摘要
评估并筛选出适宜蔬菜高效生产的复合肥对于实现蔬菜轻简高效生产具有重要意义。目前，复合肥种类多样，不同复合肥施用对蔬菜生长及品质的影响有待进一步探究。基于华南酸性菜地土壤磷盈余量高、菜心对钾需求量大的问题，开展不同复合肥（新洋丰、艾贝施和雅苒平衡型复合肥：YF15-15-15、ICL16-16-16 和 YR15-15-15；对应的低磷复合肥：YF15-5-25、ICL15-5-25 和 YR13-4-25）施用对菜心生长及品质影响的田间试验，以筛选评估不同复合肥特性及施用对菜心生长、农艺性状、根系结构、土壤理化性质、品质、养分吸收及利用的影响。结果表明，不同复合肥溶解速率和溶解后 pH、电导率存在明显差异。与习惯施肥处理（F）相比，平衡型复合肥施用后菜心产量、生物量和叶面积分别提高了 2.5% ～ 53.9%、8.8% ～ 60.8% 和 19.1% ～ 62.9%（其中 ICL16-16-16 处理效果最优），而低磷复合肥施用后除 ICL15-5-25 处理生物量和叶面积略有增加外，其余两款低磷复合肥处理生物量和叶面积均较 F 处理低。不同复合肥对菜心根系生长具有显著影响，整体上低磷复合肥促进了菜心根系生长，但与对应平衡型复合肥相比根系平均直径降低了 13.9% ～ 30.4%。复合肥施用后整体降低了土壤 pH 值，但增加了土壤电导率值，平衡型复合肥施用后土壤硝态氮和铵态氮含量较 F 处理分别显著增加了 30.7% ～ 40.1% 和 18.7% ～ 53.2%；与对应平衡型复合肥处理相比，低磷复合肥施用后硝态氮、铵态氮和有效磷含量分别降低了 13.9% ～ 22.4%、18.6% ～ 30.5% 和 17.7% ～ 24.6%，而速效钾含量增加了 50.0% ～ 107.3%。与 F 处理相比，ICL16-16-16 和 YR15-15-15 氮积累量分别显著提高了 41.5% 和 27.2%，而 YF15-5-25 和 YR13-4-25 处理氮积累量分别显著降低了 12.6% 和 17.9%；平衡型复合肥施用后菜心磷积累量较 F 处理提高了 14.7% ～ 97.3%，而低磷复合肥施用后磷积累量较 F 处理明显降低或无显著差异；复合肥施用后菜心钾积累量较 F 处理显著提高了 34.3% ～ 110.1%。与 F 处理相比，平衡型复合肥施用后氮肥回收效率显著提高了 16.3% ～ 51.0%，而磷肥回收效率降低了 15.9% ～ 52.5%；低磷复合肥施用后氮肥回收效率与 F 处理无显著差异，磷肥回收效率增加了 6.9% ～ 38.0%，而钾肥回收效率显著降低了 22.4% ～ 32.5%。与 F 处理相比，平衡型复合肥主要提高了菜心可溶性蛋白和可溶性糖含量，而低磷复合肥处理后菜心维生素 C 和可溶性蛋白含量明显提高，但可溶性糖含量降低。综合而言，平衡型复合肥对菜心生长的促进作用优于低磷复合肥，其中 ICL16-16-16 综合表现最优，在低磷复合肥中 ICL15-5-25 综合表现更好。因此，在实际生产中应根据菜地土壤养分状况和菜心养分需求特点合理选择复合肥以促进菜心生长，实现菜心轻简、高效、高质生产。
Abstract
Evaluating and selecting suitable compound fertilizers is of great significance in achieving simple and efficient vegetable production．Currently，there are various types of compound fertilizers，and the effects of different compound fertilizers on the growth and quality of vegetables need to be further investigated．In this study，based on the production problems and demands of high soil phosphorus（P）surplus in acidic vegetable land in South China and the high potassium （K）demand of flowering Chinese cabbage，a field experiment on the effects of different compound fertilizer（balanced compound fertilizers of Xin Yangfeng，Agrobase and Yara：YF15-15-15，ICL16-16-16 and YR15-15-15，and corresponding low phosphorus compound fertilizers：YF15-5-25，ICL15-5-25 and YR13-4-25）applications on the growth and quality of flowering Chinese cabbage was carried out in order to screen and evaluate the effects of different compound fertilizer characteristics and applications on the growth，agronomic traits，root structure，soil physicochemical properties，quality，nutrient uptake， and utilization of flowering Chinese cabbage．