長期定位施肥對設施黃瓜肥料利用率的影響

劉新社，劉艷霞，黃紹敏

長期定位施肥對設施黃瓜肥料利用率的影響

劉新社1，劉艷霞1，黃紹敏2

（1.商丘職業技術學院，河南商丘，476000；2.河南省農業科學院植物營養與資源環境研究所研究所）

通過8 a來對8個不同施肥方式進行定位試驗，研究了大棚黃瓜對氮磷鉀肥的當季利用率和累積利用率。試驗結果表明，在施氮量相同的情況下，常量施用有機肥配合化肥的處理黃瓜肥料利用率最高，氮、磷、鉀利用率分別為63.2%，28.5%，53.6%。氮肥利用率大小順序為:MNPK＞NPK＞NK＞1.5MNPK＞N＞NP。養分不均衡處理N、NK、PK對肥料的利用率均很低。磷肥的當季利用率要小于氮肥，但前5 a有一定的累加效應。磷肥利用率大小順序為MNPK＞NPK＞1.5MNPK＞NP＞PK。鉀肥利用率大小順序為MNPK＞1.5MNPK＞NPK＞NP＞NK。肥料用量愈大，肥料利用率愈低，MNPK處理的肥料使用量是1.5MNPK處理的67%，而該處理的N、P、K的平均當季利用率分別是1.5MNPK處理的1.8倍、1.9倍、1.2倍。

設施黃瓜；長期定位施肥；肥料利用率

20世紀80年代中期以來，我國設施蔬菜產業持續快速發展，1980年設施蔬菜不足6 667 hm2，到2007年達到333萬hm2，增長490多倍。為人民生活水平的提高和社會經濟的發展做出了很大的貢獻。設施蔬菜生產是高度集約化的種植業。因其產量和復種指數高，每年都要從土壤中吸收大量的養分，這就要求均衡的養分投入和合理的供肥強度。但在大多數農田中，土壤自然供給的養分不能滿足設施栽培下作物高產優質的需要，必須通過施肥才能保證作物優質高產，當前化肥、有機肥仍是N、P、K養分的主要來源。肥料利用率的高低受多種因素的影響。影響肥料中養分在土壤中的轉化、運移、固定、釋放的因素均影響氮肥的利用效果。設施條件中的土壤溫度偏高，光照不足、土壤濕度大、土壤的通氣狀況等因素都直接或間接地影響作物對氮磷鉀的吸收[1～3]。肥料利用率不僅存在當季利用和后季利用問題，而且因受氣候因素、土壤條件、作物品種等的影響，在短時間內評價肥料利用，特別是磷肥的累積效應和殘效[4～5]上得出的結論與長期試驗的結果有差異[6～7]。目前肥料利用率研究主要集中在大田作物上，在我國大田作物中，肥料利用率引用和參照最多的是朱兆良等[1]、陳倫壽[8]和魯如昆等[9]的結果，這些結果是在全國多點短期試驗中得到的，受地域和氣候、栽培制度和土壤條件等因素影響較大。設施農業所占的比重逐年增加，如何科學評價設施農業的肥料利用率，是采取合理管理措施的基礎。目前在國內外很少見設施蔬菜長期施肥的研究，但其他作物的長期施肥試驗以及類似研究可以作為本項研究的參考[10]。長期定位試驗可以減少試驗誤差，能較準確地評估肥料利用狀況[11]。本試驗目的是利用科學合理的試驗方法，得到準確的肥料利用率，為設施栽培中肥料的合理施用、節約資源、降低生產成本提供更為可靠的理論指導。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

氮肥為尿素，含N 45%；磷肥為過磷酸鈣，P2O5為12.5%，開封磷肥廠生產；鉀肥為硫酸鉀，含K2O 50%。有機肥為牛糞，養分含量為有機質14.5%、N 0.32%、P2O50.25%、K2O 0.15%。大棚種植方式為早春黃瓜（2月下旬至6月下旬）—秋延后黃瓜（9月中旬棚內定植至翌年1月下旬），7、8月休茬。黃瓜品種前3 a津春2號，后5 a為津優5號，試驗栽植黃瓜用黑籽南瓜作砧木。

