設施番茄-黃瓜輪作體系適宜水氮管理和雙氰胺調控模式研究

田曉楠,張麗娟,聶文靜,王小敏,楊迎,李博文*,郭艷杰*

設施番茄-黃瓜輪作體系適宜水氮管理和雙氰胺調控模式研究

田曉楠1,張麗娟1,聶文靜2,王小敏1,楊迎1,李博文1*,郭艷杰1*

1. 河北農業大學 資源與環境科學學院;河北省農田生態環境重點實驗室;河北省蔬菜產業協同創新中心, 河北 保定 071001 2. 河北師范大學環境科技有限公司, 河北 石家莊 050000

本文采用田間小區試驗法研究了不同水氮管理配施雙氰胺（DCD）對設施番茄-黃瓜輪作體系經濟效益及土壤基本理化性質的影響，探索適宜的番茄-黃瓜輪作水氮管理與DCD調控模式。結果表明：在番茄-黃瓜輪作體系中，與農民常規相比，減氮控水配施DCD處理在保證產量的前提下，節省全年總投入4600～6134 yuan/hm2，產投比增加4.29%～10.86%；設施番茄、黃瓜氮素利用率分別顯著提高到31.41%、18.57%。設施番茄體系中，減氮控水配施DCD處理較農民常規氮肥農學效益提高了20.82%～61.04%，灌溉水農學效益增加了25.82%～40.20%。設施黃瓜體系中，減氮控水配施DCD處理化肥農學效益和灌溉水效益顯著提高。其中，氮肥農學效益是農民常規處理的1.17～2.53倍；生育期內減氮控水配施DCD處理灌溉量較農民常規減少了33.87%，但灌溉水農學效益卻提高了54.31%～63.79%。另外，減氮控水配施DCD還可在一定程度上減輕土壤酸化和鹽分累積、增加土壤陽離子交換量。綜合分析，設施番茄、黃瓜追施氮量分別為250 kg N/hm2、380 kg N/hm2，同時配施10%DCD，并結合控水灌溉3200 m3/hm2、4100 m3/hm2，可實現經濟與環境雙贏，是適宜的調控模式。

設施番茄-黃瓜輪作; 水氮管理; 雙氰胺; 調控模式

近年來，設施蔬菜栽培已成為我國農業和農村經濟發展的重要支柱產業。據統計，截至2019年，河北省設施蔬菜面積已達194.8×103hm2，占蔬菜總面積22.43%[1]。然而，作為一種高投入高產出的產業，設施蔬菜生產中菜農為追求更高經濟效益，盲目施肥（尤其是氮肥）及漫灌，獲得高收益的同時帶來了眾多負面效應。例如，河北省設施番茄、黃瓜常規純氮投入量高達3297 kg N/hm2、4701 kg N/hm2，其中，化肥純氮投入量為990 kg N/hm2、1300 kg N/hm2，已超過推薦量的2.5倍[2]，但氮肥利用率僅14.5%～22.5%，低于世界平均水平，氮素損失嚴重[3]。另外，設施蔬菜灌溉用水量一般在9000～9750 m3/hm2/a，最高達12000 m3/hm2/a，水分利用率只有50%～60%[4,5]。如此不合理的水氮管理模式導致水肥資源浪費、蔬菜作物減產、品質下降、同時還對環境造成了負面影響。目前，大氣中每年有80%～90%的N2O和1%～47%NH3來源于農業土壤，而N2O和NH3作為PM2.5的重要前驅物，可加劇霧霾產生[6,7]。因此，如何在保證經濟效益的同時提高氮肥利用率，減少環境負效應是設施蔬菜可持續發展的關鍵。

