有機培肥對設施黃瓜產量及土壤化學性質的影響

張 霞， 葛新偉， 孫 權， 顧 欣， 王 銳

(寧夏大學農學院，寧夏銀川 750021)

生物有機肥對改良土壤理化性質，提高土壤肥力，實現土壤可持續生產具有重要意義[1]。它將化肥、微肥、有機肥系統地結合起來，發揮整體優勢，具有化肥的速效性、微量元素的增效性、有機肥的長效性[2]。施用生物有機肥能改良土壤通氣狀況，增加土壤肥沃性、保墑性、耕性[3]。有機培肥土壤可提高土壤中有機物質含量，還可更替土壤中逐漸退化的腐殖質，改善土壤的結構性質，增強土壤的緩沖能力，調節土壤生產力，緩解土壤退化問題[4-6]。稻草配施生物菌劑可以明顯改善土壤微生物區系，降低黃瓜枯萎病的發生[7]。生物有機肥能促進黃瓜根系的生長，且土壤中速效鉀、速效磷、銨態氮含量均有不同程度的提高[8]。劉長慶等研究表明施用生物有機肥可提高黃瓜產量，改善黃瓜植物學性狀和生物學性狀[9]。鐘希瓊等研究得出生物有機肥的施用能大幅提高蔬菜根系活力，并能提高豆類和瓜類植株葉片中的葉綠素含量，明顯提高各種蔬菜食用部位的可溶性糖含量[10]。

栽培年限的延長、長期不合理的施肥，嚴重影響了設施黃瓜的產量及品質，而且設施黃瓜還存在連作障礙的問題，容易引發根結線蟲、病害(如鐮刀菌引發的枯萎病和灰葡萄孢菌侵染引發的灰霉病)等。本試驗采用黃瓜溫室試驗，通過施用不同有機肥，研究不同生物有機肥對黃瓜產量效益、品質以及對土壤化學性質的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地設在寧夏吳忠市孫家灘國家科技園區，地處105°43′45″～106°42′50″E、37°28′08″～37°37′23″N，屬典型的溫帶大陸性氣候，常年干旱少雨，晝夜溫差大。年平均降水量 251 mm，年平均蒸發量2 387 mm。年平均氣溫8.7 ℃，日溫差13.7 ℃，全年﹥10 ℃積溫3 200 ℃以上，全年日照時數 2 900～3 550 h。供試土壤表層0～20 cm化學性質見表1。

表1 供試土壤基本理化性質

1.2 試驗設計

試驗采用單因素完全隨機試驗設計，共設5個處理；處理1(CK)，僅不施基肥，追施滴灌肥與其余處理相同；處理2(TK1)，羊糞基生物有機肥；處理3(TK2)，牛糞基生物有機肥；處理4(TK3)，雞糞基生物有機肥；處理5(TK4)，城市污泥基生物有機肥。

各種生物有機肥的用量均是15 t/hm2。每個處理重復2次，共10個小區，每小區的面積是14 m2，小區間隔0.6 m，試驗凈面積8 m2。采用起壟覆膜種植方式，壟上雙行種植，壟面寬80 cm，壟間距60 cm，株距45 cm，行距25 cm，雙行單株間交錯種植，密度32 145株/hm2。供試黃瓜品種為德爾99(非嫁接)，2016年5月11日定植，2016年6月13日第1次采摘，2016年8月12日拉秧。

1.3 樣品采集與測定

1.3.1 土壤樣品 定植前采用五點采樣法采集土壤，混合均勻后四分法留1份待測；拉秧前各處理采用三點法采樣，混合均勻后四分法留1份待測。

土壤化學指標測定：pH值(水土比為5 ∶1)采用 SH-3精密酸度計測定；全鹽含量用DDS-11電導率儀測定；有機質含量采用重鉻酸鉀容量法-外加熱法測定；堿解氮含量采用堿解擴散-0.01 mol/L 1/2H2SO4滴定法測定；硝態氮含量采用濃硫酸-水楊酸比色法測定；速效磷含量采用 0.5 mol/L NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法測定；速效鉀含量用1 mol/L NH4OAc溶液浸提-火焰光度法(FP 6400型火焰光度計)測定；全磷含量采用鉬銻抗比色法測定；全氮含量采用半微量凱氏定氮法測定[11]。