The results showed that there were significant differences in the dissolution rate，post-dissolution pH，and EC of different compound fertilizers．Compared with the customary fertilization treatment （F），the fresh yield，biomass and leaf area of flowering Chinese cabbage increased by 2.5%-53.9%，8.8%-60.8% and 19.1%-62.9%，respectively，after application of balanced compound fertilizers（with the ICL16-16-16 treatment having the best effect），whereas，except for a slight increase in biomass and leaf area of the ICL15-5-25 treatment after the application of the low-phosphorus compound fertilizers，the biomass and leaf area were lower than those of the F treatment．Different compound fertilizers had a significant effect on the root growth of flowering Chinese cabbage．Overall，the low-P compound fertilizer promoted the root growth，but the average diameter of the root system was reduced by 13.9%-30.4% compared with the corresponding balanced compound fertilizers．Compound fertilizer application reduced soil pH overall but increased soil EC value，and soil NO3 - -N and NH4 + -N content were significantly increased by 30.7%-40.1% and 18.7%-53.2%， respectively，after balanced compound fertilizer application compared with the F treatment；compared with the corresponding balanced compound fertilizer treatment，NO3 - -N，NH4 + -N，and Olsen-P content were decreased by 13.9%-22.4%， 18.6%-30.5% and 17.7%-24.6%，respectively，while available-K content was increased by 50.0%-107.3%．Compared with the F treatment，the nitrogen（N）accumulation of ICL16-16-16 and YR15-15-15 was significantly increased by 41.5% and 27.2%，while in the YF15-5-25 and YR13-4-25 treatments，it was significantly decreased by 12.6% and 17.9%，respectively．The P accumulation of flowering Chinese cabbage after balanced compound fertilizer application was increased by 14.7%-97.3% compared with the F treatment，while the P accumulation of low-P compound fertilizer decreased significantly or did not differ significantly from that of the F treatment．The K accumulation of flowering Chinese cabbage was increased by 34.3%-110.1% after the application of compound fertilizer compared with that of the F treatment．Compared with F treatment，the recovery efficiency of N fertilizer（NUE）after application of balanced compound fertilizer was significantly increased by 16.3%- 51.0%，while the recovery efficiency of P fertilizer（PUE）was decreased by 15.9%-52.5%；the NUE after application of low-P compound fertilizer was not significantly different from that of F treatment，while the PUE was increased by 6.9%- 38.0%，and the recovery efficiency of K fertilizer was significantly decreased by 22.4%-32.5%．