大量研究表明，減氮控水管理模式以及添加硝化抑制劑是減少氮素損失，提高氮肥利用率，減輕環境負效應的有效調控措施。其中，減氮控水管理是實現蔬菜可持續發展的重要措施；雙氰胺（DCD）作為當前最廣泛使用的硝化抑制劑之一，因其具有價格低，易溶于水，低殘留，環境效益較好等優點備受人們青睞[8]。已有研究表明，減氮控水管理配施硝化抑制劑在減緩環境污染的同時可提高作物產量，改善作物品質[9]。當前有關減氮控水基礎上配施硝化抑制劑多集中在單季作物，輪作條件下施用效果以及經濟和環境效益，尤其是對土壤環境基本理化性質的影響研究相對較少。為此，本文以設施番茄-黃瓜輪作生產體系為研究對象，分析減氮控水配施DCD對番茄-黃瓜輪作體系經濟和環境效益的影響，探索設施番茄和黃瓜適宜的水氮管理與DCD調控模式，從而為設施蔬菜的健康生產可持續發展提供科學的理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地基本情況

試驗地設在河北省滄州獻縣蔡西村富農蔬菜基地（E116°12′，N38°18′）。該基地已有20余年的設施栽培歷史，擁有405個設施大棚，常見輪作模式為西紅柿（春夏茬）和黃瓜（秋冬茬）輪作。該區域屬溫帶大陸性季風氣候，常年降水量560 mm，年日照2800 h，無霜期189 d，年日平均氣溫12.2 ℃，四季分明，光照充足，土壤類型為砂質壤土，適合溫室大棚蔬菜的發展。試驗地溫室0～30 cm耕層土壤基本理化性質見表1。

表1 供試土壤的基本理化性質

1.2 供試材料

供試氮肥為尿素（N，46%），磷肥為過磷酸鈣（P2O5，12%），鉀肥為硫酸鉀（K2O，50%），硝化抑制劑為雙氰胺（DCD），優級純（N，66.7%）。

供試作物為番茄（品種：秦風F1）和黃瓜（品種：盛豐70）。

1.3 試驗設計

采用田間小區試驗法，番茄（春夏茬）和黃瓜（秋冬茬）輪作，一年兩季。番茄、黃瓜均設5個處理，分別為：對照（CK）、農民常規水氮管理（CM）、推薦水氮管理1（RM1+DCD）、推薦水氮管理2（RM2+DCD）、推薦水氮管理3（RM3+DCD），每處理3次重復。試驗地于春夏茬番茄幼苗移植前1周施入含氮270 kg N/hm2的腐熟雞糞作為基肥，供試氮肥尿素于番茄生長的第一、二、四、五穗果實膨大期和收獲中期根據植物生長狀況進行5次追施（按番茄生育期需肥規律和需肥量分配）。CK不追施任何氮素；CM共追施氮素410 kg N/hm2；RM1+DCD共追施氮素170 kg N/hm2；RM2+DCD共追施氮素210 kg N/hm2；RM3+DCD共追施氮素250 kg/hm2。DCD施用量為化學氮肥純氮量10%。所有處理均按當地傳統習慣追施磷、鉀肥，施用總量為240 kg P2O5/hm2和400 kg K2O/hm2。

秋冬茬黃瓜試驗開始時普施有機肥810 kg N/hm2基肥（腐熟的雞糞加牛糞，1:1），供試氮肥全部為追施，共追肥4次（按黃瓜生育期需肥規律和需肥量分配）。CK不追施任何氮素；CM共追施氮素870 kg N/hm2；RM1+DCD共追施氮素380 kg N/hm2；RM2+DCD共追施氮素470 kg N/hm2；RM3+DCD共追施氮素560 kg N/hm2。DCD施用量為氮肥純氮量10%。所有處理均按當地傳統習慣追施磷、鉀肥，施用總量為160 kg P2O5/hm2和130 kg K2O/hm2。