1.3.2 植株樣品 葉綠素含量用SPAD-502葉綠素儀測量；株高，測量時自莖底部至生長點量起；莖粗測距莖基部 10 cm 處。將植株根莖葉等部分經105 ℃殺青，在 65 ℃條件下烘干后分別粉碎，全部通過1 mm篩，用H2SO4-H2O2消煮，采用半微量凱氏定氮法測定全氮含量，采用釩鉬黃比色法測定全磷含量，采用火焰光度計法測定全鉀含量，最后以烘干樣質量為基礎計算植株全量氮磷鉀養分含量。黃瓜果實可滴定酸含量采用標準NaOH溶液滴定法測定；還原型維生素C含量采用鉬藍比色法測定；可溶性固形物含量采用WYT-32型手持糖量計測定；可溶性糖含量采用蒽酮比色法測定；硝酸鹽含量采用濃硫酸-水楊酸比色法測定。

1.4 數據分析

以Excel 2003軟件整理數據和作圖，同時采用SPSS 17.0軟件進行統計分析，并對相關指標進行顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 黃瓜生育期生長指標變化規律

由圖1可以看出，在整個黃瓜生育期內，植株生長速度總體上呈現先快后慢的趨勢，在定植后54 d增長開始趨于平穩。莖粗在定植后的前54 d也呈現了快速增長的趨勢，之后則趨于穩定，在拉秧前幾天，出現略微下降。說明在黃瓜的苗期和結果初期，土壤養分能較好地滿足黃瓜生長，在結果中后期，更多的養分則轉移至果實當中，促進果實的生長，而能提供給黃瓜植株生長的養分減少。

由圖2可以看出，地上部鮮干比在定植后的0～54 d，總體上呈現先快速上升后下降的趨勢，說明在黃瓜的苗期和結果初期，為了滿足黃瓜生長需求，黃瓜地上部器官需要吸收大量的水分；在結果中后期，地上部的干物質積累越來越多，此時也進入夏季，蒸發量增加，因此，結果中后期的鮮干比下降。

根冠比在移栽后的前47 d呈現快速下降的趨勢，47 d后則呈現出穩定的動態變化。說明黃瓜生育前期養分主要用于營養生長與供應根部的數量相對較少，根冠比降低。

2.2 有機培肥對黃瓜產量和效益的影響

由表2可知，各處理間產量差異顯著，T1處理對黃瓜產量影響最高，與CK相比，增產率達102%，其次是T2，增產了96%。T1的產值、成本以及凈收益最高，T3的產值和凈收益最低，T4的成本最低。CK的產投比最低，且不足1，說明虧本，其余處理均大于1，說明都有盈余。綜上所述，羊糞基生物有機肥的產量和效益最好，其次是牛糞基生物有機肥。

