減水減肥條件下溫室黃瓜產(chǎn)量、養(yǎng)分吸收情況

鄒慧芳，李麗君，劉 平，白光潔，普錦成

（1.山西大學(xué)生物工程學(xué)院，山西太原030006；2.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與資源研究所，山西太原030031）

設(shè)施農(nóng)業(yè)是粗放型的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)通過一系列的轉(zhuǎn)化進(jìn)而形成的集約型現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)，溫室是我國設(shè)施農(nóng)業(yè)的主要栽培形式，近年來設(shè)施蔬菜的種植面積不斷增加。據(jù)統(tǒng)計，全國設(shè)施蔬菜種植面積達(dá)386萬hm2，對我國建設(shè)“菜籃子”工程作出極大的貢獻(xiàn)[1]。隨著科技的快速發(fā)展以及水資源短缺情況，設(shè)施農(nóng)業(yè)需合理的施肥灌溉模式，水肥一體化將施肥與灌溉相結(jié)合，使作物能夠同時吸收水分和養(yǎng)分，不僅可以提高水肥利用效率，還能夠減少成本、增加產(chǎn)量以及提高品質(zhì)[2]。氮肥對增加作物產(chǎn)量以及提高蔬菜品質(zhì)具有重要作用，菜農(nóng)為追求高產(chǎn)以帶來更高的經(jīng)濟(jì)效益，經(jīng)常增加肥料施用量，單季化肥純養(yǎng)分使用量達(dá)到普通大田作物的數(shù)倍乃至數(shù)十倍[3]。陜西日光溫室施用化肥中氮、磷、鉀量分別超出推薦施用量的20%，157%和91%[4]。山東壽光日光溫室栽培養(yǎng)分投入量遠(yuǎn)超出作物實(shí)際需求，氮、磷、鉀養(yǎng)分當(dāng)季利用率分別僅為24%，8%和46%[5]，說明日光溫室中過量施肥等不合理施肥現(xiàn)象普遍存在。山西省日光溫室蔬菜生產(chǎn)自1995年開始進(jìn)入快速發(fā)展階段，南部以茄果類、瓜類蔬菜為主，中部以瓜類、葉菜類為主，而北部則以葉菜類、瓜類蔬菜為主，在中小城鎮(zhèn)附近適量發(fā)展一些稀特蔬菜，但盲目增施化肥以及農(nóng)藥等問題逐漸暴露出來[6]。過量施肥不僅未能提高產(chǎn)量，還有可能對蔬菜品質(zhì)造成不良影響，造成土壤養(yǎng)分大量盈余，不利于設(shè)施農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[7]。大部分菜農(nóng)由于不了解蔬菜需肥規(guī)律及化肥、有機(jī)肥增產(chǎn)效果，且未能得到科學(xué)合理的施肥指導(dǎo)，導(dǎo)致過量施肥。了解設(shè)施蔬菜的施肥現(xiàn)狀與規(guī)律對于指導(dǎo)設(shè)施蔬菜合理施肥具有重要意義，但不同蔬菜品種、不同地區(qū)以及不同種植模式等對施肥水平要求有較大差異。蔬菜生長過程中需消耗較多的水分，其食用部分大部分為多汁的莖葉或果實(shí)，蔬菜質(zhì)量的90%以上由水組成，因此，灌溉對蔬菜的生長發(fā)育、產(chǎn)量以及品質(zhì)等有較大影響[8-10]。只有適宜的水肥管理才能保證蔬菜的生長發(fā)育。

生物炭是低成本、可再生資源，被譽(yù)為“黑色黃金”[11]。其與土壤或水體混合后具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性。在土壤中，生物炭可作為土壤改良劑，能夠在一定程度上改善土壤的一些理化性質(zhì)，通過吸附土壤中的一些污染物進(jìn)而提高土壤質(zhì)量[12]。有大量研究表明，添加生物炭能減少土壤氮素淋溶，提高水分及養(yǎng)分利用率，且生物炭與化肥互作能夠增加大豆產(chǎn)量和玉米產(chǎn)量，但也有學(xué)者發(fā)現(xiàn)僅以生物炭代替化肥仍存在一定難度[13-15]。

本試驗通過與農(nóng)民習(xí)慣水肥管理條件相比較，研究減水減肥對溫室黃瓜產(chǎn)量、養(yǎng)分含量等的影響，以期為當(dāng)?shù)販厥沂卟松a(chǎn)提高水肥利用率、較少環(huán)境污染提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗地位于山西省晉中市太谷縣胡村鎮(zhèn)溫室大棚。該地區(qū)位于 112°64′E，37°54′N，年平均氣溫9.8℃，海拔約783 m，年降水量462.9 mm左右，降雨集中于7—9月。黃瓜于2017年7月11日定植，10月8日開始采摘。黃瓜生長期壟面覆膜，基肥撒施，追肥沖施。

種植前土壤基本理化性質(zhì)如表1所示。

表1 試驗地土壤理化性質(zhì)

