有机、无机钾肥配施对生菜产量、品质及土壤状况的影响

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　　摘要：為阐明生菜（Lactucas sativa L. var. ramosa Hort.）有机、无机钾肥施用的最佳配比，研究了不同有机钾与无机钾配施比例对生菜产量、品质及土壤微生物含量、酶活性的影响。结果表明，施用钾肥促进了生菜成熟期叶片数及莲座期SPAD值、净光合速率和蒸腾速率的增加，降低了叶片中硝酸盐含量和增加了可溶性糖含量，可显著提高生菜产量、钾素含量和钾素积累量，还可提高生菜收获后根际中脲酶、碱性磷酸酶和转化酶的活性，同时可增加土壤中可培养细菌和真菌的数量。等施钾量条件下，施用有机肥可以降低叶片中硝酸盐积累量，减少叶片维生素C含量，提高可溶性糖含量。有机钾肥和无机钾肥3∶7和1∶1配施的生菜产量、钾素积累量、钾素表观利用率和钾肥农学效率均较高，高于其他施钾处理，且有机钾肥与无机钾肥1∶1配比的土壤脲酶和碱性磷酸酶活性较高。综上所述，有机钾肥与无机钾肥配施较全部施用化肥可以提高生菜的产量、品质、肥料利用率及土壤酶活性，且以有机钾肥和无机钾肥3∶7或  1∶1配施效果较好。
　　关键词：生菜（Lactucas sativa L. var. ramosa Hort.）;产量;品质;土壤状况;有机钾肥;无机钾肥;配施
　　中图分类号：S636.2;S143.3         文献标识码：A
　　文章编号：0439-8114（2020）17-0049-05
　　Abstract： In order to clarify the optimum proportion of organic and inorganic potassium fertilizer on lettuce （Lactucas sativa L. var. ramosa Hort.）， the effects of different combination of organic and inorganic potassium on the yield， quality of lettuce， the content of soil microorganisms  and soil enzyme activity in Wuhan were studied. The results showed that the application of potassium fertilizer promoted the increase of leaves， SPAD value， photosynthetic rate and transpiration rate， decreased the content of nitrate and increased soluble sugar in the leaves， and significantly increased the yield， potassium content and potassium accumulation of lettuce， and also increased the activities of urease， phosphatase and invertase in the rhizosphere of lettuce after harvest， and the number of bacteria and fungi that could be cultured in the soil. Under the condition of equal potassium application， the application of organic fertilizer could reduce the accumulation of nitrate in leaves， reduce the content of VC in leaves and increase the content of soluble sugar. The yield of lettuce， accumulation of potassium， apparent utilization rate and agronomic efficiency of potassium fertilizer with the ratio of organic and inorganic potassium of 3∶7 and 1∶1 were all higher than other potassium treatments， and the activity of urease and phosphatase in the soil with the ratio of 1∶1 was also higher.Analysis indicated that the application of organic and inorganic potash fertilizer could improve the yield， quality， fertilizer utilization rate and soil enzyme activity of lettuce， and the effect of organic and inorganic potash fertilizer was better than that of all chemical fertilizers. The ratio of 3∶7 or 1∶1 of organic and inorganic potash fertilizer had better effect.
