功能菌型复合肥减施对结球甘蓝产量、品质及经济效益的影响

周旋，杨嫔玲，彭建伟*，柴慧清，钟雪梅，康兴蓉，龙俊佑，张慧茹

（1.湖南省农业科学院土壤肥料研究所，长沙 410125；2.湖南农业大学资源环境学院，长沙 410128；3.湖南沃博特生物科技有限公司，湖南 常德 415907）

我国蔬菜播种面积及产量居世界首位，是全球最大的蔬菜生产和消费国［1-2］。随着农业种植结构的深入调整，蔬菜的种植比重不断增加，到2015年，我国蔬菜播种面积3.3×108hm2，总产量7.69×108t，播种面积约占农作物总播种面积的12%，而产值达种植业总产值的30%以上［2］。但是，部分菜农为追求产量滥用化肥，不仅增加成本、浪费资源，还导致蔬菜硝酸盐含量超标，影响产品质量安全，造成生态环境污染，进而影响蔬菜产业的可持续发展［3-4］。

结球甘蓝为四季主菜之一，营养丰富、味道鲜美，具有较强的抗逆性、适应性和耐贮性［5］。研究表明，蔬菜品种、肥料类别、施肥量及生长环境等因素对蔬菜硝酸盐的吸收、转运和累积均有较大影响［6］，过量施肥会导致蔬菜体内硝酸盐大量累积，因此，合理施肥是降低蔬菜硝酸盐含量的关键举措［7］。大量研究表明，蔬菜的营养品质不仅与遗传特性有关，还受栽培环境、农艺措施等外界条件的影响［2-3，8］。微生物菌肥含有多种高效活性有益菌和天然发酵活性物质，能在根区土壤进行繁殖，形成有利于作物生长的微生物优势菌群，恢复土壤微生态平衡，改良土壤，活化土壤中的营养元素，提高养分利用率；有利于促进植株生长，改善农产品质量［9］。龙明华等［10］研究表明，使用微生物肥料后，番茄、苦瓜、菜薹等产品中硝酸盐和有害元素含量均达到蔬菜安全质量标准要求。因此，根据当地的气候条件、土壤状况及作物种类等因素选择适宜的、效果稳定的微生物肥料产品对提高蔬菜质量具有重要意义。王冰清等［11］发现，与常规化肥施用量相比，化肥减量20%配施有机肥能显著降低硝酸盐含量，且对蔬菜的产量及可溶性糖、蛋白质和维生素C（Vc）含量均无显著影响。因此，在大力推广发展绿色蔬菜的今天，微生物菌肥的开发与应用对实现化肥“零增长”的目标、推动资源节约型和环境友好型绿色农业发展意义重大。目前关于不同环境中微生物菌肥施用量对蔬菜产量、品质的研究鲜有报道。本研究通过露地和大棚栽培试验，以结球甘蓝为材料，研究不同养分配比的功能菌型复合肥及施用量对结球甘蓝生长发育、产量、品质和经济效益的影响，明确其在结球甘蓝生产应用中的效果及潜力，为绿色蔬菜增产提质、微生物菌肥高效合理施用与推广提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

露地试验于2018年9月—2019年3月在湖南省浏阳市永安镇坪头山村农田（E 113°18′45″，N 28°14′18″，海拔98 m）进行，前茬为水稻。该地属中亚热带季风湿润气候，热量充足，降水丰沛，光照较足。年均气温17.4℃，年均日照1 516.7 h，年均降雨量1 680 mm，无霜期266 d。大棚试验于2018年11月—2019年5月在湖南省益阳市赫山区衡龙桥镇湘江西村农田（E112°32′42″，N28°20′8″，海拔56 m）进行，前茬为辣椒。该地属中亚热带向北亚热带过渡的季风湿润性气候，四季分明，光热丰富，雨量充沛。年均气温16.9℃，年均日照1 553.7 h，年均降雨量1 432.8 mm，无霜期272 d。露地和大棚试验地供试土壤0—20 cm的基本理化性质详见表1。

表1 试验地供试土壤基本理化性质Table 1 Basic physical and chemical properties of soils

1.2 供试材料

露地试验的供试品种为京丰1号甘蓝，大棚试验的供试品种为春秋双冠王甘蓝。供试肥料为湖北三宁化工股份有限公司生产的三宁复合肥（N∶P2O5∶K2O=25∶10∶16）及湖南沃博特生物科技有限公司生产的微生物功能菌复合肥1（N∶P2O5∶K2O=25∶10∶16，有效活性菌≥2亿·g-1，主要菌种为枯草芽孢杆菌，内含解淀粉芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌等）和微生物功能菌复合肥2（N∶P2O5∶K2O=20∶10∶20，有效活性菌≥2 亿·g-1，主要菌种为枯草芽孢杆菌，内含解淀粉芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌等）。