Compared with the F treatment，the balanced compound fertilizer mainly increased the content of soluble protein and soluble sugar in the flowering Chinese cabbage，while the Vc and soluble protein content increased significantly，but the content of soluble sugar decreased after the low-P compound fertilizer application．Overall，balanced compound fertilizer had a better promoting effect on the growth of flowering Chinese cabbage than low-P compound fertilizer，with ICL16-16-16 showing the best comprehensive performance and ICL15-5-25 having better comprehensive performance among low-P compound fertilizers．Therefore，the soil nutrient status and the characteristics of the nutrient demand should be considered in the choice of compound fertilizer to promote the growth of flowering Chinese cabbage and achieve light，simple，efficient，and high-quality production．
在集约化农业生产中，化肥是不可或缺的生产资料，其养分浓度高，除供应作物生长必需养分外，还能大幅降低劳动强度[1]。当前，在有限的耕地面积下满足人口不断增长对粮食和农产品的需求成为现阶段我国农业生产的重中之重。因此，根据作物养分需求规律，平衡养分供应是保障作物高产、稳产的关键。然而，现有的基础肥料已经不能满足作物对多种养分的平衡需求，加之农户在实际生产中普遍偏施氮肥，忽视磷、钾肥与氮肥的平衡施用，致使实际生产中作物减产和农产品品质降低的现象普遍存在[2-3]。为改善这一现状，需根据作物所需平衡施肥，目前平衡施肥除了根据现有基础肥料合理配比外，复合肥施用在我国农业生产中的占比逐年增加[4]。复合肥有效养分含量高、养分均匀，造粒过程无有害成分且对土壤结构影响较小； 此外，复合肥还具有粒状肥料结构紧密，养分释放缓慢，养分有效性较长等优点，同时颗粒状复合肥吸湿性小、不易结块，便于储存、运输和机械施肥，在农业生产中广泛使用[1]。然而，现有复合肥也存在养分配比单调、固定的缺点，因而在实际生产中根据当地土壤养分状况筛选适宜作物生长的复合肥是增加作物产量、改善作物品质、提高养分利用效率的关键。
蔬菜富含多种营养成分（如维生素、矿物质、膳食纤维等），在人们日常膳食结构中不可或缺。在我国，蔬菜是仅次于粮食的第二大种植产业，具有生产周期短、产量高、经济效益优、带动就业能力强等特点，是我国乡村振兴的支柱产业[5]。化肥是蔬菜优质高产的物质基础，最大限度地发挥化肥的正面作用、减少化肥负面影响是现阶段蔬菜高效养分管理的关键。然而，由于大多蔬菜具有根系浅、养分吸收能力弱、喜高肥水，并存在养分奢侈吸收的营养特性，致使蔬菜种植过程中化肥过量和不合理施用现象普遍存在[2-3]。据调查，在我国集约化蔬菜生产系统中，化肥养分（N+P2O5+K2O）平均用量为 1092.0 kg/hm2，是全国农作物化肥养分用量的 3.3 倍，且表现出严重比例失衡问题[2]。因此，基于复合肥具有养分高效、均衡等特点，在生产中匹配适宜蔬菜生长的高效复合肥对于提高蔬菜产量、改善蔬菜品质至关重要。周旋等[6]通过长期试验，发现不同工艺复合肥对小白菜产量和品质具有明显影响，且高塔法复合肥（15-15-15）更有利于小白菜高产、优质栽培，提升土壤肥力。此外，不同类型复合肥施用对蔬菜产量和品质也有不同影响，王祝余等[7]发现，施用硫基和低氯复合肥后青花菜产量、品质和经济效益均优于高氯复合肥。除复合肥生产工艺和类型影响外，含功能性物质复合肥对蔬菜生产也具有显著影响，高丽超等[8] 发现，施用生物质磺化炭基复合肥可降低胡萝卜生长前期土壤 pH 值，提高胡萝卜氮、磷、钾素养分累积量和土壤速效氮、磷、钾供应水平，有利于胡萝卜增产；宋先慧等[9]研究表明，含腐植酸复合肥较常规复合肥可显著提高芹菜的分蘖数和产量，单宁复合肥在芹菜生长发育前期作用效果较明显； 同样，张汉卿等[10]发现，含黄腐酸复合肥可以明显提高大蒜产量和经济效益。由此可见，复合肥施用对于提高蔬菜产量和品质具有重要作用，筛选适宜蔬菜高产优质生产的复合肥至关重要。
菜心[Brassica campestris L.ssp.chinensis（L.） var.utilis Tsen et Lee]是华南地区重要的特色蔬菜之一，因其口感脆嫩、风味独特且具有丰富的营养物质而深受消费者喜爱，菜心产品不仅在国内畅销，还大量出口到东南亚、欧美等国家[11]。近年来，随着菜心品种的不断改良，菜心在全国适种范围内广泛种植，其中广东省作为菜心主产区，年种植面积达 1.68 万 hm2，分别占叶菜类种植面积和蔬菜总种植面积的 24% 和 12%[12]。菜心生长期短、复种指数高，平均每年可种植 7～10 茬[13]。在菜心短暂生长期内水肥需求量大，加之复种指数高，其种植过程中的养分管理尤为重要。因此，本研究通过田间试验探究不同复合肥施用对菜心生长及品质的影响并筛选出最优复合肥，对优化菜心养分管理策略、提高养分利用效率、推动菜心提质增效生产具有重要意义。