　　Key words： lettuce（Lactucas sativa L. var. ramosa Hort. ）; yield; quality; soil regime; organic potassium fertilizer; inorganic potassium fertilizer; combination application 　　生菜（Lactucas sativa L. var. ramosa Hort.）即叶用莴苣，属菊科莴苣，一年生或二年生蔬菜，因其营养丰富和食用方式多样而深受消费者喜爱。生菜在中国的栽培面积很广，市场消费量很大。随着人们生活水平的逐步提高和科学研究的不断深入，蔬菜品质的提高越来越受到人们的重视。钾是公认的“品质元素”，在改善蔬菜品质方面起着举足轻重的作用[1]，但中国现有耕地的有效供钾能力明显不足，56%土壤速效钾含量偏低，南方地区尤为严重。因此，增施钾肥已成为实现生菜高产优质栽培的重要途径。中国钾矿资源相当稀缺，探明资源储量仅占世界总储量的1.8%[2]，钾肥供应主要依赖国外进口。但国内现有的大量有机钾肥资源没有开发利用，资源浪费严重，因此，如何高效利用现有的大量有机钾资源，降低钾肥施用成本，减少钾肥进口量[3-6]，逐渐被提上日程。
　　用一定量的有机肥料替代部分化学肥料，对保证作物产量、提高品质和改善土壤理化性质起着重要的作用[7]。国内不同有机肥替代部分化肥的研究在水稻[8，9]、棉花、番茄、烤烟[10]和玉米[11]等作物上已经进行了大量的研究，得出有机肥替代部分化肥能够提高作物产量和品质，同时还能够提高肥料利用效率和改善土壤环境等。而且已有的研究指出，有机肥替代化肥的比例不同，对作物产量和改善土壤理化性质的效果也不尽相同，并非有机肥所占比例越高越好，需要寻找替代的最佳比例[12]。本研究试图通过研究不同比例有机肥替代部分化肥对生菜产量、品质和土壤酶及微生物的影响，明确生菜生产中有机肥施用最佳比例，在保证产量和品质的前提下，减少化肥施用量，提高肥料利用率，改善土壤性状，为有机钾肥资源在生菜种植中高效利用提供科学依据。
　　1 材料与方法
　　1.1 材料与试验地概况
　　供试品种为澳优四季生菜，2017年4月18日播种，5月11日移栽， 7月1日结束，移栽密度为14.3万株/hm2。
　　在湖北省武汉市黄陂区武湖农业生态园布置田间试验，前茬作物为西兰花，土壤类型为灰潮土，由江河冲积物发育而成。试验前取耕作层（0～20 cm）土壤，土壤pH 7.84，有机质含量为15.86 g/kg，全氮含量为1.42 g/kg，铵态氮含量为60.15 mg/kg，硝态氮含量为36.72 mg/kg，速效磷含量为20.27 mg/kg，速效钾含量为136.58 mg/kg。
　　1.2 试验设计
　　试验设5个施钾肥处理，分别为不施钾肥处理对照（CK）、钾肥全部施用化肥（100%CF）、施用30%的有机钾肥和70%的化学钾肥（30%OF+70%CF，按K2O用量比计算，下同）、施用50%的有机钾肥和50%的化学钾肥（50%OF+50%CF）、施用70%有机钾肥和30%的化学钾肥（70%OF+30%CF）。所有处理的氮肥和磷肥施用量保持一致;N、P2O5和K2O施用量分别为225、90、150 kg/hm2。小区面积32 m2，3次重复，随机区组排列。
　　供试肥料品种分别为有机肥（养分含量为N 1.94%、P2O5 1.46%和K2O 1.77%），尿素（含N 46%）、过磷酸钙（含P2O5 16%）、硫酸钾（含K2O 51%），全部作基肥一次性施入。
　　1.3 测定项目与方法
　　1）生菜生长指标、产量和品质。收获期各处理选样6株调查叶片数，莲座期测定叶片SPAD值、净光合速率和蒸腾速率（采用 CIRAS-2 型便携式光合仪）。收获期按小区采收，称取鲜重，总鲜重为该小区的最终产量。成熟期采集生菜可鲜食部分，采用水杨酸硝化法测定硝酸盐含量，蒽酮比色法测定可溶性糖含量，2，6-二氯靛酚滴定法测定维生素C（VC）含量[13]。