1.3 试验设计

露地和大棚试验均采用单因子试验设计，设置不施肥（CK）、普通复合肥（CF，600.0 kg·hm-2）、功能菌复合肥 1（BF1，600.0 kg·hm-2）、功能菌复合肥2（BF2，600.0 kg·hm-2）、功能菌复合肥1减量25%（25%BF1，450.0 kg·hm-2）、功能菌复合肥2减量25%（25%BF2，450.0 kg·hm-2）共6个处理，各处理具体施肥用量详见表2。各处理肥料均作为底肥在结球甘蓝移栽前一次性撒施，其后不再追施任何肥料。露地试验的小区面积为39.6 m2（6.0 m×6.6 m），定植119株（3.0万株·hm-2）；大棚试验的小区面积为63.0 m2（6.0 m×10.5 m），定植378株（6.0万株·hm-2）。各处理均3次重复，随机区组排列，其他田间管理同常规栽培。

表2 田间试验施肥用量Table 2 Fertilizer rates in the field experiment （kg·hm-2）

1.4 测定项目与方法

于幼苗期（露地：2018年11月8日；大棚：2018年11月14日）、莲座期（露地：2018年11月30日；大棚：2019年2月27日）和结球期（露地：2019年1月3日；大棚：2019年3月29日）分别采集结球甘蓝鲜样，用叶绿素仪（SPAD-502）测定叶片叶绿素含量。在结球甘蓝收获时（露地：2019年3月12日；大棚：2019年5月4日），按小区取其地上部进行测产，并计算平均单株鲜重；去掉未结球的叶片后测量单株球高、球周长和球重，并计算净菜率；取结球叶片测定硝酸盐、Vc和可溶性糖含量。可溶性糖含量采用蒽酮比色法测定；硝酸盐含量采用水杨酸法比色测定；Vc含量采用2，6-二氯靛酚滴定法测定［12］。净菜率和生产成本的计算公式如下。

2019年当地结球甘蓝平均价格为1.0元·kg-1，种苗成本为0.25元·株-1，普通复合肥价格为2 400.00元·t-1，功能菌型复合肥1、2价格均为3 200.00元·t-1，人工施肥及移栽成本为2 250.00元·hm-2。

1.5 数据处理

采用Microsoft Excel 2003和SPSS 17.0软件进行数据的统计分析，处理间差异显著性分析采用最小显著差异法（least significant difference，LSD）。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对结球甘蓝生长发育的影响

由表3可知，施肥对结球甘蓝的生长发育（单株球重和球周长）具有显著效应（P＜0.05），种植环境对结球甘蓝生长（单株球重、净菜率和球高）也具有显著效应（P＜0.001），但两者交互效应不显著（P＞0.05）。与CK处理相比，2种种植环境下施肥处理均显著提高结球甘蓝的球重、球周长等生长性状。与CF处理相比，功能菌肥处理的单株球重分别提高5.0%～18.5%（露地）和18.1%～27.0%（大棚），球周长分别提高2.0%～5.2%（露地）和1.4%～5.4%（大棚）。功能菌肥减量处理与未减量相比，各性状均无显著差异。由此表明，功能菌肥有利于促进结球甘蓝的生长发育，使结球更紧实，并且减量25%后仍能保障甘蓝的正常生长。

表3 不同施肥处理下结球甘蓝的生长性状Table 3 Growth characters of head cabbage under different fertilization treatments

2.2 不同施肥处理对结球甘蓝叶片叶绿素的影响

如图1所示，结球甘蓝叶片SPAD值随生育期进程呈上升趋势，于结球期达到最大值，CK处理的SPAD值在各生育期均显著低于施肥处理。结球期，施肥处理的SPAD值较CK处理增加4.1%～11.0%（露地）和11.9%～17.2%（大棚）；与CF处理相比，BF1、BF2、25%BF1和25%BF2处理的SPAD值在露地环境下分别提高5.3%、4.9%、6.7%和6.5%，大棚环境下分别提高0.7%、4.4%、4.7%和3.4%。功能菌肥减量处理与未减量处理相比，各生育期叶绿素含量均无显著差异。综上所述，功能菌肥能有效提高结球甘蓝中、后期的叶绿素含量，增强光合产物的合成，并且施用量减少25%后仍然具有较好的效果。

图1 不同施肥处理下结球甘蓝各生育期的叶绿素含量Fig.1 SPAD value of head cabbage at different growing stages under different fertilization treatments

