增施有機肥對河西走廊設施沙質土質量及貝貝南瓜生長的影響

張靖，周琦，王祎，劉強，施志國，馬鳳捷，宿翠翠

摘? ? 要：為了提高河西走廊設施沙質土質量，探究有機肥對貝貝南瓜的增產效應，以栗姝5號貝貝南瓜為試驗材料，設置有機肥N替代化肥N，氮、磷、鉀總量保持一致的6個處理，研究增施有機肥對土壤養分含量、土壤微生物數量以及貝貝南瓜光合指標、產量和品質的影響。結果表明，高配比施用有機肥相比100%化肥處理（T1）可顯著提高土壤有機質含量，且貝貝南瓜整個生育期有機質含量以T5處理（80%有機肥N+20%化肥N）最高，相對其他處理提高8.36%～36.18%。適宜的有機無機肥配施相比施用100%化肥和100%有機肥，可顯著提高土壤全氮含量，且對應的土壤細菌、真菌、放線菌變化在貝貝南瓜整個生育期較為平緩。在苗期和抽蔓期，土壤有效磷和速效鉀含量均以100%有機肥處理（T6）最低，在坐果期和成熟期，有效磷含量以T5處理最低，速效鉀含量以T4處理（60%有機肥N+40%化肥N）最低。平均單果質量、果實橫徑、產量均以T5處理最高，相比其他處理增產4.82%～46.68%。果實內干物質含量隨有機肥施用量的增加而增加。增施一定量有機肥相比單施化肥可明顯提高貝貝南瓜維生素C含量、可溶性糖含量。綜上，T5處理綜合表現最佳。

關鍵詞：貝貝南瓜；有機肥；沙質土壤養分含量；微生物數量；生長特性；產量品質

中圖分類號：S642.1 文獻標志碼：A 文章編號：1673-2871（2024）06-095-09

Effects of increasing organic fertilizer on the quality of sandy soil in Hexi Corridor and the growth of Beibei pumpkin

ZHANG Jing1， ZHOU Qi1， WANG Yi2， LIU Qiang1， SHI Zhiguo1， MA Fengjie1， SU Cuicui1

（1. Agricultural Engineering Technology Research Institute of Gansu Province， Wuwei 733006， Gansu， China; 2. Liangzhou District Agricultural Technology Promotion Center， Wuwei 733000， Gansu， China）

Abstract： In order to improve the quality of sandy soil in Hexi Corridor and explore the effect of organic fertilizer on the yield increase of Beibei pumpkin， Lishu No. 5 Beibei pumpkin was used as the experimental material. Six treatments were set up to replace chemical fertilizer N with organic fertilizer N， and the total amount of nitrogen， phosphorus and potassium was consistent. The effects of organic fertilizer on soil nutrient content， soil microbial quantity， photosynthesis， yield and quality of Beibei pumpkin were studied. The results showed that the high ratio of organic fertilizer could significantly increase the content of soil organic matter compared with 100% chemical fertilizer treatment， and the average content of organic matter in the whole growth period of beibei pumpkin was the highest in T5 treatment， which was 8.36%-36.18% higher than other treatments. Compared with the application of 100% chemical fertilizer and 100% organic fertilizer， the suitable organic and inorganic fertilizer application can significantly increase the soil total nitrogen content， and the corresponding soil bacteria， fungi and actinomycetes change curve is more gentle in the whole growth period of pumpkin. At seedling stage and vine stage， the content of available phosphorus and available potassium in soil was the lowest with 100% organic fertilizer. The content of available phosphorus in T5 was the lowest at fruit-setting stage and maturity stage， and the content of available potassium in T4 was the lowest at fruit-setting stage and maturity stage. The average single fruit mass， fruit transverse diameter and yield of T5 treatment were the highest， which increased by 4.82%-46.68% compared with other treatments. The dry matter content in fruit increased with the increase of organic fertilizer application. Compared with the single application of chemical fertilizer， the application of a certain amount of organic fertilizer can effectively improve the vitamin C content and soluble sugar content of pumpkin. In conclusion， T5 treatment had the best comprehensive performance.