1 材料与方法
1.1 试验点概况
试验于 2022 年 11 月至 2023 年 2 月在广东省佛山市三水区白坭镇康喜莱现代农业产业园（112.84°E， 23.07°N）进行。试验点属亚热带季风气候，年平均气温 22.5℃，年降水量约 1688.7 mm。试验点供试土壤为砂壤土，0～20 cm 耕层土壤 pH 5.9，电导率 （EC）64μS/cm，有机质 3.95 g/kg，全碳 7.55 g/kg，全氮 0.98 g/kg，有效磷 74 mg/kg，速效钾 124 mg/kg。
1.2 试验设计
试验共设 8 个处理：（1）不施肥对照（CK）； （2）农户习惯施肥（F）；（3）新洋丰 15-15-15 复合肥 （YF15-15-15）；（4）艾贝施 16-16-16 复合肥（ICL16-16-16）； （5）雅苒 15-15-15 复合肥（YR15-15-15）；（6）新洋丰 15-5-25 复合肥（YF15-5-25）；（7）艾贝施 15-5-25 复合肥（ICL15-5-25）；（8）雅苒 13-4-25 复合肥（YR13-4-25）。根据菜心高产栽培养分需求[14-15]，设定不同处理复合肥用量均为 1000 kg/hm2，以对比分析不同复合肥施用对菜心生长的影响，不同处理养分用量见表1。除农户习惯施肥处理磷、钾肥基施外，其余处理复合肥按基肥∶第一次追肥∶第二次追肥 =3∶4∶3 比例分 3 次施用。每个处理 3 次重复，完全随机区组排列，小区面积为 20 m2。
表1不同处理养分投入量
试验采用点播的方式进行，在菜心出苗长至 3 叶 1 心时进行间苗，控制密度为 16.0 万株 /hm2。所有试验小区布置完成后在整个试验外围设保护区，保护区内也种植菜心，在试验过程中，所有田间管理，包括除草剂施用和病虫害防治等，均采用当地栽培管理方法。
1.3 测定项目与方法
1.3.1 土壤样品的采集与分析
基础土壤样品在前茬水稻收获后菜心基肥施用前采集。以整个试验田块为采样单元，在试验田块内以“S”形均匀布点 15 个，取 0～20 cm 耕作层土壤，实验室风干磨细过 1 和 0.15 mm 筛，供理化分析用。收获期土壤以试验小区为采样单元，同样以“S”形布点采集土壤。按常规方法测定土壤基本理化性质[16]。按水土比 2.5∶1 用 pH 计测定土壤 pH；按水土比 5∶1 用电导仪测定土壤 EC 值；采用重铬酸钾容量法测定有机质；采用碳氮分析仪（EMA502，VELP，Italy）测定土壤全氮含量；采用 1 mol/L KCl 溶液浸提，显色法测定收获期鲜土中 NH4 +-N 和 NO3--N；采用 1 mol/L NH4OAc 浸提，ICP-OES 测定土壤速效钾、交换性钙和交换性镁；采用 0.5 mol/L NaHCO3 浸提钼锑抗比色法测定有效磷；采用热水回流姜黄素比色法测定有效硼。
1.3.2 植株表型数据获取
在菜心收获前，用 SPAD 仪（SPAD-520，Minolta Camera，Japan）测定最大完全展开叶下一叶位叶片 SPAD 值，每片叶沿叶片周围依次测定 10 个点 SPAD 值，取平均值作为该叶片的 SPAD 值，各小区选取 3 片叶片进行测定，取平均值作为该小区叶片的 SPAD 值。在叶片 SPAD 值测定完成后用铁锹将植株连根取回，叶片放在黑色背景布上与 5 cm× 5 cm 的白色参比卡片一起，数码相机拍照后，用 Image-Pro Plus 6.0 计算叶片面积。植株在 105℃杀青 30 min，65℃恒温烘干、称重测定生物量。根系洗净后用根系扫描仪（Win RHIZO）获取根系结构参数。
1.3.3 植株养分及品质参数测定
植株样品烘干磨细后，采用碳氮分析仪 （EMA502，VELP，Italy）测定植株全氮含量。采用硝酸高氯酸混酸（4∶1）消煮，ICP-OES（Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry）测定植株磷、钾、钙、镁和硼含量。植株不同养分积累量为地上部干物质量与相应养分含量之积；参考彭少兵等[17]的方法用养分回收利用率表征不同养分利用率，如氮肥回收利用率（REN）反映作物对施入土壤中肥料氮素的回收效率，即REN=（U-U0）× 100/F，其中，U 为施氮区作物收获时地上部氮总积累量，U0 为不施氮区作物收获时地上部氮总积累量，F 为施氮量。
采用蒽酮比色法测定采收菜心商品部位可溶性糖含量；参照 Tanka 等[18]的方法测定采收菜心商品部位维生素 C 含量；采用考马斯亮蓝比色法测定收获菜心商品部位可溶性蛋白含量。
1.4 数据统计分析
试验数据利用 Excel 2021 进行计算处理。采用 SPSS 20.0 进行单因素方差分析（ANOVA），评估不同处理植株和土壤理化性质之间的差异。采用 OriginPro 8.5 作图。
2 结果与分析
2.1 不同复合肥溶解性差异
不同复合肥溶解在超纯水中后溶液 pH 值均迅速降低，随着肥料质量的增加，溶液 pH 值缓慢降低（图1）。等质量平衡型复合肥溶解在相同体积的超纯水中，ICL16-16-16 复合肥溶解后 pH 值 <YF15-15-15 复合肥 <YR15-15-15 复合肥，20 g ICL16-16-16、YF15-15-15 和 YR15-15-15 平衡型复合肥溶解在 100 mL 超纯水中后 pH 值分别降低了 3.17、1.96 和 1.77。等质量低磷复合肥溶解在等体积超纯水中，整体上 YF15-5-25 复合肥溶解后 pH 值 <ICL15-5-25 复合肥 <YR13-4-25 复合肥，20 g YF15-5-25、ICL15-5-25 和 YR13-4-25 低磷复合肥溶解在 100 mL 超纯水中后 pH 值分别降低了 2.94、2.92 和 2.65。与 pH 值变化不同的是，随着肥料质量的增加，溶液 EC 值逐渐增加，但不同肥料间存在明显差异，在平衡型复合肥中，等质量 YF15-15-15 复合肥溶解在等体积超纯水中，EC 值整体上 >ICL16-16-16 复合肥 >YR15-15-15 复合肥；而在低磷复合肥中，等质量 ICL15-5-25 复合肥溶解在等体积超纯水中的 EC 值整体上 >YR13-4-25 复合肥 >YF15-5-25 复合肥。