表2 有機培肥對黃瓜產量和效益的影響

注：同列數值后不同小寫字母表示在0.05水平上差異顯著。下表同。

2.3 有機培肥對黃瓜品質的影響

由表3可見，T2處理的維生素C含量最高，為 77.71 mg/g，比CK提高了94%，與其他處理差異顯著；其次是T1，維生素C含量為71.25 mg/g，比CK提高了78%，說明生物有機肥對提高黃瓜維生素C含量效果顯著，其中牛糞基生物有機肥對黃瓜維生素C的積累效果最好。CK的總酸含量最高，為3.67%；T3、T4與CK處理3者之間差異不顯著，分別比CK降低了5%和7%；T1的總酸度最低，其次是T2，分別為2.67%和2.88%，比CK降低了27%和22%，兩者之間差異不顯著，均與其余3個處理差異顯著，說明羊糞基生物有機肥和牛糞基生物有機肥都能顯著降低黃瓜酸度。T1和T2的可溶性糖含量均為1.15%，均比CK高出105%，其次是T4，為1.09%，比CK提高了95%，三者之間差異不顯著，均與其余2個處理差異顯著；T3的可溶性糖含量相對較低，僅為0.76%，僅比CK提高了36%；CK的可溶性糖含量最低，僅為0.56%，與其余處理均差異顯著。T1的糖酸比最高，為0.44，比CK提高了193%，除與T2之間差異不顯著外，與其余處理差異均達顯著水平；其次是T2，比CK提高了167%，與T4之間差異不顯著；CK的糖酸比最低，僅為 0.15，除與T3之間差異不顯著外，與其余處理均差異顯著。這3個指標說明羊糞基生物有機肥更有利于糖度的積累，提高果實品質和風味。CK的硝酸鹽含量最低，為 78.32 mg/kg，其次是T4，為83.12 mg/kg，比CK提高了6%，兩者之間差異不顯著，均與其余處理差異顯著；T3的硝酸鹽含量最高，為115.09 mg/kg，比CK提高了47%，與其余處理均差異顯著；各處理硝酸鹽含量均符合國家標準。綜上所述，羊糞基生物有機肥處理對黃瓜品質的提升效果最明顯。

表3 有機培肥對黃瓜品質的影響

2.4 有機培肥對土壤化學性質的影響

2.4.1 有機培肥對土壤全鹽和pH值的影響 pH值和電導率值對土壤中有機質的礦化和氮素的硝化作用有很大影響，所以對植物的生長發育有直接影響。由圖3可見，CK和T3的全鹽含量最高，為0.74 g/kg；T1的全鹽含量最低，為 0.71 g/kg，比CK降低了4%，與CK差異顯著；說明羊糞基生物有機肥降低土壤全鹽含量效果最顯著。CK的pH值最高，為8.53，與其余4個處理均差異顯著；T3最低，為8.42，比CK降低了1.29%，T3與CK之間差異顯著。說明4種生物有機肥均可降低土壤pH值，其中以雞糞基生物有機肥效果最顯著(圖4)。

2.4.2 有機培肥對土壤養分的影響 土壤有機質含量是土壤肥力和土壤質量的重要指標，有機質可以使土壤具有保肥力和緩沖力，使土壤酥松和形成結構，從而改善土壤物理性質[12]；土壤水溶性氮含量是反映土壤供氮能力的重要指標[13]；速效磷含量是土壤有效磷中對作物最為有效的部分，可以直接被作物吸收和利用，是評價土壤供磷能力的重要指標。土壤養分狀況變化如表4所示。

由表4可以看出，CK的有機質含量最低，為5.07 g/kg，與其他處理均差異顯著；其次是T1，為8.85 g/kg，比CK提高75%；T2的有機質含量最高，為10.29 g/kg，比CK提高了103%， 4種生物有機肥處理在有機質含量上差異不顯著。說明生物有機肥均可顯著提高土壤有機質含量，其中牛糞基生物有機肥效果最好。CK處理的堿解氮含量最低，為 63.18 mg/kg； 其次是T2， 為81.03 mg/kg，比CK提高28%；T1的堿解氮含量最高，為94.50 mg/kg，比CK提高了50%；其次是T3，為94.33 mg/kg，比CK提高了49%；T1和T3之間差異不顯著，均與其余處理之間差異顯著。說明羊糞基生物有機肥和雞糞基生物有機肥對堿解氮的影響更顯著。CK的有效磷含量最低，為22.47 mg/kg，僅與T1和T3之間差異顯著；T1的有效磷含量最高，為36.67 mg/kg，比CK提高了63%，與其余處理均差異顯著。說明羊糞基生物有機肥能顯著提高土壤有效磷含量。CK的速效鉀含量最低，為 160.96 mg/kg，與其余處理均差異顯著；T1的速效鉀含量最高，為246.32 mg/kg，比CK提高了53%，除與T3差異不顯著外，與其余處理均差異顯著；其次是T3，為236.24 mg/kg，比CK提高了47%。說明羊糞基生物有機肥能顯著提高土壤速效鉀含量。CK的全氮含量最低，為0.39 g/kg，除與T4之間差異不顯著外，與其他處理差異顯著。說明生物有機肥均能現明顯提高土壤全氮含量，各生物有機肥在提高全氮含量上差異不明顯。CK的全磷含量最低，為16.34 g/kg，與其余處理差異顯著。綜上所述，羊糞基生物有機肥和牛糞基生物有機肥相較于另外2種生物有機肥，更有利于土壤化學性質的改善。