1.2 試驗設計

1999年河南省農科院土壤肥料研究所為配合“土壤肥力和肥料效益長期定位監測試驗網”的監測范圍，在豫東地區的主要設施蔬菜栽培縣區設置了不同施肥方式下的設施作物產量與肥料效益定位監測，試驗分別設在商丘市夏邑縣劉店集鄉吳樓村，寧陵縣孔集鄉代莊村和開封市蘭考縣張君墓鎮張樓村。供試土壤為潮土，母質為黃河沖積物，土壤質地為壤質。

耕層土壤養分平均為：有機質10.2 g/kg，全氮0.72 g/kg，堿解氮48.6 g/kg，有效磷（P2O5）11.7 mg/kg，有效鉀（K2O）含量103.5 mg/kg，pH值6.9。試驗在塑料大棚秋延后黃瓜地中進行，設9個處理：①空白（不種植，不施肥）；②CK（種植，不施肥）；③N（單施氮肥）；④NP（施氮磷肥，不施鉀肥）；⑤NK（施氮鉀肥，不施磷肥）；⑥PK（施磷鉀肥，不施氮肥）；⑦NPK（施氮磷鉀肥）；⑧MNPK（M指有機肥），即有機肥+N、P、K化肥；⑨1.5MNPK（處理8各肥料用量的1.5倍）；含有機肥處理中有機氮與無機氮之比為7∶3；處理中N∶P2O5∶ K2O=1.2∶0.6∶1。3個試驗點各處理均設3次重復，小區面積18 m2（3 m×6 m)。產量為各試驗點的平均值。施肥量和各處理8 a平均產量見表1。

1.3 試驗方法

每年黃瓜收獲期間，收獲的果實全部稱質量。按照常規分析方法[12]，在收獲前中后期分3次抽樣測定果實中N、P、K含量，全部收獲后對黃瓜秸稈取樣測定N、P、K含量，求平均值。

有機肥提供的P、K養分量 （kg/hm2）=有機肥用量（kg/hm2）×有機肥P、K含量（%）。

當季表觀利用率（%）=[施肥處理黃瓜當季吸收N、P、K養分量（kg/hm2）－不施肥處理黃瓜當季吸收的N、P、K養分量（kg/hm2）]/黃瓜施用N、P、K量（kg/hm2）×100%。

不施氮肥處理黃瓜吸氮量指CK、PK的平均值；不施磷肥處理黃瓜吸磷量指CK、N、NK的平均值；不施鉀肥處理黃瓜吸鉀量指CK、N、NP處理的平均值。

累積表觀利用率（%）=[在一定時間內施肥處理黃瓜累積吸收N、P、K養分量（kg/hm2）－在一定時間內不施肥處理黃瓜累積吸收N、P、K養分量（kg/hm2）]/該時期內N、P、K養分在黃瓜上的累積施肥量（kg/hm2）×100%。

不施氮肥處理黃瓜累積吸氮量指CK、PK的平均值；不施磷肥處理黃瓜累積吸磷量指CK、N、NK的平均值；不施鉀肥處理黃瓜累積吸鉀量指CK、N、NP處理的平均值。

表1 長期定位試驗大棚黃瓜施肥量和各處理8年平均產量

表2 長期施肥對氮肥當季利用率和累積利用率的影響

表3 長期施肥對氮肥當季利用率和累積利用率的影響

2 結果與分析

2.1 長期施肥對氮肥當季利用率和累積利用率的影響

從表2可以看出，在6個施氮處理中氮肥當季利用率差異較大，其中MNPK處理最高，8 a平均為63.2%；其次為NPK處理，為49.8%；第三位為NK，為41.7%；然后是1.5MNPK和N處理，分別為34.9%和33.3%，二者基本相當。NP處理的利用率最低，平均為21.3%。各處理年際間差異較大，NP處理變異系數最大為82.3%；NK處理最低為22.7%。而各處理的年內變異系數相差較小。由此可見，僅氮磷肥配合施用或氮肥單獨施用，大棚黃瓜的氮肥利用率低而不穩，受外界因素影響最大，而有機無機肥結合（MNPK），氮肥的利用率高而穩定；氮磷鉀肥配合（NPK）次之，受栽培因子的影響較小，這與產量的結果是一致的。