在不同肥料颗粒溶解动态试验中观察到，相同质量不同复合肥溶解在相同体积超纯水中肥料颗粒溶解动态变化存在明显差异（图2），在溶解6 min 后平衡型复合肥中 ICL16-16-16 复合肥颗粒溶解速度明显快于 YR15-15-15 复合肥和 YF15-15-15 复合肥； 而在低磷复合肥中 ICL15-5-25 复合肥颗粒溶解速度 >YF15-5-25 复合肥 >YR13-4-25 复合肥。
图1不同质量复合肥溶解在相同体积超纯水中 pH 和电导率值动态变化
图2相同质量不同复合肥溶解在等体积超纯水中肥料颗粒溶解动态变化
2.2 不同复合肥施用对菜心生长的影响
不同复合肥施用对菜心生长具有显著影响（表2）。与 F 处理相比，YF15-15-15、ICL16-16-16、YR15-15-15 和 ICL15-5-25 处理产量分别提高了2.5%、53.9%、31.6% 和 16.4%，生物量分别增加了 8.8%、60.8%、33.7% 和 17.4%，单株叶面积分别提高了 19.7%、62.9%、 38.5% 和 19.1%，而 YF15-5-25 和 YR13-4-25 处理中产量较 F 处理分别减少了 5.1% 和 9.7%，生物量较 F 处理分别降低了 4.1% 和 8.2%，单株叶面积差异不显著。与对应品牌平衡型复合肥相比，YF15-5-25 处理产量、生物量、单株叶面积、叶片 SPAD 值、叶片数和茎粗分别降低了 7.5%、11.8%、16.5%、9.8%、 11.9% 和 12.4%，ICL15-5-25 处理产量、生物量、单株叶面积、叶片 SPAD 值、叶片数和茎粗分别降低了 24.4%、27.0%、26.9%、15.2%、16.0% 和 23.4%， YR13-4-25 处理中产量、生物量、单株叶面积、叶片 SPAD 值、叶片数和茎粗分别降低了 31.4%、31.3%、 29.9%、9.6%、16.0% 和 22.8%。在同类型复合肥中， ICL16-16-16 和 YR15-15-15 处理生物量较 YF15-15-15 分别增加了 47.8% 和 22.9%，单株叶面积分别提高了 36.1% 和 15.7%，叶片 SPAD 值分别提高了 9.9% 和 0.7%（差异不显著），叶片数分别增加了 66.7% 和 33.3%，茎粗分别提高了 16.5% 和 1.3%，使最终产量增加了 50.2% 和 28.4%。在低磷复合肥中 ICL15-5-25 处理较 YF15-5-25 产量、生物量、叶面积、叶片 SPAD 值、叶片数和茎粗分别提高了 22.7%、22.4%、19.2%、3.7%、10.0% 和 25.7%，而 YR13-4-25 处理较 YF15-5-25 产量、生物量和单株叶面积分别降低了 4.8%、4.3% 和 2.8%。
表2不同复合肥施用下菜心基础生长指标差异
注：不同小写字母表示不同施肥处理间差异显著（P<0.05）。下同。
2.3 不同复合肥施用对菜心根系生长的影响
不同复合肥对菜心根系生长具有显著影响，整体上低磷复合肥促进了菜心根系生长（表3）。与 F 处理相比，平衡型复合肥 ICL16-16-16、YR15-15-15 和 YF15-15-15 处理根系长度分别降低了 18.1%、11.8% 和 19.2%，根系体积分别减少了 58.7%、17.0% 和 37.0%，而根系平均直径分别增加了 26.4%、44.1% 和 32.9%；在低磷复合肥中 YF15-5-25 和 ICL15-5-25 处理根系长度较 F 处理分别降低了 4.1% 和 15.6%，表面积分别减少了 19.0% 和 19.8%，根系体积分别降低了 43.0% 和 48.3%，而根系平均直径分别增加了 22.2% 和 8.7%。在低磷复合肥中 YR13-4-25 处理根系长度和表面积较 F 处理显著增加 38.6% 和 23.3%。与对应品牌平衡型复合肥相比，YF15-5-25 和 YR13-4-25 处理根系长度、表面积、根尖数、连接数、节点数和分叉数均有不同程度的提高，而根系平均直径分别降低了 3.3% 和 22.1%，在 ICL15-5-25 处理中除根系长度、表面积、体积和平均直径较 ICL16-16-16 处理分别降低 4.3%、32.8%、 37.7% 和 24.6% 外，其余根系生长指标均高于 ICL16-16-16 处理。在同类型复合肥中 ICL16-16-16 和 YR15-15-15 处理根系生长弱于 YF15-15-15 处理，而在低磷复合肥中 ICL15-5-25 和 YR13-4-25 处理根系生长强于 YF15-5-25 处理。
表3不同复合肥施用对菜心根系生长指标的影响
2.4 不同复合肥施用对菜地土壤理化性质的影响