表4 有機培肥對溫室試驗土壤(表層0～20 cm)養分的影響

3 結論與討論

施用生物有機肥能有效促進黃瓜生長，提高產量。生物有機肥處理的產量顯著高于CK處理，這可能是由于CK處理的養分不能滿足黃瓜生長的需求，而生物有機肥的施用補充了這部分養分，滿足了黃瓜生長的需求。生物有機肥中含有大量植物生長所需要的營養元素和各種微量元素，能夠提高農作物的產量及品質[14-18]。本研究也發現生物有機肥處理能顯著提高黃瓜產量。

糖度和酸度是衡量果實口感風味的重要指標。還原性糖含量提高會相應提高糖酸比，從而提高蔬菜口感及品質[19]。本研究中施用生物有機肥顯著提高了黃瓜維生素C含量，提高了黃瓜糖酸比，改善了黃瓜口感風味，這也與上述的研究相近。硝酸鹽在某些細菌的還原作用下可變成亞硝酸鹽。亞硝酸鹽進入人體后，可使血液中血紅蛋白失去攜氧能力，致使組織缺氧，它還有致癌作用，嚴重危害人體健康。含氮的農藥、化學氮肥對土壤和水造成污染，使蔬菜中亞硝酸鹽含量增加，而土壤是植物性食品中亞硝酸鹽的主要來源[20]。本研究中施用生物有機肥的處理硝酸鹽含量顯著高于CK處理，這與前人研究結果相同，但各處理的黃瓜硝酸鹽含量均低于GB 18406.1—2001《農產品安全質量 無公害蔬菜安全要求》中的含量(瓜果類蔬菜硝酸鹽含量以NO3-計，不大于438 mg/kg)。

生物有機肥含有較多的有機質和一些活性微生物，肥效持續時間長，能夠逐步釋放營養成分，補充土壤中的氮磷鉀[10]。本研究中施用生物有機肥顯著提高了土壤中的養分含量。土壤離子含量直接影響土壤次生鹽漬化程度，而造成設施連作土壤離子含量變化的主要因素是不合理地大量施用化肥和有機肥[21-22]。在鹽漬地的改良方面，前人采取了灌溉排水、添加改良劑、覆蓋生物秸稈以及施用生物有機肥等措施[23-26]。生物有機肥屬于偏酸性肥料，含有較高的土壤有機質以及土壤有益微生物[27]。其中有益微生物在生命活動過程中，能產生大量有機酸，并可以不斷釋放土壤中緩效態的氮磷鉀，因而可以改善輕度鹽堿土的pH值，減緩土壤中有機質的損耗，也減緩了土壤中的水解氮、有效磷的消耗，明顯提高了速效鉀的含量，這些都對改良鹽漬土起到了一定的積極作用[28]。本研究發現生物有機肥可降低土壤全鹽含量和土壤pH值。生物有機肥處理可提高土壤養分含量，提升肥力，改善土壤環境；生物有機肥的施用，可提高果實品質，改善果實口感，提高產量[29]。

綜上所述，優選羊糞基生物有機肥和牛糞基生物有機肥。