番茄-黃瓜輪作體系中，DCD與尿素混勻后施入土壤，追肥方式均為溝施后覆土灌水。對照和農民常規水氮管理灌水量均與當地常規灌水量相同，其他處理均采用控水灌溉，灌水量根據TDR（時域反射儀）結果確定，當土壤含水率低于作物生長的有效土壤含水率的50%時開始灌水至有效含水率的80%。各處理作物生育期氮肥施用及灌水量設置詳見表2。除施肥和灌水外，其余田間管理措施都與當地農民常規管理模式一致。番茄和黃瓜均采用畦栽法種植，番茄小區面積為2.1 m×6 m（定植3行），小區間距0.9 m，種植密度為3.6萬株/hm2；黃瓜小區面積為2 m×6 m，株距0.3 m，小區間距0.9 m，種植密度為4.2萬株/hm2。

表2 設施番茄-黃瓜施肥具體方案

注：RM1、RM2、RM3：減氮控水處理。下同。

Note: RM1, RM2, RM3: nitrogen reduction and water control treatment. The same as below.

1.4 樣品采集與測定

1.4.1 土壤樣品測定黃瓜直播前、初瓜期、盛瓜期、末瓜期和拉秧后0～30 cm土壤樣品的pH和陽離子交換量（CEC），及黃瓜直播前、拉秧后0～30 cm土壤樣品的鹽分組成。土壤pH值用pH計測定（水土比2.5:1）；全氮用半微量開氏法測定。土壤陽離子交換量采用1 mol/L中性乙酸銨浸提—火焰光度法測定。土壤鹽基離子采用去離子水，按土水比1:5提取，振蕩3 min，布氏漏斗抽濾得土壤浸出液。CO32-、HCO3-采用雙指示劑中和滴定法；Cl-采用AgNO3滴定法；SO42-采用EDTA間接絡合滴定法；K+、Na+采用火焰光度法；Ca2+、Mg2+采用EDTA滴定法。

1.4.2 植物樣品分別于番茄（黃瓜）各試驗小區選取具代表性植株3株，拉秧時拔取該植株，將莖、葉、果分開，測定植株地上部的全氮含量，計算番茄（黃瓜）植株的氮素利用率。番茄（黃瓜）產量在摘果（瓜）當日用電子天平以小區為單位記錄，整個收獲期統計各小區總產量。

1.5 數據處理與分析

（1）氮素利用率（%）=（施氮區植株吸氮量－不施氮區植株吸氮量）/施氮量×100%；

（2）氮肥農學效益（kg/kg）＝（施氮區產量－不施氮區產量）/施氮量；

（3）灌溉水農學效益（kg/m3）=產量/灌溉量；

（4）產投比（yuan/yuan）=產值/投入成本。

文中所列數據均為三次重復的平均值，采用Microsoft Excel 2016進行數據處理、作圖，采用SPSS 22.0進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同水氮管理配施DCD條件下設施番茄-黃瓜經濟效益分析

2.1.1 不同水氮管理配施DCD下設施番茄-黃瓜農資投入分析由表3可以看出，番茄-黃瓜輪作體系農資成本主要由水、電、肥、勞動力等組成，除勞動力成本外，以水肥成本為主。在番茄種植體系中，農民常規CM水肥投入高達20165 yuan/hm2。與CM相比，RM1+DCD、RM2+DCD、RM3+DCD可分別減少58.54 %、48.78%、39.02%化學氮肥投入，減少29.20%灌溉用水電投入；雖然配施抑制劑增加了DCD成本投入，但與CM相比，減氮控水配施DCD處理總投入仍分別減少8.70%、7.76%、6.83%。

在黃瓜種植體系中，農民常規處理水肥投入高達26755 yuan/hm2，RM1+DCD、RM2+DCD、RM3+DCD可分別減少化學氮肥投入56.32%、45.98%、35.63%，減少34.11%灌溉用水電費用；與CM相比，減氮控水配施DCD處理總投入可分別減少12.42%、10.75%、9.06%。