不同复合肥施用对收获期菜地土壤理化性质具有显著影响（表4）。与 CK 相比，复合肥施用整体降低了土壤 pH 值，但处理间无显著差异。施肥后显著提高了收获期土壤 EC 值，与 F 处理相比，平衡型复合肥 YF15-15-15、ICL16-16-16 和 YR15-15-15 施用后土壤 EC 值分别增加了 26.3%、25.4% 和 24.4%，而平衡型复合肥处理间无显著差异；低磷复合肥 YF15-5-25、ICL15-5-25 和 YR13-4-25 施用后土壤 EC 值较 F 处理分别提高了 48.9%、56.3% 和 68.9%。施肥后显著提高了收获期土壤活性氮含量，与 F 处理相比，平衡型复合肥 YF15-15-15、ICL16-16-16 和 YR15-15-15 施用后硝态氮含量分别显著增加了 30.7%、40.1% 和 32.6%，铵态氮含量分别显著提高了 18.7%、53.2% 和 24.3%，平衡型复合肥中 ICL16-16-16 处理土壤活性氮含量显著高于 YF15-15-15 和 YR15-15-15 处理；在低磷复合肥中 YF15-5-25 和 ICL15-5-25 处理硝态氮含量较 F 处理分别显著提高 12.5% 和 17.0%，而 YR13-4-25 处理硝态氮和低磷复合肥铵态氮含量与 F 处理无显著差异。平衡型复合肥 YF15-15-15、ICL16-16-16 和 YR15-15-15 处理土壤有效磷含量较 F 处理分别显著提高 75.8%、90.1% 和 68.2%，低磷复合肥 YF15-5-25、 ICL15-5-25 和 YR13-4-25 处理土壤有效磷含量较 F 处理分别显著提高 44.6%、52.3% 和 26.9%。不同平衡型复合肥施用后土壤速效钾含量较 F 处理增加了 45.6%～68.2%，低磷复合肥施用后速效钾含量较 F 处理显著提高了 1.53～2.37 倍。ICL16-16-16 处理后土壤交换性钙含量较 F 处理显著降低了 16.7%，而其他处理土壤交换性钙含量与 F 处理无显著差异。平衡型复合肥施用后土壤交换性镁含量显著降低了 6.5%～10.2%，而低磷复合肥施用后土壤交换性镁含量与 F 处理无显著差异。试验各处理间土壤有效硼含量无显著差异。
2.5 不同复合肥施用对菜心养分含量的影响
施肥后显著提高了菜心氮、磷、钾和镁含量，而钙和硼含量有降低趋势或差异不显著（表5）。与 F 处理相比，YF15-15-15、ICL16-16-16 和 YR15-15-15 处理氮含量分别降低了 1.2%、11.9% 和 4.6%，磷含量分别增加了 5.9%、22.8% 和 15.1%，钾含量分别提高了 24.1%、31.0% 和 31.9%，而钙含量和镁含量与 F 处理差异不显著。在低磷复合肥中，YF15-5-25、ICL15-5-25 和 YR13-4-25 处理氮含量较 F 处理分别降低了 8.7%、 14.0% 和 10.4%，磷含量分别减少了 4.6%、4.8% 和 12.1%，钙含量分别降低了 18.3%、12.9% 和 14.3%，镁含量分别减少了 14.7%、17.7% 和 11.2%，而钾含量分别提高了 43.7%、57.5% 和 51.3%，硼含量分别增加了 2.1%、11.3% 和 9.3%。与对应平衡型复合肥相比，YF15-5-25、ICL15-5-25 和 YR13-4-25 处理氮含量分别减少了 7.7%、2.4% 和 6.1%，磷含量分别降低了 9.9%、22.5% 和 23.6%，钙含量分别减少了 13.5%、16.3% 和 9.7%，镁含量分别降低了 16.2%、23.4% 和 14.6%，而钾含量分别增加了 15.8%、20.5% 和 23.6%，硼含量分别提高了 25.2%、31.4% 和 8.3%。
表4不同复合肥施用对菜心收获期土壤理化性质的影响
表5不同复合肥施用对菜心养分含量的影响
2.6 不同复合肥施用对菜心养分积累量的影响
施肥后菜心氮、磷、钾、钙、镁和硼积累量分别较 CK 增加了 3.41～6.61、2.74～8.13、2.56～6.47、 1.62～4.60、2.31～6.03 和 1.73～3.15 倍（ 图3）。与 F 处理相比，ICL16-16-16 和 YR15-15-15 处理氮积累量分别显著提高了 41.5% 和 27.2%，而 YF15-5-25 和 YR13-4-25 处理氮积累量分别显著降低了 12.6% 和 17.9%；尽管 YF15-15-15 处理磷积累量较 F 处理提高 14.7%，但两者差异不显著，ICL16-16-16 和 YR15-15-15 处理磷积累量较 F 处理分别显著提高 97.3% 和 54.0%，而 YF15-5-25 处理磷积累量较 F 处理降低 8.5%， ICL15-5-25 磷积累量较 F 处理提高 11.8%，但差异不显著，而 YR13-4-25 处理磷积累量较 F 处理分别显著降低 19.1%。YF15-15-15、ICL16-16-16、YR15-15-15、 YF15-5-25、ICL15-5-25 和 YR13-4-25 处理钾积累量较 F 处理分别显著提高 34.3%、110.1%、75.9%、37.7%、 84.8% 和 38.8%。ICL16-16-16 和 YR15-15-15 处理钙积累量较 F 处理分别显著提高 67.3% 和 27.3%，而 YF15-5-25 和 YR13-4-25 处理钙积累较 F 处理分别显著降低 21.7% 和 21.2%。在菜心镁积累量中只有 ICL16-16-16 和 YR15-15-15 处理镁积累量较 F 处理分别显著提高 72.4% 和 37.9%，其他处理与 F 处理间无显著差异。ICL16-16-16、 YR15-15-15 和 ICL15-5-25 处理硼积累量显著高于 F 处理，其他处理与 F 处理硼积累量无显著差异。与对应平衡型复合肥相比，YF15-5-25、ICL15-5-25 和 YR13-4-25 处理氮积累量分别显著降低了 18.6%、28.8% 和 35.4%，磷积累量分别显著减少了 20.2%、43.4% 和 47.5%，钾积累量 ICL15-5-25 和 YR13-4-25 处理分别显著降低了 12.0% 和 21.1%，钙积累量分别显著减少了 23.7%、39.0% 和 38.1%，镁积累量分别降低了 25.8%、44.1% 和 41.1%。
图3不同复合肥施用对菜心养分积累量的影响
注：不同小写字母表示不同施肥处理间差异显著（P<0.05）。下同。
