张警缔,王静童,孔鑫,2,3,王娇,2,3,唐蛟,吴大付,李琳琳,岳阳苹

（1.河南科技学院资源与环境学院,河南新乡453003；2.中国科学院大学,北京100049；3.中国科学院沈阳应用生态研究所,辽宁沈阳110016）

维生素C（Vc）又称抗坏血酸,是一种水溶性物质,具有减缓衰老、美白、淡化色斑等作用.然而,人体缺乏合成维生素古洛糖内酯氧化酶,故不能自身合成Vc,必须从食物中获取[1].同时,人体中摄入的硝酸盐约有81.2%来源于蔬菜.虽然硝酸盐对人体无直接伤害,但能够在硝酸还原酶作用下转变为亚硝酸盐,大量的亚硝酸盐能使人缺氧中毒,损害人体健康[2-3].蔬菜是人类获得维生素和其他重要成份的主要来源,但是蔬菜也具有易聚集硝酸盐的特点.研究发现维生素C和硝酸盐含量高低与施用肥料有密切关系[1,3].

在植物生长期及时合理地进行肥料施用是蔬菜获得高产的必要措施,但是有些地区种植户单纯为了获得高产,大量施用化肥,既造成了肥料利用率低和环境污染等问题,又容易导致土壤严重板结、土壤酸化等土壤质量下降的现象的发生[4-6].同时大量施用化肥也容易降低蔬菜品质,使蔬菜口感较差,降低其经济效益.因此有必要开展相关研究指导种植户科学合理使用肥料,在保证稳产的基础上,提高蔬菜品质,增加种植收入.

有机肥在我国农业发展历史中占有重要地位[6].施入土壤后,其丰富的营养物质能够提高作物产量、改良作物品质,又能防止土壤板结,增强土壤肥力[7].随着现代农业的发展,生物菌肥在附加值较高的林果和蔬菜种植中也得到广泛应用.菌肥称为生物肥料,含有有机质、氮、磷、钾等作物所必须的营养成分,同时还包含大量有益微生物菌.微生物菌在土壤中繁殖生长,起到改良土壤、防治病害等作用[8].与无机肥相比较,有机肥所含养分丰富,更有利于植物的吸收利用,对改善作物的产量和品质有重要影响[9].然而目前针对不同类型肥料施用对作物生长发育和产量品质影响之间比较的研究还较为缺乏,有必要开展此方面的研究工作.

生菜（Lactuca sativaL.）是一种一年或两年生草本植物,属于菊科莴苣属,原产于欧洲地中海地区,后传入我国进行种植.近年来栽培面积不断扩大,成为寻常百姓餐桌上不可或缺的一种蔬菜品种.本试验选用散叶生菜作为研究对象,采用温室栽培法,研究不同肥料施用对散叶生菜生长发育和产量品质的影响,以期为高品质蔬菜栽培种植提供理论依据和实用技术.

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试蔬菜品种为散叶生菜,中国农科院蔬菜花卉研究所选育.供试化肥选择金正大亲土一号复合肥（含N 15%）；菌肥选择金正大富明生物能复合肥（含N 21%）；有机肥选用规模化生猪养殖企业沼气工程发酵残余的沼渣（含N 3.31%）和沼液（含N 1.58 kg/m3）.试验地点设在河南科技学院新东区试验地温室内,土壤来源于附近农田,pH值为7.5,全氮为0.18 g/kg,速效磷为25.9 mg/kg,速效钾为308 mg/kg,有机质含量为20.12 g/kg.

1.2 试验设计

试验共设置 5 个处理,分别为空白（T1）,单施菌肥（T2）,单施化肥（T3）,单施沼渣（T4）,单施沼液（T5）.各处理中氮素施用量保持一致,控制在300 kg/ha2,见表1.

表1 不同肥料类型施用量Tab.1 Amounts of fertilizer typeswithdifferent treatments

由于试验所用土壤磷和钾含量已经很高,因此不再添加磷和钾.试验每个处理均设置3次重复,每个小区面积为2 m2,2019年4月15日在每个试验小区内均匀播散种子,保证各小区播撒种子数量一致.考虑到土壤水分的承载能力,施加沼液处理每隔5 d进行清水与沼液混合（1∶1）后均匀喷洒.种植期间,保证各处理供水量一致.试验前期每天观察并记录出苗数目,直到没有新出苗的种子为止.试验共持续45 d,收获期测定植物鲜质量和株高,同时进行有关品质指标测定.