綜合全年來看，農資投入主要以水肥費用占很大比例，CM水肥費用占農資投入的82.43%，減氮控水配施DCD處理水肥費用占農資投入的71.65%～74.35%。由于受“施肥越多，產量越高”的常規種植觀念影響，本研究中設施春夏季番茄-秋冬季黃瓜輪作農民常規CM全年僅追肥所需氮、磷、鉀肥費用已高達21623 yuan/hm2，其中，化學氮肥費用占化學肥料費用的29.60%。農民常規處理灌溉用水電費用達9297 yuan/hm2，占全年總費用的16.33%。與CM相比，RM1+DCD、RM2+DCD、RM3+DCD全年化學氮肥投入可分別減少57.03%、46.88%、36.72%，全年灌溉用水電費用可減少32.04%，全年總投入分別減少10.78%、9.43%、8.08%。由此可知，減氮控水配施DCD處理不僅具有節水、節肥效果，還能明顯減少農民總體投入。

表3 不同水氮管理配施DCD下番茄-黃瓜農資投入分析/(yuan/hm2)

注：雞糞300 yuan/t，牛糞100 yuan/t，尿素2.3 yuan/kg，磷肥2.5 yuan/kg，鉀肥6.5 yuan/kg ，DCD 9.0 yuan/kg，水費0.81 yuan/m3，電費0.6 yuan/kw/h，其它費用主要包括勞動力成本。

Note: Chicken manure 300 yuan/t, cow dung 100 yuan/t, urea 2.3 yuan/kg, phosphorus fertilizer 2.5 yuan/kg, potash 6.5 yuan/kg, DCD 9.0 yuan/kg, water 0.81 yuan/m3, electricity 0.6 yuan/kw/h, other costs mainly include labor costs.

2.1.2 不同水氮管理配施DCD下設施番茄-黃瓜收益分析本研究中番茄（春夏）和黃瓜（秋冬）輪作，番茄和黃瓜采摘時期分別在6-7月和10-11月，番茄和黃瓜分別采取當時2.3 yuan/kg、1.5 yuan/kg的平均市場價格來計算其收益。不同水氮管理配施DCD下設施番茄-黃瓜輪作體系的收益狀況見表4。在番茄種植體系中，未追施化學氮肥的CK番茄產量較低，各施氮處理產量、產值均有所增加，但處理間差異不顯著（>0.05）。在本研究追施氮量170 kg N/hm2～410 kg N/hm2范圍內，番茄產量隨追施氮量增加而增加。與CM產量和產值相比，減氮控水配施DCD處理產量和產值雖有所降低，但均未達到顯著性差異（>0.05）；減氮控水配施DCD處理間，隨著氮肥追施量的增加，產投比也隨之增加，表現為：RM3+DCD>RM2+DCD>RM1+DCD。其中，RM3+DCD產投比達到13.50 yuan/yuan，較CM增加7.31%。這表明，減氮控水配施DCD對番茄產量、產值、利潤無明顯影響。

在黃瓜種植體系中，未追施任何化學氮肥的CK處理黃瓜產量最低為60.37 t/hm2，與CK相比，各施氮處理黃瓜產量顯著增加（>0.05），但隨著施氮量增加秋冬季黃瓜產量呈現逐漸降低的現象，CM產量最低。這說明本研究條件下黃瓜追氮量達到380 kg N/hm2時，產量不再隨施氮量的增加而增加。與CM相比，減氮控水配施DCD處理增產2.79%～8.66%，利潤提高8.32%～17.17%，產投比增加15.73%～24.33%，且處理間差異不顯著（>0.05）。其中，RM1+DCD產投比高達4.19 yuan/yuan，較RM2+DCD產投比增加7.44%，較RM3+DCD產投比增加3.71%。