2.7 不同复合肥施用对菜心养分利用率的影响
与 F 处理相比，平衡型复合肥 YF15-15-15、ICL16-16-16 和 YR15-15-15 处理氮肥回收效率分别显著提高了 16.3%、51.0% 和 42.3%，而低磷复合肥 YF15-5-25、 ICL15-5-25 和 YR13-4-25 处理氮肥回收效率与 F 处理无显著差异。YF15-15-15、ICL16-16-16 和 YR15-15-15 处理磷肥回收效率较 F 处理分别显著降低 52.5%、15.9% 和 32.5%，而 YF15-5-25、ICL15-5-25 和 YR13-4-25 处理磷肥回收效率较 F 处理分别提高了 6.9%（差异不显著）、 38.0% 和 13.4%（图4）。在钾肥回收效率中 ICL16-16-16 和 YR15-15-15 处理较 F 处理分别显著提高 42.4% 和 23.4%，而 YF15-5-25、ICL15-5-25 和 YR13-4-25 处理钾肥回收效率较 F 处理分别显著降低 45.1%、21.5% 和 44.6%。与对应平衡型复合肥相比，YF15-5-25、ICL15-5-25 和 YR13-4-25 处理氮肥回收效率分别显著降低了 22.4%、28.7% 和 32.5%，钾肥回收效率分别显著减少了 38.1%、44.9% 和 55.1%，而磷肥回收效率分别显著提高了 125.2%、64.2% 和 67.9%。
图4不同复合肥施用对菜心养分利用效率的影响
2.8 不同施肥处理对菜心品质的影响
不同复合肥施用对菜心品质指标具有显著影响（表6）。与 CK 相比，施肥后菜心维生素 C 含量增加了 38.0%～114.5%（其中 ICL16-16-16 处理增幅最大），可溶性蛋白含量提高了 40.1%～97.6% （其中 ICL16-16-16 处理增幅最大），而可溶性糖含量较 CK 处理降低 10.7%～39.1%（其中 ICL16-16-16 处理降幅最大）。与 F 处理相比，YF15-15-15、ICL16-16-16、 YR15-15-15、YF15-5-25 和 ICL15-5-25 处理中维生素 C含量分别增加了 23.3%、54.4%、30.0%、5.9% 和 20.3%，可溶性蛋白含量分别提高了 15.0%、36.5%、21.4%、 7.8% 和 15.0%，而 YF15-15-15、ICL16-16-16 和 YR15-15-15 处理中可溶性糖含量分别降低了 18.2%、20.2% 和 11.5%。与相应平衡肥处理相比，YF15-5-25、ICL15-5-25 和 YR13-4-25 处理维生素C含量分别降低了 14.1%、 22.1% 和 23.6%，可溶性蛋白含量分别减少了 6.3%、15.7% 和 20.3%，而可溶性糖含量分别增加了 34.3%、 31.6% 和 32.3%。
表6不同复合肥施用对菜心品质的影响
2.9 不同复合肥施用下菜心农艺性状、根系结构和品质驱动因子分析
不同复合肥施用后菜心农艺性状、根系结构和品质受土壤理化性质及植株养分含量的影响显著 （图5）。土壤 EC 值对根系结构、根尖数、连接数、节点数和分叉数有显著正向影响；土壤活性氮含量 （铵态氮和硝态氮）和有效磷含量与菜心生物量、叶面积、叶片数、叶片 SPAD 值、茎粗、根系平均直径、维生素 C 含量和可溶性蛋白含量呈显著正相关，而与可溶性糖含量呈显著负相关；土壤速效钾含量对根系长度、根尖数、连接数、节点数和分叉数有显著正向影响；交换性钙和镁含量与菜心生物量、叶面积、叶片数、叶片 SPAD 值、茎粗、根系平均直径、维生素 C 含量和可溶性蛋白含量呈显著负相关，而与可溶性糖含量呈显著正相关；不同复合肥施用后土壤 pH 和硼含量对菜心农艺性状、根系结构和品质无显著影响。植株氮、磷含量的提高整体改善了菜心农艺性状和根系结构，但降低了菜心可溶性糖含量；植株钾含量的增加主要改善了根尖数、连接数、节点数和分叉数，而钙含量的增加对以上参数有负面影响；植株镁含量的增加改善了菜心农艺性状、维生素 C 和可溶性蛋白含量，但降低了可溶性糖含量；植株硼含量的增加主要降低了叶片 SPAD 值和根系平均直径。
图5不同复合肥施用后土壤理化性质和植株养分含量对植株农艺性状、根系结构和品质的影响
注：a 为土壤理化性质，b 为植株养分含量。
3 讨论
3.1 不同复合肥施用对菜心生长及养分利用率的影响
随着我国农业机械化水平的提高和农民施肥方式的转变，对肥料轻简施用提出了新的要求。复合肥以其养分种类丰富、养分均衡和施用方便等优点，其用量在过去 10 年中保持稳定上升趋势[4]。前人总结表明，氮磷钾合理配合施用可使水稻增产 40.8%、玉米增产 46.1%、小麦增产 56.6%、棉花增产 48.6%、油菜籽增产 64.4%、大豆增产 17.9%[1]。在本研究中通过氮磷钾配施后（F 处理）可使菜心生物量增加 2.3 倍（表2）。研究表明，复合肥施用较当地习惯施肥能显著提高作物产量，其中玉米、水稻、马铃薯、棉花和油菜施用复合肥后增产率在 5.4%～23.6%[19]。此外，对辣椒的研究表明，复合肥施用较当地习惯施肥可明显提高辣椒产量和经济效益[20]。在本研究中，平衡型复合肥的施用较习惯施肥能进一步促进菜心生长，增产率在 2.5%～53.9%（其中 ICL16-16-16 增产效果最佳），与前人在不同作物中复合肥具有进一步增产效果的结论一致。平衡型复合肥能进一步提高作物产量，一方面与其养分配比均衡、丰富有关；另一方面复合肥通过造粒后其养分释放速度较普通单质肥料慢，从而提高其肥效最终达到进一步增产的效果[1，4]。与平衡型复合肥处理不同的是，低磷复合肥在华南菜田中对菜心增产效果不及平衡型复合肥，其中 YR13-4-25 处理较习惯施肥（F 处理）还有减产风险（表2），这主要与低磷复合肥中磷肥占比较低且华南地区部分土壤有效磷含量偏低有关[21]。因此，在华南菜心生产中建议施用平衡型复合肥，以提高其产量和收益。