　　2）土壤微生物数量和酶活性。采用稀释平板计数法测定土壤中微生物，细菌采用牛肉膏蛋白胨培养基培养;放线菌采用改良高氏一号培养基培养;真菌采用马丁氏培养基培养;每处理3次重复，结果以每克干土所含数量表示。土壤过氧化氢酶采用KMnO4滴定法，以每克土壤消耗的0.002 mol/L   KMnO4的体积（mL）表示;脲酶采用苯酚钠比色法，以3 h后每百克土壤中的NH4+-N含量（mg）表示;转化酶采用硫代硫酸钠滴定法，以24 h后每克土中0.1 mol/L硫代硫酸钠体积（mL）表示;碱性磷酸酶采用磷酸苯二钠比色法测定，以24 h后每克土中酚的體积（mL）表示。
　　3）植株全钾含量、钾肥利用率和农学效率。植株全钾含量（干重含量）采用浓H2SO4-H2O2消化，火焰光度计（FP640）测定。钾肥表观利用率=（施钾区吸钾量-不施钾区吸钾量）/钾肥用量×100%。钾肥农学效率=（施钾肥处理生菜产量-不施钾肥对照产量）/施钾量。
　　1.4 数据处理
　　试验数据采用Excel 2007和SPSS 17.0软件进行处理分析，采用最小显著法（LSD）进行差异显著性（P<0.05）检验。
　　2 结果与分析
　　2.1 不同施钾处理对生菜生长指标的影响
　　由表1可知，施用钾肥明显促进了叶片数的增加，与不施钾肥对照（CK）相比，施用钾肥处理的生菜叶片数增幅为16.26%～29.06%，与钾肥全部施用化学钾肥处理（100%CF）相比，其他施用钾肥处理的生菜叶片数增幅为6.78%～11.02%。莲座期测定了生菜叶片的SPAD值，与CK相比，施用钾肥处理的生菜叶片SPAD值增幅为1.82%～8.39%，各施钾处理的SPAD值差异不显著。
　　光合速率和呼吸速率是影响生菜产量形成的重要因子。由表1可知，生菜莲座期净光合速率和蒸腾速率呈相近的变化趋势，施用钾肥明显促进了生菜叶片净光合速率和蒸腾速率的增加，与CK相比，增幅分别为10.61%～18.94%和10.00%～30.00%，各施钾处理的净光合速率和蒸腾速率差异不显著。 　　2.2 不同施钾处理对生菜产量的影响
　　由表2可知，施用钾肥可以明显促进生菜产量的增加，与CK相比，施钾处理产量增幅为5 795～12 535 kg/hm2，增产率为30.98%～67.00%。各有机、无机钾肥配施处理比全部施用化学钾肥处理的生菜产量高出22.85%～27.51%，其中以有机钾肥与无机钾肥3∶7和1∶1配施处理的产量较高，分别为31 243、31 229 kg/hm2。
　　2.3 不同施钾处理对生菜品质的影响
　　由表3可知，施用钾肥显著降低了生菜叶片中硝酸盐含量，与CK相比，施钾处理的生菜叶片中硝酸盐含量降低了14.76%～26.44%。其他施钾处理表现为有机、无机钾肥配合施用处理生菜叶片中硝酸盐含量低于钾肥全部施用化学钾肥处理，降幅为9.95%～13.70%。
　　全部施用化学钾肥处理生菜叶片VC中含量高于其他所有施钾处理和CK，增幅为18.39%～34.01%。其他施钾处理生菜叶片中VC含量无明显差异。
　　施用钾肥增加了生菜叶片中可溶性糖含量，与CK相比，施钾肥处理的生菜叶片中可溶性糖含量增加了31.37%～58.82%。施钾处理表现为30%OF+70%CF处理生菜叶片中可溶性糖含量高于其他施钾处理，增幅为6.58%～20.90%，其次为50%OF+50%CF处理，增幅为10.14%～13.43%。
　　2.4 不同施钾处理对生菜钾素积累量、钾肥表观利用率和农学效率的影响
　　由表4可知，施钾明显促进了生菜钾含量的增加，与CK相比，施钾处理生菜的钾含量增加了31.91%～38.19%，各施钾处理的生菜钾含量无显著差异。施钾明显促进了钾素积累量的增加，与CK相比，施钾处理的钾素积累量增加了52.28%～81.90%，所有施钾处理中以有机钾肥与无机钾肥1∶1配合施用处理（50%OF+50%CF）的生菜钾素积累量最大，为78.07 kg/hm2，其次为有机钾肥与无机钾肥3∶7配合施用处理（30%OF+70%CF）的钾素积累量，为76.48 kg/hm2，钾肥全部施用化学钾肥处理（100% CF）的钾素积累量最低，为65.36 kg/hm2。