在整個輪作體系中，與CK相比，各施氮處理顯著增加蔬菜產量19.81%～27.20%，不同減氮控水配施DCD處理較農民常規不僅降低了8.08%～10.78%的總投入，且不影響產量，因此對產值和利潤影響也不大，且處理間差異也不顯著（>0.05），表現為RM3+DCD>RM2+DCD>RM1+DCD。

綜上可知，與農民常規施肥處理相比，減氮控水配施DCD處理對番茄、黃瓜產量無顯著影響，且具有節肥、節水效果，能明顯提高作物利潤和產投比。其中，在設施番茄種植體系中，RM3+DCD收益方面較優；在設施黃瓜種植體系中，RM1+DCD收益方面較優。

表4 不同水氮管理配施DCD下番茄-黃瓜收益

注：同一列中帶有相同字母表示在0.05水平差異不顯著。下同。

Note: The same letter in the same column indicates that the difference is not significant at the 0.05 level by LSD(<0.05). The same as below.

2.2 不同水氮管理配施DCD對設施番茄-黃瓜氮素吸收利用的影響

2.2.1 不同水氮管理配施DCD對設施番茄-黃瓜氮素利用率的影響在番茄體系中，農民常規CM中番茄總吸氮量含量最高（表5），減氮控水配施DCD處理與CM相比，番茄總吸氮量雖有所降低，但處理間無明顯差異（>0.05）；分析氮素利用率可知，CM施氮量最高，但氮素利用率僅有13.83%，這表明，過量追肥并不會提高作物對氮素的吸收利用。與CM相比，減氮控水配施DCD處理氮素利用率達到17.10%～31.41%，氮素利用率顯著提高，表現為：RM1+DCD>RM2+DCD>RM3+DCD，其中RM1+DCD提高氮素利用率上效果較優，高達31.41%。

在黃瓜體系中，農民常規處理氮素利用率最低，只有9.72%，而其追氮量高達870 kg/hm2，存在氮素大量損失問題。減氮控水配施DCD處理氮素利用率為17.36%～18.57%，與CM相比，氮素利用率顯著提高（<0.05）。減氮控水配施DCD處理間無明顯差異（>0.05），其中RM2+DCD在提高氮素利用率上效果較優，為18.57%。

綜上可知，在整個輪作體系中，農民常規大量施用氮肥并沒有促進番茄和黃瓜對氮素的吸收利用，致使氮素利用率低。減氮控水配施DCD處理在不影響番茄和黃瓜對氮素吸收的前提下，顯著提高作物氮素利用率，減少了氮素的損失。在設施番茄種植體系中，RM1+DCD在氮素吸收、提高氮素利用率方面效果最佳；在設施黃瓜種植體系中，RM2+DCD在促進黃瓜氮素吸收方面效果最佳。

表5 不同水氮管理配施DCD條件下番茄-黃瓜的氮素利用率

2.2.2 不同水氮管理配施DCD對設施番茄-黃瓜化學氮肥和灌溉水農學效益的影響分析不同水氮管理下設施番茄和黃瓜的氮肥和灌溉水農學效益（表6）可知，番茄體系中，農民常規CM的氮肥農學效益僅為7.11 kg/kg。減氮控水配施DCD處理氮肥農學效益提高到8.59 kg/kg～11.45 kg/kg（<0.05），整體表現為：RM3+DCD>RM2+DCD>RM1+DCD>CM，其中RM3+DCD化學氮肥農學效益提高最大。對于灌溉水農學效益來說，與CM相比，RM1+DCD、RM2+DCD、RM3+DCD番茄的農學效益提高25.82%～40.20%，其中RM3+DCD在保證番茄產量的前提下，番茄灌溉水農學效益高達4.29 kg/m3。

黃瓜體系中，CM的氮肥農學效益為1.29 kg/kg。與CM相比，減氮控水配施DCD處理化肥農學效益提高到2.80 kg/kg～4.54 kg/kg。不同減氮控水配施DCD處理表現為：RM1+DCD>RM3+DCD>RM2+DCD，RM1+DCD在提高化學氮肥農學效益方面效果較好。與CM相比，減氮控水配施DCD可降低黃瓜生育期內33.87%灌溉量，顯著提高灌溉水農學效益54.31%～63.79%，但處理間差異不顯著（>0.05）。