2.3 不同施肥处理对结球甘蓝产量的影响

由表4可知，施肥对结球甘蓝的单株鲜重和产量具有显著效应（P＜0.05～0.01），种植环境对结球甘蓝单的产量具有极显著效应（P＜0.001），但两者交互效应不显著（P＞0.05）。露地种植环境下，各施肥处理的产量较CK处理增加11.7%～24.7%；与 CF处理相比，BF1、BF2、25%BF1和25%BF2处理的产量分别提高2.0%、10.4%、11.7%和11.2%；其中，25%BF1和25%BF2处理的单株鲜重和产量较高。大棚种植环境下，施肥处理的产量较CK处理增加4.7%～24.5%；与CF处理相比，BF1、BF2、25%BF1和 25%BF2处理的产量分别提高11.1%、16.2%、17.6%和18.9%；其中，25%BF2处理的单株鲜重和产量较高。由此表明，450 kg·hm-2的施用量即可保障结球甘蓝实现稳产甚至增产。

表4 不同施肥处理下结球甘蓝的产量Table 4 Yields of head cabbage under different fertilization treatments

2.4 不同施肥处理对结球甘蓝品质的影响

由表5可知，施肥对结球甘蓝的品质（Vc、可溶性糖和硝酸盐含量）具有显著效应（P＜0.05），种植环境对结球甘蓝中Vc和硝酸盐含量具有极显著效应（P＜0.001），但两者交互效应不显著（P＞0.05）。露地种植环境下，施肥处理的Vc和可溶性糖含量较CK处理分别增加13.1%～40.0%和11.5%～38.5%；功能菌肥处理的硝酸盐含量较CK处理降低3.5%～14.9%，而CF处理增加9.6%；与CF处理相比，BF1、BF2、25%BF1和25%BF2处理的Vc含量分别提高16.9%、18.8%、20.7%和23.8%，可溶性糖含量分别提高12.2%、3.8%、24.2%和17.3%，而硝酸盐含量分别降低13.6%、12.0%、22.3%和19.4%。大棚种植环境下，施肥处理结球甘蓝的Vc和可溶性糖含量较CK处理增加20.3%～67.2%和18.0%～37.2%；功能菌肥处理的硝酸盐含量较CK处理降低8.2%～13.3%，而CF处理硝酸盐含量较CK处理增加12.43%；与CF处理相比，BF1、BF2、25%BF1和25%BF2处理的Vc含量分别提高10.4%、36.6%、17.9%和38.9%，可溶性糖含量分别提高4.8%、2.6%、16.2%和10.5%，硝酸盐含量分别降低18.3%、19.1%、22.9%和21.2%。2种环境下，均为25%BF1和25%BF2处理的Vc和可溶性糖含量较高，硝酸盐含量较低。由此表明，功能菌肥不仅促进结球甘蓝的生长、提高产量，还可改良其品质。

表5 不同施肥处理下结球甘蓝的品质指标Table 5 Qualities of head cabbage under different fertilization treatments

2.5 不同施肥处理对结球甘蓝经济效益的影响

由表6可知，施肥和种植环境对结球甘蓝的经济产值、经济效益和产投比均具有显著到极显著效应（P＜0.05～0.001），但两者交互效应不显著（P＞0.05）。露地种植环境下，施肥处理结球甘蓝的济效益较CK处理增加4.2%～19.8%；与CF处理相比，BF1、BF2、25%BF1和25%BF2处理的经济效益分别提高1.4%、12.1%、15.0%和14.4%；其中，25%BF1和25%BF2处理的经济效益较高，且25%BF1与CK处理间存在显著差异。大棚种植环境下，施肥处理结球甘蓝的经济效益较CK增加 1.0%～24.5%；与 CF处理相比，BF1、BF2、25%BF1和25%BF2处理结球甘蓝经济效益分别提高13.1%、19.4%、21.7%和23.3%；其中，25%BF2处理的经济效益较高，且与CK和CF处理间均存在显著差异（P＜0.05）。各施肥处理产投比分别表现为25%BF1＞25%BF2＞BF2＞CF＞BF1（露 地）和 25%BF2＞25%BF1＞BF2＞BF1＞CF（大棚）。综上所述，功能菌肥450 kg·hm-2的施用量既能实现结球甘蓝增收，又能进一步降低生产投入，提高产投比。

表6 不同施肥处理下结球甘蓝经济效益Table 6 Economic benefits of head cabbage under different fertilization treatments

