，施肥處理結球甘藍的經濟效益較CK增加 1.0%～24.5%；與 CF處理相比，BF1、BF2、25%BF1和25%BF2處理結球甘藍經濟效益分別提高13.1%、19.4%、21.7%和23.3%；其中，25%BF2處理的經濟效益較高，且與CK和CF處理間均存在顯著差異（P＜0.05）。各施肥處理產投比分別表現為25%BF1＞25%BF2＞BF2＞CF＞BF1（露 地）和 25%BF2＞25%BF1＞BF2＞BF1＞CF（大棚）。綜上所述，功能菌肥450 kg·hm-2的施用量既能實現結球甘藍增收，又能進一步降低生產投入，提高產投比。

表6 不同施肥處理下結球甘藍經濟效益Table 6 Economic benefits of head cabbage under different fertilization treatments

3 討論

3.1 功能菌型復合肥對結球甘藍生長的影響

常梅［1］研究表明，生物菌肥能顯著增加黃瓜的葉片數、株高、莖粗和產量。龐強強等［13］研究發現，化肥配施微生物菌肥較單施化肥顯著促進白菜生長發育，增加株高、葉長、葉寬、單株鮮重及葉綠素含量。本研究表明，無肥處理時結球甘藍生長緩慢、凈菜率低、結球小、產量低；施用化肥（600 kg·hm-2）能顯著提高結球甘藍的產量；而施用功能菌肥（600或450 kg·hm-2）不僅顯著提高甘藍產量，還能有效改善結球甘藍的球周長、球重，促進甘藍生長，并進一步提升其感官品質，與牛振明［14］研究結果相一致，可能是生物菌肥對結球甘藍的根系、葉球重和抗性等方面有一定程度的促進作用。研究還表明，結球甘藍缺肥時葉片黃化明顯，葉綠素含量較低；施用化肥能顯著提高葉片葉綠素含量；施用等量功能菌肥能有效提高生長后期葉片的光合作用，且施用量減少25%后效果更好。因此，適量施用化肥和功能菌肥，既能保證植株的養分供應，又能降低生產成本，提高產投比。

3.2 功能菌型復合肥施用量對結球甘藍產量及經濟效益的影響

化肥作為影響蔬菜產量的重要因素之一，盲目增加施用量不僅不會使產量持續增加，甚至可能導致產量降低［15］。大量研究表明，適當減少化肥用量并配施有機肥能顯著提高蔬菜產量［16-18］。呂愛英等［19］研究發現，氮肥、磷肥用量分別減少20%和50%，配施微生物肥料可使花生和辣椒分別增產7.5%和20.0%。朱小芳等［20］研究表明，微生物肥料有利于蔬菜生長發育，提高蔬菜產量。錢詠梅等［21］研究發現，意大利生菜施用微生物菌肥較施用化肥和不施肥顯著增產。本研究結果與前人研究一致，施用功能菌肥使結球甘藍的產量顯著增加（露地：2.0%～11.7%；大棚：11.1%～18.9%）；不同配比功能菌肥所獲產值和經濟效益均高于或顯著高于化肥處理。生物菌肥可固定氮素、分解磷素和鉀素等為蔬菜生長發育提供所需營養物質，同時有益微生物的代謝活動能改善土壤的理化性質，消除有害細菌，為蔬菜生長創造良好的環境條件［22］。但不同種植環境下微生物肥料的增產效果存在差異，因此，應因地制宜地選擇和施用微生物肥料。

3.3 功能菌型復合肥減量施用對結球甘藍品質的影響

一般而言，蔬菜的品質與品種特性、環境條件（溫度、光照等）以及栽培管理措施等多種因素密切相關［3］。梁穎等［8］研究指出，露地種植環境下光照強，受光合作用影響大的營養成分含量（如可溶性糖和葉酸含量）較大棚環境高；而在大棚種植環境下，光照和溫度較低，蔬菜生長中Vc和酚類等作為遭受低溫脅迫的自我保護成分被大量合成并積累。本研究中，大棚種植環境由于長期避雨栽培，加之過量施肥，造成營養基礎背景值偏高，因此，兩種環境下結球甘藍的產量和品質均存在較大差異。由于受控因素較多，造成這些差異的原因有待進一步研究。

蔬菜對硝酸鹽的吸收、轉運和累積受蔬菜品種、肥料類別、施肥量和生長環境等多方面因素的影響［3，23］，而肥料施用量過大是蔬菜體內硝酸鹽累積的根本原因。因此，適量施肥是降低蔬菜硝酸鹽含量的關鍵［24］。隨著化肥施用量的提高，蔬菜中硝酸鹽含量也顯著增加［25］，而施用功能菌肥可降低蔬菜中硝酸鹽含量［26］。王明友等［27］研究發現，黃瓜施用微生物菌肥后可顯著提高果實中Vc和可溶性糖含量，降低硝酸鹽含量，改善進食口味，顯著提升產品品質。龐強強等［13］研究發現，與常規施肥和不施肥比較，微生物菌肥與化肥配施能降低白菜葉片中硝酸鹽含量，提高Vc和可溶性糖含量。本研究結果與前人研究結果相一致，施用不同配比功能菌肥均能有效提高結球甘藍Vc和可溶性糖含量，降低硝酸鹽含量，從而提高蔬菜營養品質和食品安全。

姚春霞等［6］研究指出，減量施肥能有效降低蔬菜硝酸鹽含量，且對產量、Vc、蛋白質和可溶性糖含量均無顯著影響。本研究結果表明，功能菌肥減量25%后，結球甘藍葉球中硝酸鹽含量顯著降低，可溶性糖和Vc含量顯著增加。徐志峰等［28］研究指出，生物菌肥的施用量低于450 kg·hm-2時，黃瓜的產量、Vc、可溶性糖和葉片葉綠素含量增加，硝酸鹽含量降低。因此，在適宜的土壤肥力及耕作管理條件下，適量施用功能菌肥不僅能增加蔬菜產量，還能有效降低蔬菜中硝酸鹽含量，保證產品的綜合營養品質。