從全年來看，與CM相比，減氮控水配施DCD處理化學氮肥農學效益提高了50%以上，處理間表現為RM1+DCD處理最佳。與CM相比，減氮控水配施DCD處理在保證全年產量的前提下，降低了生育期內31.78%的灌溉量，從而顯著提高灌溉水農學效益40.31%～50.51%，但處理間無顯著差異（>0.05）。

綜上可知，減氮控水配施DCD能提高化學氮肥農學效益和氮素利用率，節省投入。在設施番茄種植體系中，RM3+DCD處理對其農學效益方面較優；在設施黃瓜種植體系中，RM1+DCD處理對其農學效益方面較優。

表 6 不同水氮管理配施DCD下設施番茄-黃瓜的氮肥和灌溉水農學效益

2.3 不同水氮管理配施DCD對土壤基本理化性質的影響

2.3.1 土壤pH 在黃瓜種植體系中，隨黃瓜生長，CK處理0～30 cm土壤pH值較為平穩，無明顯變化，各施氮處理由于追施氮量不同，對設施土壤pH值影響也不同（圖1）。設施土壤pH值隨施氮量的增加呈下降趨勢，CM土壤pH值在初瓜期有所升高后迅速下降。黃瓜拉秧后，各處理pH值均有不同程度降低，呈現不同的酸化趨勢，CM、RM1+DCD、RM2+DCD、RM3+DCD與直播前土壤初始背景值相比分別下降12.75%、4.74%、11.50%、11.87%。由此可見，隨氮肥施入導致土壤表現出不同酸化趨勢，CM酸化趨勢最為明顯，DCD的添加減緩了酸化趨勢，RM1+DCD處理抑制土壤酸化方面效果相對較好。

圖1 不同水氮管理配施DCD下設施黃瓜土壤pH

2.3.2 土壤CEC圖2為番茄收獲后，黃瓜生育期內不同水氮管理配施DCD下土壤CEC變化趨勢。經過一年輪作后，CK土壤CEC變化趨勢平穩，各施氮處理在初瓜期達到峰值后逐漸降低。其中，CM拉秧后土壤CEC較CK降低了9.04%。與CM相比，減氮控水配施DCD可提高土壤CEC，RM1+DCD、RM2+DCD、RM3+DCD拉秧后土壤CEC分別提高了16.88%、16.25%、12.93%，其中，RM1+DCD效果最佳。

圖2 不同水氮管理配施DCD下設施黃瓜土壤CEC

2.3.3 耕層土壤鹽分組成圖3為設施黃瓜直播前及拉秧后不同水氮管理配施DCD下耕層土壤鹽分離子組成。可以看出，該試驗地耕層土壤鹽分離子在黃瓜直播前以陽離子Na+、陰離子Cl-為主，分別占鹽分離子總量的15.76%、34.70%。隨黃瓜生長發育，拉秧后，減氮控水配施DCD處理的各鹽分離子含量均低于CM相應含量，其中，耕層土壤陽離子K+、Na+、Ca2+、Mg2+離子含量分別降低了10.52%～20.47%、27.17%～27.29%、9.63%～13.65%、21.13%～24.32%；土壤陰離子HCO3-、SO42-、Cl-含量分別下降了0.04%～3.90%、28.45%～36.90%、3.22%～12.08%。土壤NO3-離子含量累積明顯，其中CM含量為1071.62 mg/kg，減氮控水配施DCD處理的NO3-離子含量較CM降低了29.57%～30.56%。由此可知，減氮控水配施DCD可有效降低耕層土壤中含鹽量，減少因施肥引起的鹽分累積，改善土壤質量。其中，RM1+DCD處理效果最佳。