　　肥料的表观利用率能很好地反映作物对肥料养分的吸收状况，本研究中所有施钾处理的钾肥用量相等，因此，钾肥表观利用率与生菜钾素积累量表现规律一致。50%OF+50%CF处理的钾肥表观利用率最高，为28.24%，其次为30%OF+70%CF处理的钾肥表观利用率，为26.96%，100% CF处理的钾肥表观利用率最低，为18.03%。农学效率以100%CF处理的最低，为38.63 kg/kg，有机钾肥和无机钾肥配合施用各处理的钾肥农学效率为75.96～83.57 kg/kg。
　　2.5 不同施钾处理对生菜收获后根际土壤各性状的影响
　　2.5.1 不同施钾处理对生菜收获后根际土壤酶活性的影响 土壤脲酶活性与土壤微生物数量、有机质含量、全氮含量和速效氮含量呈正相关，常用土壤的脲酶活性表征土壤的氮素状况。由表5可知，施用钾肥后土壤中脲酶活性提高，与CK相比，提高幅度为18.88%～52.66%。所有施用钾肥处理中以有机钾与无机钾1∶1配比施用处理的脲酶活性最高，为59.02 mg NH4+-N/（100 g·h），显著高于其他处理，其他施钾处理的脲酶活性均没有显著差异，范围为45.96～48.26 mg NH4+-N/（100 g·h）。
　　土壤過氧化氢酶的活性与土壤呼吸强度和土壤微生物活动相关。由表5可知，施用钾肥对土壤的过氧化氢酶活性没有明显影响。
　　磷酸酶能酶促有机磷化合物的水解，表征土壤的肥力状况（特别是磷的含量状况）。施用钾肥提高了土壤中碱性磷酸酶的活性，与CK相比，提高幅度为20.00%～63.87%。所有施钾处理中以50%OF+50%CF和70%OF+30%CF处理土壤碱性磷酸酶活性最高，均为5.08 mg/（g·h），以100%CF处理的土壤碱性磷酸酶活性最低，为3.72 mg/（g·h）。
　　土壤转化酶能酶促蔗糖分子中果糖的裂解，其活性与土壤中的腐殖质、水溶性有机质和黏粒的含量以及微生物的数据及活动呈正相关。随着土壤熟化程度的提高，转化酶的活性也增强，常用土壤转化酶活性来表征土壤的熟化程度和肥力水平。施用钾肥后土壤转化酶活性略有提高，比CK提高了6.67%～36.44%，施钾肥土壤的转化酶活性随着有机肥的增加而增强。
　　2.5.2 不同施钾处理对生菜收获后根际土壤微生物状况的影响 土壤微生物与土壤质量或肥力高低密切相关，其主要包括细菌、真菌及放线菌三大类。由表6可以看出，施用钾肥后土壤中的细菌和真菌的数量明显增加，与CK相比，增加幅度分别为18.42%～1 255.26%和8.19%～53.58%。有机、无机钾肥配施条件下，细菌和放线菌数量随着有机肥比例的增加先增加后降低，而真菌呈先降低后增加的趋势。
　　2.5.3 不同施钾处理对生菜收获后根际土壤pH及养分状况的影响 由表7可知，生菜收获后不同施钾处理土壤的pH和铵态氮没有明显差异，土壤有机质、速效磷和速效钾含量呈相同的规律，均为70%OF+30%CF处理>50%OF+50%CF处理>30%OF+70%CF 处理>100% CF处理>CK，其中速效钾规律最明显，与CK处理相比，施钾处理的土壤有机质、速效磷和速效钾含量分别提高2.41%～12.58%、21.35%～106.93%和26.54%～80.06%。
　　3 小结与讨论