從表3可知，在設施連作黃瓜栽培中，在前4 a氮肥累積利用率相對穩定，從第5年開始，各處理的氮肥利用率下降很快。在第7，8年已降至很低水平。如MNPK處理的氮肥累積利用率從第1年的86.2%到第5年為69.9%，再到第8年為38.3%。與大田作物不同[1，11]，設施黃瓜的氮肥利用率前期穩定到后期下降，這可能與蔬菜重茬導致土壤中病原菌增加，影響根系對肥料的吸收有關[13]。各施肥處理氮肥累積利用率大小順序為：MNPK＞NPK＞NK＞1.5MNPK＞N＞NP。影響黃瓜產量的因素都影響氮肥的利用率，產量高的年份當季利用率高。

2.2 長期施肥對磷肥當季利用率和累積利用率的影響

從表4，5可知，磷肥在大棚黃瓜上的當季利用率各處理間及年際間的變異系數都比較高，差異比較大，說明大棚黃瓜對磷肥的吸收很不穩定。5種施磷肥處理中磷肥利用率以MNPK的最高，平均為28.5%，其次是NPK處理，為20.5%。這2個處理年際間變異系數分別為29.0%，63.9%；進一步說明有機肥的存在有利于磷的穩定吸收。NP和1.5MNPK的磷肥平均當季利用率分別為13.6%，14.9%，變異系數分別為46.5%，66.2%。PK處理磷肥利用率平均為4.2%，年際間變異系數高達122.4%，低而不穩，可能是由于氮素的存在有利于磷素的吸收，缺氮易造成磷素的淋失和固定[14]。從表3還可以看出，磷肥累積利用率從開始階段到第3～5年間有增加趨勢，然后又有逐漸下降。如NPK處理第1年的累積利用率為 10.9%，到第 4、5年的分別為34.2%，32.1%，再到第8年的11.0%。這說明設施栽培中磷肥具有后效，施肥時間愈長，后效愈不明顯[5]，同時蔬菜重茬可能也影響磷肥的利用。所有施肥處理中磷肥利用率大小順序為MNPK＞NPK＞1.5MNPK＞NP＞PK。

2.3 長期施肥對鉀肥當季利用率和累積利用率的影響

由表6，7可知，在肥料利用率中鉀肥的利用率變化最大，處理間變異系數為33.5%～171.1%，各處理年際間在41.3%～91.1%。MNPK、1.5MNPK和NPK三個處理的鉀肥的平均當季利用率在41%以上，說明黃瓜吸收的鉀素比較多。PK、NK處理與NPK處理施用鉀肥量相同，PK處理的當季利用率出現負值，平均為4.1%，說明在缺氮時施用鉀肥效果很小。原因是氮肥的缺乏影響黃瓜的根系生長，從而降低了鉀的吸收。施肥處理影響鉀肥的當季利用率，其中MNPK最高，8 a平均為53.6%，值得注意的是在2005年的當季利用率為101.3%，大于1，說明在當年黃瓜吸收的鉀素遠遠大于化肥提供的鉀素，必須從土壤中吸收部分鉀素。所有施肥處理中鉀肥當季利用率大小順序為：MNPK＞1.5MNPK＞NPK＞NK＞PK。施肥處理不同，鉀肥的累積利用率變化趨勢也不同。NK、PK、NPK三個只施用無機肥的處理累積利用率逐漸降低，NK、NPK處理降低較慢，PK處理快速降低。從第1年的12.2%降低到第8年的-0.6%。MNPK和1.5MNP處理相反，有逐漸增加的趨勢。這與有機肥中鉀肥逐漸礦物質化，和缺乏有機肥的設施土壤容易引起次生鹽漬化有關[2，15]。

表4 期施肥對磷肥當季利用率和累積利用率的影響

表5 期施肥對磷肥當季利用率和累積利用率的影響

表6 長期施肥對鉀肥當季利用率和累積利用率的影響

表7 長期施肥對鉀肥當季利用率和累積利用率的影響

3 小結與討論

據朱兆良等[1]研究報道，全國平均氮素利用率在30%～41%。孫文濤等[16]在溫室散葉生菜對養分吸收利用研究中，N、P、K的平均利用率分別為10.1%，4.5%，17.3%，他是在東北地區肥沃的黑土上進行2 a試驗得到的結果，且生菜根系不發達。欽繩武在潮土上的5 a定位試驗結果是 NPK處理氮素的累積利用率為55.8%，大于42.1%的當季利用率，并認為氮素存在累積效應。本試驗中，MNPK、NPK處理氮素第8年累積利用率分別為38.3%和27.1%，與當季利用率基本相當，說明設施條件下氮素利用率無明顯累積效應。化肥處理N、NP的累積利用率33.3%和21.3%，有降低趨勢，而NK的利用率為41.7%，說明氮肥在黃瓜上連續單施，肥效下降，鉀肥在發揮和提高氮肥利用率上起著重要作用。