圖3 設施黃瓜不同時期耕層土壤鹽分離子組成

3 討 論

在設施蔬菜栽培中，農民為追求高產及更高經濟效益，盲目過量投入氮肥并采用頻繁大水漫灌等不合理的農業措施，導致氮肥的增產效率低下，氮素利用率不高，且易發生硝酸鹽的積累造成土壤酸化、鹽堿化，顯著影響了土壤質量。本研究中，農民常規水氮管理模式導致水肥投入過高，全年水肥投入高達46920 yuan/hm2，收益和產投比卻很低，分別為36.77萬yuan/hm2，7.46 yuan/yuan。在輪作體系中，減氮控水配施DCD處理并沒有引起番茄、黃瓜產量顯著降低，還使全年產投比增加了4.29%～10.86%。這與張琳[9]等人的研究結果一致，長期集約化種植導致設施內土壤中無機氮本底值較高，而適量減氮控水足以滿足蔬菜生長對氮素需求，不會顯著降低作物產量和經濟效益。大量研究表明，氮肥過量施用導致作物總吸氮量不高，并且氮素利用率也隨之下降。而硝化抑制劑DCD與尿素配合施用可在一定程度上使作物體內的氮素吸收總量得到提高，提高土壤氮素的利用效率。本研究條件下，在番茄季，與CM相比，硝化抑制劑DCD的施入對番茄吸氮量無顯著性差異，與Chuan等[10]研究表明，硝化抑制劑的施入可增加作物吸氮量結果不同，這可能是由于本研究為大田試驗，受環境和管理的影響因素，可能導致作物吸氮量不能達到理想吸氮量[11]。在黃瓜季，與CM相比，RM1+DCD、RM2+DCD處理能提高蔬菜氮素吸收量1.27%～5.92%，這是由于DCD的施入抑制相關土壤微生物的活動，有效緩解化學氮肥的水解，提高氮素利用率。

硝化抑制劑能明顯減緩土壤酸化的程度，還可以降低蔬菜生長過程中鹽離子的數量，抑制土壤耕層硝酸鹽的生成對緩和蔬菜生長過程中土壤鹽漬化有顯著效果[12]。在本試驗番茄-黃瓜輪作體系中，結果表明，農民常規施肥會降低土壤中pH，硝化抑制劑DCD的加入可通過使土壤保持較高OH-濃度，而抑制硝化作用過程中H+的產生，進而有效緩解氮肥施用引起的土壤pH值降低。這些與Zaman[13]等結果相一致，均表明硝化抑制劑能增加土壤pH值，減緩土壤酸化。硝化抑制劑的加入還可增加土壤CEC。本研究條件下，輪作后，減氮控水配施DCD處理土壤CEC較農民常規處理提高了12.93%～16.88%。這是因為DCD抑制了土壤的硝化過程，明顯降低了土壤中硝態氮濃度，且可通過增加土壤膠體表面負電荷數量，提高其吸附陽離子能力，從而增加土壤陽離子交換量[14]。番茄、黃瓜對土壤鹽分積累較為敏感[2]。土壤鹽分積累可引起水分脅迫，使根系吸水困難，直接影響番茄、黃瓜的生長發育[15]。由于硝化抑制劑的施用降低了硝酸鹽的淋溶損失量，同時一些土壤陽離子如K+、Ca2+、Mg2+的淋溶損失也相應降低，使作物對氮素、鹽基離子等的吸收量提高[12]。在本研究中，減氮控水配施DCD處理相對于農民常規處理可有效降低耕層土壤中八大離子含量，減少因施肥引起的鹽分累積，改善土壤質量，從而提高作物產量。