1.3 指标测定

植物生长发育的测定,通常采用萌发参数和形态指标表示.出苗率用实际出苗的种子数目与供试种子数目的比值；出苗速率是描述幼苗出土快慢的指标,用每天种子萌发出苗个数与出苗所需天数比值进行求和.形态指标主要是指株高（植株根茎部到主茎顶部之间的距离）以及植物的鲜质量.针对蔬菜品质的测定,试验选用对人体有益的Vc含量和人体有害的硝酸盐含量.Vc含量测定采用2,6-二氯靛酚滴定法,硝酸盐含量测定采用盐酸萘乙二胺法.

1.4 数据统计与分析

测定数据利用Excel和SPSS22软件进行单因素方差分析,采用LSD检验进行多重比较,确定各处理间的差异显著性,P＜0.05即视为存在显著性差异.数据用均值±标准误表示.所有绘图过程利用Origin Pro9.0进行.

2 结果与分析

2.1 对生菜出苗率和出苗指数的影响

不同肥料施用对生菜生长发育的影响结果见图1.

图1 不同肥料施用对生菜生长发育的影响Fig.1 Effectsof different fertilizer application on growth and development of Lactuca sativa L.seedling

由图1可知,不同肥料施用条件对生菜出苗率和出苗指数具有显著影响（出苗率：F=23.446,P＜0.01；出苗指数：F=16.193,P＜0.01）.经过各肥料处理的出苗率显著高于空白对照处理（T1）,能够达到92.4%以上（P＜0.05）.但是施用菌肥（T2）和沼液（T5）之间以及施用化肥（T3）和沼渣（T4）之间出苗率无显著性差异（P＞0.05,图 1-A）.

对不同肥料施用的出苗指数比较可知,施用沼渣条件下的生菜出苗指数与空白对照处理之间无显著差异（P＞0.05,图1-B）,仅为24.06株/天和24.33株/天,显著低于其他各处理.施用菌肥条件下生菜出苗指数最高,为29.17株/天,显著高于施用化肥处理（P＜0.05）.而施用沼液处理和化肥处理条件下生菜出苗指数无明显差异,为27.76株/天和27.00株/天（P＞0.05）.

2.2 不同肥料施用对生菜产量品质的影响

不同肥料施用对生菜产量品质的影响结果见表2.

表2 不同肥料施用对生菜产量品质的影响Tab.2 Effectsof different typesof fertilizer application on yieldandquality of Lactuca sativa L.seedling

由表2可知,肥料处理对株高和鲜质量具有显著影响（株高：F=14.695,P＜0.05；鲜质量：F=7.948,P＜0.05）.菌肥处理（T2）条件下生菜株高最大,为18.83 cm,与其他各试验处理存在显著性差异（P＜0.05）.而空白对照处理条件下生菜株高最小,但是与施用沼渣处理（T4）之间无显著差异（P＞0.05）,仅为15.90 cm和16.80 cm.施加沼液（T5）和化肥（T3）处理生菜株高均显著低于菌肥处理,但两者间无显著差异（P＞0.05）.生菜鲜质量以菌肥（T2）处理条件下最高,为232.2 g/株,显著高于其他施肥处理和空白对照（P＜0.05）.其他各肥料处理之间生菜鲜质量无显著性差异,维持在211.30～215.43 g/株.

同样,不同肥料处理对生菜含Vc量和含硝酸盐量也具有显著影响（含Vc量：F=13.361,P＜0.05；含硝酸盐量：F=11.624,P＜0.05）.各处理生菜Vc含量变化与鲜质量变化特征类似,均以菌肥处理条件下最高,空白对照最低,沼液、化肥和沼渣处理之间无显著性差异.生菜叶片含硝酸盐量以施用化肥条件下最高,为429.33 mg/kg,施用菌肥和沼渣没有显著降低含硝酸盐量,但是施用沼液可以显著降低含硝酸盐量,为355.67 mg/kg,与空白对照之间具有显著性差异（P＜0.05）.