　　施用钾肥明显促进了生菜成熟期叶片数和莲座期叶片SPAD值、净光合速率及蒸腾速率的增加，与CK相比，增幅分别为16.29%～29.06%、1.82%～8.39%、10.61%～18.94%和10.00%～30.00%。成熟期有机、无机钾肥配合施用比全部施用化学钾肥的生菜叶片数增加6.78%～11.02%。莲座期所有施钾处理的SPAD值、净光合速率和蒸腾速率无显著差异。 　　施用钾肥明显降低了生菜叶片中硝酸盐含量，增加了可溶性糖含量。等施钾量条件下，施用有机肥可以降低生菜叶片中硝酸盐积累量，有机、无机钾肥配合施用的硝酸盐含量比全部施用化学钾肥降低了9.95%～13.70%，这与方素萍[14]的研究结论一致。由于钾有促进硝酸盐吸收与提高其还原和同化速率的双重作用，蔬菜体内硝酸盐含量是其对硝态氮吸收与还原二者促进作用平衡的结果。全部施用化学钾肥的生菜叶片中VC含量高于其他所有施钾处理和CK，增幅为18.39%～34.01%。有机钾肥与无机钾肥3∶7配施情况下，生菜叶片中可溶性糖含量高于其他施钾处理，增幅为6.58%～20.90%。这与许多研究中有机、无机钾肥配合施用处理果实中的可溶性糖含量略高于单独施用有机钾肥或无机钾肥是一致的，因为合理施用钾肥可以提高蔗糖磷酸合成酶和蔗糖合成酶的活性，从而促进果实中蔗糖的合成[15]，而蔗糖是可溶性糖的主要组成部分[16，17]。
　　施用钾肥可以促进生菜产量的增加，与CK相比，增幅为5 795～12 535 kg/hm2，增产率为30.98%～67.00%。施钾处理以有机钾与无机钾3∶7和1∶1配比施用的产量较高，分别为31 243、31 229 kg/hm2，比全部施用化学钾肥处理的产量分别增加27.45%、27.51%。全部施用化学钾肥处理的农学效率最低，为38.63 kg/kg，有机、无机钾肥配合施用各处理的钾肥农学效率为75.96～83.57 kg/kg。因此，从生菜产量和钾肥农学效率的结果来看，有机钾肥与无机钾肥1∶1和3∶7配合施用可以达到较好的效果。
　　施钾使生菜钾素含量和钾素积累量均增加，比CK分别增加31.91%～38.19%和52.28%～81.90%，施钾处理的生菜钾含量无明显差异，有机钾与无机钾1∶1配合施用的生菜钾素积累量最大，为78.07 kg/hm2，其次为有机钾与无机钾3∶7配合施用的钾素积累量，为76.48 kg/hm2。钾肥表观利用率与生菜钾素积累量表现规律一致。有机钾肥与无机钾肥   1∶1配合施用的生菜钾肥表观利用率最大，为28.24%，全部施用化学硫酸钾的钾肥表观利用率最低，为18.03%。有机、无机钾肥配合施用钾肥表观利用率高于全部施用化学钾肥处理，这与张玉平[18]的研究一致，因为有机物料与无机钾肥复混具有一定的优化钾肥利用的效果[19]。
　　施钾使生菜收获后根际土壤中脲酶、碱性磷酸酶和转化酶的活性提高，与CK相比，增幅分别为18.88%～52.66%、20.00%～63.87%和6.67%～36.44%，但施用钾肥对土壤的过氧化氢酶活性无明显影响;所有施用钾肥处理中以有机钾肥与无机钾肥1∶1配施处理的脲酶活性最高，其他施钾处理的脲酶活性无明显差异;所有施钾处理中，有机钾肥与无机钾肥1∶1和7∶3配比处理土壤碱性磷酸酶活性最高，钾肥全部施用化学硫酸钾的土壤碱性磷酸酶活性最低;施钾土壤的转化酶活性随着有机肥的增加而增强。
　　施钾使生菜收获后根际土壤中的细菌和真菌的数量分别比CK增加18.42%～1 255.26%和8.19%～53.58%，有机、无机钾肥配合施用土壤中可培养细菌数量显著高于全部施用化学钾肥处理，这与张玉平[18]的研究结果一致，这是因为有机肥中含有大量的碳水化合物和矿质元素，为细菌的生长提供了丰富的碳氮源，比化肥更能促进可培养细菌的生长和繁育，从而极大地提高土壤中可培养细菌的数量[20]。有機、无机肥料配比施用条件下，细菌和放线菌数量随有机肥占比的增加先增加后降低，而真菌呈先降低后增加的趋势。生菜收获后不同施钾处理土壤的pH和铵态氮含量无明显差异，而土壤有机质、速效磷和速效钾含量分别比不施钾提高了2.41%～12.58%、21.35%～106.93%和26.54%～80.06%。土壤有机质、速效磷和速效钾含量呈相同规律，其中土壤速效钾含量变化规律最明显。
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