化肥过量施用是我国蔬菜生产中的普遍问题，致使蔬菜生产养分利用明显低于谷物作物，这一方面与蔬菜生理特性有关，大部分蔬菜根系浅、养分和水分吸收能力弱、需肥量大、复种指数高；另一方面蔬菜产值高，农户为了追求经济效益大量施用化肥，致使蔬菜生产养分利用率偏低[3]。因此，需要通过优化养分投入以提高蔬菜生产养分利用效率。化肥减量和平衡施肥是提高作物养分利用效率的有效措施[22]。复合肥因其养分含量丰富、均衡且施用简便，具有非常强的推广性，随着复合肥的大面积推广应用，为科学施肥和化肥减量增效带来了契机[19]。本研究中，与习惯施肥处理相比，平衡型复合肥施用后氮、钾肥回收利用率明显增加，低磷复合肥施用后磷肥回收利用率明显提高（图4），这与前人在小麦-玉米上的研究结果一致[23]。
3.2 不同复合肥施用对菜心根系结构的影响
根系是作物水分和养分吸收的主要器官，同时也是氨基酸和多种植物激素合成的重要场所[24]。植物根系与地上部有着密切的物质交流，其生长状况直接影响作物地上部的生长发育[25]。根系长度、表面积、体积和根系平均直径等参数是影响根系水分和养分吸收的重要参数，氮素营养对根系形态和分布具有重要影响，根系形态和空间分布也会显著影响氮素吸收[26]。研究表明，轻度缺氮会诱导主根和侧根伸长，而严重或长期缺氮会抑制主根生长和根系总长度[27]。本研究中，不施肥处理主根和侧根长度增加，但总的根系长度显著降低，这主要与长期氮素营养供应不足有关（表3），此外，本研究中不施肥处理根系平均直径降低，这可能是作物应对氮素胁迫，提升氮素吸收效率的重要策略[28]。相反，氮的合理施用可有效促进作物根系生长，增加作物根系长度、根表面积、根体积、根尖数和分叉数等，提高整个根群与土壤的接触面积，从而增强根系对养分的吸收能力[29-30]，这与本研究中观察到的结果一致（表3），同时本研究中土壤活性氮（铵态氮和硝态氮）含量与根系表面积、体积和根系平均直径呈正相关（图5）。在本研究中，平衡肥处理根系长度间无显著差异，而 ICL16-16-16 处理根系表面积、体积和平均直径明显高于另外两款平衡型复合肥，这可能与 ICL16-16-16 处理供应更多氮肥有关。同样，与对应平衡肥处理相比，在对应品牌低磷复合肥中根系平均直径均低于平衡型复合肥，这一方面与氮投入量降低有关，另一方面磷供应不足也促使植物改变根系构型以快速吸收土壤磷素。在本研究中低磷复合肥处理根系生长更加发达，而根系平均直径有降低趋势（表3），这主要与植物响应低磷胁迫密切相关[31]。由于土壤中磷素移动性差，根系形态对磷素吸收尤为重要。低磷胁迫不仅增加根系生物量，还会引起植物根系形态发生显著变化，植物通过增加根冠比、提高总根长、侧根长和数目、增加根系分枝数而降低根系平均直径来响应低磷胁迫，从而提高根系与土壤接触面积促进磷素吸收[32-33]。在本研究中 YR13-4-25 处理根系长度明显高于其他复合肥，而根系平均直径低于其他复合肥的结果均与上述研究结果一致。
3.3 不同复合肥施用对菜心品质的影响
作物产量和品质的协同提高是现今农业现代化发展的必由之路，前人指出，育种、作物和土壤管理以及施肥是公认的提高作物产量、改善农产品营养质量的方法[34-35]。Ishfaq 等[36]最新大数据荟萃分析结果表明，施肥使作物产量增加了 30.9%，营养品质（碳水化合物、蛋白质、油脂、维生素 C、矿物质养分和总可溶性固形物）提高了 11.9%。施肥对营养品质的影响主要取决于养分类型、作物种类和立地条件等因素，在不同类型作物中，施肥对蔬菜营养品质的影响最大[36]。这一方面与蔬菜需肥量大有关，另一方面蔬菜生育期较短，其收获指数较其他作物大，表明施肥更有可能促进其可食用器官和相关营养质量性状的发育[37-38]。本研究中施肥后可溶性蛋白和维生素 C 含量显著提高（表6），这主要与施肥后提高蛋白合成底物、促进维生素 C 生物合成有关。相反，施肥后菜心可溶性糖含量明显降低，这可能与施肥后产量增加引起的“稀释效应”有关[36]。此外，本研究中土壤活性氮含量、植株氮含量与可溶性蛋白和维生素 C 含量呈显著正相关，而与可溶性糖含量呈负相关也支持以上结果（图5）。本研究中观察到土壤有效磷和植株磷含量与可溶性糖含量呈显著负相关，这与 Ishfaq 等[36]观察到的结果存在差异。本研究观察到土壤交换性钙、镁含量与可溶性蛋白和维生素 C 含量呈显著负相关，而与可溶性糖含量呈显著正相关，这主要与施肥后促进菜心生长吸收积累大量钙而降低土壤中交换性钙、镁含量有关（图3）。相反，植株中钙、镁含量的增加降低了可溶性糖含量，这主要与产量增加引起的“稀释效应”有关。
4 结论
通过田间试验对比分析了不同复合肥施用对菜心农艺性状、根系生长、养分吸收及营养品质的影响。结果表明，与农户常规施肥相比，平衡型复合肥均能提高菜心产量、生物量、叶面积、叶片 SPAD 值和茎粗，其中 ICL16-16-16 复合肥效果最佳， YR15-15-15 复合肥次之；ICL15-5-25 和 YF15-5-25 低磷复合肥能促进菜心生长，而 YR13-4-25 低磷复合肥对菜心生长的促进作用与农户常规施肥处理相比差异不大；低磷复合肥施用对菜心生长的促进作用弱于对应品牌平衡型复合肥。与常规施肥处理相比，平衡复合肥施用降低菜心根系长度、根系体积和根尖数；与平衡型复合肥相比，低磷复合肥促进根系生长。平衡型复合肥较农户习惯处理显著增加了维生素 C 及可溶性蛋白含量，但降低可溶性糖含量；平衡型复合肥较对应低磷复合肥处理提高了维生素 C 及可溶性蛋白含量，但降低了可溶性糖含量。平衡型复合肥施用显著提高了菜心氮肥利用率而降低磷肥利用率，而低磷复合肥显著降低氮肥和钾肥利用率而显著提高磷肥利用率。综上所述，针对华南菜田土壤特点及菜心养分需求，建议在生产中平衡型复合肥选用 ICL16-16-16，低磷复合肥选用 ICL15-5-25 以协同提高产量、改善品质。