3 讨论

3.1 对生菜生长发育的影响

虽然不同作物和蔬菜施用肥料能在一定程度上增加作物产量和改善作物品质,但是目前普遍存在肥料过量施用和肥料类型错误选择的问题,容易造成蔬菜农资投入与产出比失衡和蔬菜品质下降,还会引发土壤酸化、地下水污染和水体富营养化等环境问题[10].研究发现不同肥料施用可以对生菜生长发育产生影响,但是影响作用强弱水平与施用肥料类型有关.

肥料中含有氮素,能够通过调节K+/Na+比例、增加ATP产量和种子呼吸作用来促进种子萌发和出苗过程[11].植物种子萌发过程是在多种酶催化条件下进行的,而施用肥料可以降低种子中脱落酸的含量,促进种子中催化萌发的淀粉酶的活性[11-12].除沼渣外,施用各种肥料均促进生菜的出苗率和出苗速率.相较于空白对照,化肥、沼液和菌肥处理出苗率提高5.80%、5.83%和8.96%,出苗指数提高10.97%、14.12%和19.88%.沼渣处理仅对于生菜的出苗率产生积极作用,对出苗指数却具有抑制作用,这可能与沼渣的腐熟程度和沼渣的组成成分有关[8-9].

3.2 对产量品质的影响

不同肥料配施均对生菜产量和品质指标起到促进作用.本试验结果表明,施用菌肥条件下,生菜生长状况更好,株高和鲜质量与其他各试验处理间均具有显著性差异.相较于空白对照,株高增加18.42%,鲜质量增加20.70%.这与王东凯等[13]研究发现施用生物复合有机颗粒肥对蔬菜的增产具有明显效果的结论一致.顾大路等[8]和王煌平等[14]研究表明,生物有机肥可通过提供比例协调的养分,改善土壤环境,促进土壤中微生物的生长繁殖,进而加速植物根系生长,提高其养分吸收能力,为获得高产奠定坚实基础.而利用化肥或者有机肥（沼液和沼渣）,虽然相较于空白对照有显著提升,但是依然低于菌肥处理.说明菌肥在蔬菜生长发育和产量保证方面发挥重要作用.

影响蔬菜品质的因素可能与土壤中有机质、常量元素以及微量元素的组成种类和可利用比例有关[15].本研究发现适当施用菌肥不仅能提高产量,还可以改良品质、改善产品风味.一般而言,蔬菜中维生素的含量与施用有机肥的剂量呈正相关,随着有机肥施用量的增加,维生素含量亦随之增加.相较于空白对照,施用菌肥、化肥、沼渣和沼液,生菜Vc含量提高79.16%、38.10%、33.33%和43.75%.周焱等[9]和王建湘等[16]研究也表明,有机肥对蔬菜的维生素含量呈正相关.因此通过增加有机肥或者菌肥的施用量是增加蔬菜中维生素含量的一个有效途径.

硝酸盐本身无害,但易转为亚硝酸盐危害人体健康.有机肥是一种缓效肥,缓效氮是其主要氮源,施入土壤后被微生物逐渐分解,为蔬菜吸收利用.与化肥相比,有机肥能降低蔬菜中硝酸盐的含量[9].本研究表明,与施用化肥相比,菌肥降低10.65%的含硝酸盐量,为383.33 mg/kg,沼液和沼渣降低17.09%和11.11%的含硝酸盐量,分别为355.67 mg/kg和381.33 mg/kg,均符合国家无公害蔬菜硝酸盐含量标准（432.00 mg/kg）.周焱等[9]研究表明,施用化肥后小白菜中硝酸盐含量比对照增加40.8%,而施用有机肥后小白菜中的硝酸盐比对照减少19.40%,与本试验结果一致.因此,选择合适的肥料类型在促进蔬菜生长发育和增加产量的同时,又能够降低硝酸盐含量,提高Vc含量,改善蔬菜品质.在生菜种植中选择施加菌肥能增加蔬菜产量,又可以降低可食部分硝酸盐的富集,同时提高Vc含量.

4 结论

生菜生长发育和产量品质与施用肥料类型有关,不同肥料产生的影响具有一定差异.施用菌肥能够显著促进生菜的萌发出苗过程,并对产量和品质产生积极影响.与化肥相比,施用菌肥增产8.01%左右,达到232.20 g/株,含Vc量提高79.16%,含硝酸盐量降低10.65%.因此,可以在叶菜类蔬菜栽培种植过程中将菌肥作为优先选择,提高蔬菜产量和品质.