3 讨论

3.1 功能菌型复合肥对结球甘蓝生长的影响

常梅［1］研究表明，生物菌肥能显著增加黄瓜的叶片数、株高、茎粗和产量。庞强强等［13］研究发现，化肥配施微生物菌肥较单施化肥显著促进白菜生长发育，增加株高、叶长、叶宽、单株鲜重及叶绿素含量。本研究表明，无肥处理时结球甘蓝生长缓慢、净菜率低、结球小、产量低；施用化肥（600 kg·hm-2）能显著提高结球甘蓝的产量；而施用功能菌肥（600或450 kg·hm-2）不仅显著提高甘蓝产量，还能有效改善结球甘蓝的球周长、球重，促进甘蓝生长，并进一步提升其感官品质，与牛振明［14］研究结果相一致，可能是生物菌肥对结球甘蓝的根系、叶球重和抗性等方面有一定程度的促进作用。研究还表明，结球甘蓝缺肥时叶片黄化明显，叶绿素含量较低；施用化肥能显著提高叶片叶绿素含量；施用等量功能菌肥能有效提高生长后期叶片的光合作用，且施用量减少25%后效果更好。因此，适量施用化肥和功能菌肥，既能保证植株的养分供应，又能降低生产成本，提高产投比。

3.2 功能菌型复合肥施用量对结球甘蓝产量及经济效益的影响

化肥作为影响蔬菜产量的重要因素之一，盲目增加施用量不仅不会使产量持续增加，甚至可能导致产量降低［15］。大量研究表明，适当减少化肥用量并配施有机肥能显著提高蔬菜产量［16-18］。吕爱英等［19］研究发现，氮肥、磷肥用量分别减少20%和50%，配施微生物肥料可使花生和辣椒分别增产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长发育，提高蔬菜产量。钱咏梅等［21］研究发现，意大利生菜施用微生物菌肥较施用化肥和不施肥显著增产。本研究结果与前人研究一致，施用功能菌肥使结球甘蓝的产量显著增加（露地：2.0%～11.7%；大棚：11.1%～18.9%）；不同配比功能菌肥所获产值和经济效益均高于或显著高于化肥处理。生物菌肥可固定氮素、分解磷素和钾素等为蔬菜生长发育提供所需营养物质，同时有益微生物的代谢活动能改善土壤的理化性质，消除有害细菌，为蔬菜生长创造良好的环境条件［22］。但不同种植环境下微生物肥料的增产效果存在差异，因此，应因地制宜地选择和施用微生物肥料。

3.3 功能菌型复合肥减量施用对结球甘蓝品质的影响

一般而言，蔬菜的品质与品种特性、环境条件（温度、光照等）以及栽培管理措施等多种因素密切相关［3］。梁颖等［8］研究指出，露地种植环境下光照强，受光合作用影响大的营养成分含量（如可溶性糖和叶酸含量）较大棚环境高；而在大棚种植环境下，光照和温度较低，蔬菜生长中Vc和酚类等作为遭受低温胁迫的自我保护成分被大量合成并积累。本研究中，大棚种植环境由于长期避雨栽培，加之过量施肥，造成营养基础背景值偏高，因此，两种环境下结球甘蓝的产量和品质均存在较大差异。由于受控因素较多，造成这些差异的原因有待进一步研究。

蔬菜对硝酸盐的吸收、转运和累积受蔬菜品种、肥料类别、施肥量和生长环境等多方面因素的影响［3，23］，而肥料施用量过大是蔬菜体内硝酸盐累积的根本原因。因此，适量施肥是降低蔬菜硝酸盐含量的关键［24］。随着化肥施用量的提高，蔬菜中硝酸盐含量也显著增加［25］，而施用功能菌肥可降低蔬菜中硝酸盐含量［26］。王明友等［27］研究发现，黄瓜施用微生物菌肥后可显著提高果实中Vc和可溶性糖含量，降低硝酸盐含量，改善进食口味，显著提升产品品质。庞强强等［13］研究发现，与常规施肥和不施肥比较，微生物菌肥与化肥配施能降低白菜叶片中硝酸盐含量，提高Vc和可溶性糖含量。本研究结果与前人研究结果相一致，施用不同配比功能菌肥均能有效提高结球甘蓝Vc和可溶性糖含量，降低硝酸盐含量，从而提高蔬菜营养品质和食品安全。

姚春霞等［6］研究指出，减量施肥能有效降低蔬菜硝酸盐含量，且对产量、Vc、蛋白质和可溶性糖含量均无显著影响。本研究结果表明，功能菌肥减量25%后，结球甘蓝叶球中硝酸盐含量显著降低，可溶性糖和Vc含量显著增加。徐志峰等［28］研究指出，生物菌肥的施用量低于450 kg·hm-2时，黄瓜的产量、Vc、可溶性糖和叶片叶绿素含量增加，硝酸盐含量降低。因此，在适宜的土壤肥力及耕作管理条件下，适量施用功能菌肥不仅能增加蔬菜产量，还能有效降低蔬菜中硝酸盐含量，保证产品的综合营养品质。