1.2 試驗設(shè)計

試驗共設(shè)5個處理，分別為：T1.常規(guī)水肥（農(nóng)民習(xí)慣施肥量＋常規(guī)灌溉量（漫灌））；T2.80%常規(guī)施肥量＋常規(guī)灌溉量（漫灌）；T3.80%常規(guī)灌溉量（膜下滴灌）＋常規(guī)施肥量；T4.常規(guī)灌溉量（漫灌）＋農(nóng)民習(xí)慣施肥量＋生物炭；T5.80%常規(guī)灌溉量（膜下滴灌）＋80%常規(guī)施肥量+生物炭。每個處理3次重復(fù)，共15個小區(qū)，各小區(qū)隨機(jī)排列。小區(qū)面積為31.5 m2，每小區(qū)定植150株，即47 619株/hm2。灌溉量通過水表控制。試驗處理設(shè)計列于表2。

表2 試驗地黃瓜施肥處理 kg/hm2

1.3 測定指標(biāo)及方法

黃瓜及植株養(yǎng)分測定[16]：采用H2SO4-H2O2消煮法測定氮、磷、鉀，全氮測定采用半微量凱氏法，全磷測定采用釩鉬黃法，全鉀測定采用火焰光度法。

1.4 數(shù)據(jù)處理

本試驗數(shù)據(jù)處理、繪圖等采用Excel 2007軟件進(jìn)行，方差分析采用SPSS20進(jìn)行。

其中，Y表示黃瓜產(chǎn)量（kg）；I表示黃瓜整個生育期灌水量（m3）；N 表示施入的純氮量（kg/hm2）；養(yǎng)分投入量包括有機(jī)肥和化肥施入量；養(yǎng)分?jǐn)y出量包括經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量和廢棄物產(chǎn)量。

2 結(jié)果與分析

2.1 施肥灌溉對黃瓜產(chǎn)量、IWP及PNP的影響

由表3可知，對于黃瓜產(chǎn)量而言，漫灌條件下，黃瓜產(chǎn)量隨施肥量的減少而增加，即T2＞T4＞T1，但各處理間差異不顯著（P＞0.05）；滴灌條件下，T3＞T5，但二者之間差異不顯著（P＞0.05），即黃瓜產(chǎn)量與施肥量無顯著相關(guān)關(guān)系；相同施肥條件下，T3＞T4＞T1，T2＞T5，T4，T1 處理分別較 T3 處理減少0.32%，3.22%，T5處理較T2處理減少5.69%，但各處理間差異不顯著（P＞0.05），即黃瓜產(chǎn)量與灌溉量也無顯著相關(guān)關(guān)系。

對于黃瓜灌溉水生產(chǎn)率（IWP），施肥量相同時，漫灌低于滴灌，即 T3＞T4＞T1，T5＞T2，T4 和T1處理較T3處理分別減少0.3%，3.21%，T2處理較T5處理減少0.52%，但處理間差異不顯著（P＞0.05）。

對于黃瓜氮肥偏生產(chǎn)力（PNP），漫灌條件下，減量施肥高于常規(guī)施肥，即T2＞T4＞T1，T4和T1處理較T2處理分別減少20.17%，22.49%，T2處理與T4，T1處理間差異顯著（P＜0.05）；滴灌條件下，減量施肥高于常規(guī)施肥，即T5＞T3，T3處理較T5處減少15.08%，T3與T5處理間差異顯著（P＜0.05）。

表3 不同處理間黃瓜產(chǎn)量、灌溉生產(chǎn)率、氮肥偏生產(chǎn)力比較

2.2 施肥灌溉對黃瓜不同部位養(yǎng)分含量的影響

從圖1可以看出，不同施肥灌溉處理間黃瓜不同部位的養(yǎng)分含量受施肥量的影響無顯著規(guī)律。黃瓜果實(shí)以及地下部不同處理間的全鉀含量受灌溉量的影響無明顯規(guī)律，全氮、全磷含量均為T1＞T3，但差異未達(dá)顯著水平（P＞0.05）；而地上部的全氮、全磷含量均為T3＞T1，但差異均未達(dá)到顯著水平（P＞0.05）。

黃瓜養(yǎng)分含量不同部位存在差異，果實(shí)和地上部均為全鉀＞全氮＞全磷，而地下部表現(xiàn)為全氮＞全鉀＞全磷。黃瓜果實(shí)中的養(yǎng)分含量受施肥量影響未達(dá)顯著水平（P＞0.05），全鉀含量在施肥量相同時，漫灌小于膜下滴灌，但差異未達(dá)顯著水平（P＞0.05）；而對于地上部，灌溉量相同時，養(yǎng)分積累量全部表現(xiàn)為常規(guī)施肥大于減量施肥，但差異未達(dá)顯著水平（P＞0.05），施肥量相同時，T1＞T3，T2＞T5，即漫灌大于滴灌，但差異未達(dá)顯著水平（P＞0.05）；地下部的養(yǎng)分含量均表現(xiàn)為常規(guī)施肥大于減量施肥；施肥量相同時，T1＞T3，T2＞T5，即漫灌大于滴灌，但差異未達(dá)顯著水平（P＞0.05）。