磷肥的當季利用率比較低，一般認為只有15%～25%。朱兆良等[1]總結全國旱田在15%～20%；魯如坤等[9]認為在15%～25%；本試驗表明，磷肥的當季利用率低于氮肥，在所有磷肥處理中，MNPK、NPK磷肥利用率最高，8 a平均為28.5%和20.5%。不施氮肥，磷肥幾乎無效。在設施條件下磷肥的累積效果從初期到第5年緩慢增加且大于大田作物，但5 a以后又緩慢下降。這可能是因為設施條件下，土壤濕度大，溫度高，前期有利于磷肥的吸收，又由于重茬，5 a后土壤中病菌大量增加，影響了黃瓜根系對磷的吸收。

孫文濤等[16]研究認為，溫室中生菜鉀肥利用率為17.3%；陳倫壽[8]總結全國的資料認為，鉀肥的利用率平均在35%～50%，這些結果是1～2 a短期多點試驗得到的，受地域和氣候、土壤等因素影響較大，時間短，代表性差。本試驗中，在氮磷鉀肥料中，鉀肥的利用率數值略大，年際和施肥處理間的變異也較大。MNPK處理黃瓜對鉀肥的平均利用率最高達53.6%，是因為黃瓜的瓜條和植物都需要大量的鉀，且大棚土壤透氣性好有利用鉀的吸收[3]。不配合施用氮肥或有機肥，施鉀肥效果很低。

試驗中施肥量增加，肥料利用率反而降低，1.5MNPK處理的3種肥料的利用率全部低于MNPK處理，出現了超量施肥報酬減少的現象[2，17]。蔬菜多年重茬影響肥料的利用，特別是氮、磷的利用。所以，要想提高蔬菜設施栽培中的肥料利用率，第一，要合理的輪作和間作，既能使植物吸收土壤中的不同養分，又可減輕土壤傳播病害的發生。第二，加強設施土壤生態系統修復與可持續利用研究。進行土壤消毒，消除蔬菜連作障礙。

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Effect of Long-term Fertilization on Fertilizer Utilization Efficiency of Protected Cucumber

LIU Xingshe1,LIU Yanxia1,HUANG Shaomin2
(1.Shangqiu Vocational and Technical College,Shangqiu,Henan 476000;2.Institute of Plant Nutrition and Resources and Environment,Henan Academy of Agricultural Sciences)

8-year long-term fertilization experiments in fluvor aquic soil were carried out in protected field.Comparison of eight treatments of fertilization including fertilizers on fertilizer utilization efficiency in protected cucumber were studied.The results showed that at the same nitrogen applied rate,the NFUE,PFUE and KFUE of cucumbers in green house were the highest,63.2%,28.5%and 53.6%in MNPK fertilization treatments.The order of NFUE was MNPK＞NPK＞NK＞1.5MNPK＞N＞NP.In nutrient imbalanced treatments,the FUE were very low.The PFUE was less than the NFUE in MNPK,NPK treatments accumulated during 5 years.The order of PFUE was MNPK＞NPK＞1.5MNPK＞NP＞PK.The order of KFLTE was MNPK＞1.5MNPK＞NPK＞NP＞NK.With the increasing of the amount of manure and fertilizer applied,the FUE decreased.The NUE,PFUE and KFUE in 1.5MNPK treatment were 1.8,1.9 and 1.2 times of that in MNPK treatment,in other wise the rate were only 67%of that in 1.5MNPK.

Protected cucumber;Long-term fertilization experiment;Fertilizer utilization efficiency

10.3865/j.issn.1001-3547.2010.10.020

國家潮土肥力與肥料效益長期定位試驗（農業部野外試驗臺站平臺項目（SF2005-5），“十一五”科技支撐計劃項目（2006BAD25B06），商丘市人民政府科技研究項目（2000-14 B-0211）

劉新社（1970-），男，碩士，副教授，主要從事果蔬專業教學和設施農業研究，電話：0370-3182286，13837097528，E-mail：sqzyliu@163.com

2009-10-22