綜上可知，本研究減氮控水配施DCD處理可在保證作物產量的前提下，減少農民總投入，提高經濟效益、農學效益和改善土壤質量方面起到了一定作用。

4 結 論

設施番茄-黃瓜生產體系中，降低氮肥追施量、灌溉水用量的同時配施DCD，對番茄和黃瓜產量無顯著影響，顯著提高了作物氮素利用率及化肥、灌溉水農學效益。與農民常規處理相比，減氮控水配施DCD全年可減少36.72%～57.03%的化學氮肥投入、32.04%的灌水量，節省4600 yuan/hm2～6134 yuan/hm2的全年總投入，產投比增加4.29%～10.86%。同時，減氮控水配施DCD處理全年化學氮肥農學效益可提高50%以上，全年灌溉水農學效益提高40%以上，并減輕土壤酸化和鹽分累積現象，增加土壤陽離子交換量12.93%～16.88%。綜合來看，設施番茄、黃瓜體系中追施氮量分別為250 kg N/hm2、380 kg N/hm2，配施10%DCD結合控水灌溉3200 m3/hm2、4100 m3/hm2，可實現經濟與環境雙贏。

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Study on Appropriate Water and Nitrogen Management and Dicyandiamide Regulation Model of Greenhouse Tomato-Cucumber Rotation System

TIAN Xiao-nan1, ZHANG Li-juan1, NIE Wen-jing2, WANG Xiao-min1, YANG Ying1, LI Bo-wen1*, GUO Yan-jie1*

1.071001,2.050000,

In this paper, a field plot experiment was carried out to study the effects of different water and nitrogen managements combined with dicyandiamide (DCD) application on the economic benefits and soil basic physical and chemical properties in the greenhouse tomato-cucumber rotation system, aiming to explore the appropriate water and nitrogen management and DCD regulation mode of greenhouse tomato-cucumber rotation. The results showed that compared with the conventional management treatment, the nitrogen reduction and water control combined with DCD treatment in the tomato-cucumber rotation system could save 4600～6134 yuan/hm2of total annual investment, increase the input-output ratio by 4.29%～10.86%; and the nitrogen use efficiency of greenhouse tomato and cucumber was also significantly increased to 31.41% and 18.57%, respectively. In the greenhouse tomato system, the agronomic efficiencies of nitrogen and irrigation water in the nitrogen reduction and water control combined with DCD treatment was increased by 20.82%～61.04% and 25.82%～40.20%, respectively. Similarly, in the greenhouse cucumber system, the agronomic efficiencies of nitrogen and irrigation water in the nitrogen reduction and water control combined with DCD treatment were significantly improved, and the nitrogen agronomic efficiency was 1.17～2.53 times higher than that of the conventional management of farmers' treatment. During the growing period, compared with the conventional management treatment, the nitrogen reduction and water control combined with DCD treatment could reduce the amount of irrigation water by 33.87%, while the agronomic efficiency of irrigation waterwas increased by 54.31%～63.79%. In addition, the nitrogen reduction and water control combined with DCD treatment could also reduce soil acidification and salt accumulation, and increase the soil CEC content to a certain extent. In conclusion, the topdressing nitrogen applied at the rate of 250, and 380 kg/hm2, respectively, DCD was applied at the rate of 10% of applied nitrogen, and the amount of irrigation water was 3200 and 4100 m3/hm2, respectively, which could achieve a win-win economic and environmental situation and is considered to be an appropriate regulation mode for the greenhouse tomato and cucumber.

Greenhouse tomato-cucumber rotation; water and nitrogen management; dicyandiamide; regulation mode

X53

A

1000-2324(2021)03-0343-09

2020-11-14

2021-01-17

河北省高等學?？茖W技術研究(青年拔尖人才)項目(BJ2017025); 河北省重點研發計劃項目(19224007D);河北省蔬菜產業技術體系資助項目

田曉楠(1995-),女,在讀碩士,主要從事土壤環境科學研究. E-mail:xn_tian1995@163.com

Author for correspondence. E-mail:kjli@hebau.edu.cn; guoyanjie928@126.com