2.3 不同處理間黃瓜養(yǎng)分盈余情況

從表4可以看出，各處理均出現(xiàn)黃瓜養(yǎng)分盈余現(xiàn)象，養(yǎng)分施入量遠(yuǎn)大于輸出量，N，P2O5，K2O的盈余量分別為投入量的29.92%～58.56%，42.76%～77.25%，17.47%～53.53%。不同處理間養(yǎng)分盈余量存在一些差異，在漫灌方式下，T2＞T1＞T4，N，P2O5，K2O的盈余量表現(xiàn)為T2處理較T1處理分別減少37.73%，28.32%，43.91%，T4處理較 T1處理分別增加3.59%，12.93%，12.65%；滴灌方式下，T5＞T3，N，P2O5，K2O的盈余量，T5 處理較 T3 處理分別減少34.29%，23.30%，43.72%，差異均達(dá)到顯著水平（P＜0.05），即施肥量對表觀養(yǎng)分盈余量影響顯著；在常規(guī)施肥方式下，N，P2O5，K2O的盈余量表現(xiàn)為T3處理較T1處理分別增加1.89%，2.54%，4.89%，T4處理較 T1處理分別增加 3.59%，12.93%，12.65%；減量施肥方式下，T5處理較T2處理分別增加7.53%，9.72%，5.24%，即滴灌較漫灌養(yǎng)分盈余量增加，但處理間差異不顯著（P＞0.05）。

表4 不同處理溫室黃瓜養(yǎng)分盈余量 kg/hm2

3 討論

3.1 減水減肥對黃瓜產(chǎn)量、IWP以及PNP的影響

試驗表明，在農(nóng)民現(xiàn)有施肥灌水條件下，由于習(xí)慣施肥量大，減少肥料的用量之后還能滿足作物的生長需求，因此，減量施肥并不會導(dǎo)致產(chǎn)量下降。不同的蔬菜產(chǎn)量及品質(zhì)等對水肥條件響應(yīng)不同，施肥效果在土壤肥力缺乏時較顯著，而灌水效果則在土壤肥力充足時顯著。施肥、灌水對黃瓜產(chǎn)量有一定的影響，施肥量相同時，常規(guī)灌溉低于滴灌處理，但處理間差異不顯著，可能是因為膜下滴灌可減少土壤表面水分的蒸發(fā)，相對增加了植株對水分的吸收利用，因此，提高了黃瓜產(chǎn)量[19]。在常規(guī)水肥基礎(chǔ)上添加生物炭，黃瓜產(chǎn)量增加，可能是由于添加生物炭能夠改善土壤理化性質(zhì)，提高土壤水分養(yǎng)分利用率，且生物炭對氮、磷等養(yǎng)分吸持能力強(qiáng)[15]。這與黃超等[20]、張偉明等[14]在不同土壤中施入生物炭，作物均出現(xiàn)不同程度的增產(chǎn)結(jié)果一致。在試驗范圍內(nèi)，減水減肥提高了黃瓜的水、肥利用率，表現(xiàn)為IWP和PNP的提高，因而，黃瓜產(chǎn)量未減產(chǎn)。

3.2 減水減肥對黃瓜養(yǎng)分含量的影響

不同施肥、灌溉量間黃瓜養(yǎng)分含量不同，且差異不顯著，可能是由于試驗地前期土壤中養(yǎng)分供應(yīng)比較充足，對不同施肥灌溉處理黃瓜養(yǎng)分吸收的影響差異不明顯。灌溉量及灌溉方式對果實(shí)養(yǎng)分含量影響無明顯規(guī)律，地上、地下部養(yǎng)分含量均表現(xiàn)為常規(guī)灌溉大于滴灌，可能是由于黃瓜需水量較大，適當(dāng)增加灌水量有利于植株根系生長發(fā)育以及養(yǎng)分吸收[21]。羅勤等[16]、方棟平等[22]以及邢英英等[19]均在當(dāng)?shù)赝扑]施肥量基礎(chǔ)上減量施肥，試驗結(jié)果均證明減水減肥能有效提高肥料利用率。因此，在生產(chǎn)過程中，要合理控制肥料的施用量，減少養(yǎng)分的盈余，提高肥料利用率。

4 結(jié)論

本試驗與農(nóng)民現(xiàn)有習(xí)慣施肥模式相比，減少施肥量以及灌溉量未影響黃瓜產(chǎn)量，且提高了PNP以及IWP，對黃瓜植株、果實(shí)養(yǎng)分含量無明顯影響。

本季溫室試驗不同處理均出現(xiàn)黃瓜養(yǎng)分盈余現(xiàn)象，養(yǎng)分投入量遠(yuǎn)大于輸出量。T3處理的黃瓜產(chǎn)量最高，T2處理的PNP最高，養(yǎng)分盈余量最少，T5處理的IWP最高?？傊?，合理減少水、肥用量不會對黃瓜產(chǎn)量、養(yǎng)分含量產(chǎn)生明顯影響。