Key words： Beibei pumpkin; Organic fertilizer; Nutrient content in sandy soil; Microbial quantity; Growth characteristics; Yield and quality

河西走廊古浪縣的黃花灘生態移民區，北鄰騰格里沙漠，光熱資源豐富，晝夜溫差大，生產的瓜果蔬菜色澤鮮亮、營養豐富，且該區土壤以沙質土為主，病蟲害輕微，農藥用量少，因此農產品受污染少，深受市場喜愛[1-2]。近年來，當地政府大力推廣戈壁農業，至2022年已建成7985座日光溫室[3]。目前，該區設施農業發展態勢良好，經濟效益高，為當地農戶創業增收提供了有力保障[4]。貝貝南瓜為葫蘆科南瓜屬蔓生草本植物，又稱為板栗南瓜，果實外觀精美，耐貯存，肉質粉糯，口感香甜，富含維生素A、維生素C、胡蘿卜素以及多糖，含有促進人體新陳代謝、降低血糖等功效的活性物質[5]。黃花灘生態移民區貝貝南瓜種植已成為當地的特色產業，目前已被廣泛栽培，具有較好的經濟效益，在黃花灘生態移民區具有良好的推廣價值[6-7]。由于該區土壤多為沙質土，毛管作用微弱，土壤熟化程度低，保水保肥性差，養分供給能力較弱[8-9]，提高該地區土壤肥力、提高貝貝南瓜的品質和產量成為亟待解決的問題。針對設施土壤退化問題，大量研究表明，有機肥部分替代化肥是今后農業生產中保護生態環境、促進可持續發展的必然趨勢[10]。而筆者前期調查得知，當地農戶因沙質土控肥能力差，施用化肥量較多，經濟效益不穩定現象頻繁出現。有機肥相比化肥能顯著提高土壤肥力，改善根際微生物群落結構，從而提高作物產量和品質[11-12]。因此，要想獲得可持續的土地產能，必須采取合理的改良措施來提升地力[13]。因此，筆者針對該地區設施沙質土可持續供肥能力差、土壤質量低等問題，采用有機氮部分替代化肥氮，探究增施有機肥對沙質土養分含量、微生物數量、貝貝南瓜生長特性及產量和品質的影響，以期為古浪縣黃花灘生態移民區沙質土壤設施栽培中土壤質量提升和貝貝南瓜的增產增效提供施肥參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于甘肅省武威市古浪縣黃花灘生態移民區，該區南部為干旱山區，北臨騰格里沙漠，平均海拔1700 m。無霜期170 d左右，年均降水量288 mm，蒸發量2300 mm以上，年均氣溫6.6 ℃，有效積溫1900 ℃，年均日照時數2 693.5 h，屬溫帶干旱荒漠性氣候。供試土壤為沙質土。試驗地點位于當地戈壁農業示范基地設施大棚內，播前采集0～20 cm耕層土樣，測得理化性質為：pH 8.71，有機質含量（w，下同）5.46 g?kg-1，全氮含量0.31 g?kg-1，有效磷含量20.8 mg?kg-1，速效鉀含量44.3 mg?kg-1。

1.2 材料

供試作物品種：栗姝5號，由武威百利種苗有限公司培育幼苗。

有機肥用南京三美農業發展有限公司生產的商品有機肥（養分總含量N+P2O5+K2O≥5%、有機質含量≥30%），氮肥用寧夏和寧化學有限公司生產的尿素（N含量 46.0%），磷肥用云南安寧化肥有限公司生產的過磷酸鈣（P2O5含量 16%），鉀肥用青海聯宇鉀肥有限公司生產的硫酸鉀鎂（K2O含量 24%）。

1.3 試驗設計

設置氮、磷、鉀總量保持一致，有機肥N分別占總N量的0、20%、40%、60%、80%、100%的6個處理，剩余氮、磷、鉀養分用化肥補充，各處理施肥量詳見表1。

每個處理中涉及的有機肥、過磷酸鈣全部作為底肥；尿素、硫酸鉀鎂1/3作為底肥，2/3在貝貝南瓜抽蔓后期（6月下旬）每隔7 d共5次隨水滴入。

采用隨機區組布置。試驗開始于2022年4月。小區面積25 m2（6.4 m×3.9 m），3次重復。每小區人工深翻施入底肥，然后起壟，壟寬0.80 m，壟長6.40 m，壟間距0.50 m。壟面鋪設2條滴灌帶，滴灌帶間距0.40 m。5月7日滴水定植幼苗，每壟2行，每行8株，行距0.40 m，株距0.80 m，每壟16株，每小區48株。為防止前期燒苗，幼苗完全成活后進行壟面覆膜，之后人工破膜放苗。2022年8月12日收獲。整個生育期田間管理措施與當地傳統管理措施保持一致。

1.4 測定項目及方法

1.4.1 土壤指標的測定 于貝貝南瓜苗期（5月25日）、抽蔓期（6月21日）、坐果期（7月22日）、成熟期（8月12日）采集土壤樣品，每個小區采用蛇形布點法等間距采集0～20 cm土樣共5點，混勻后裝入自封袋帶回實驗室，1/2置于4 ℃冰箱貯存用于測定土壤微生物數量，1/2風干用于測定土壤養分含量。采用重鉻酸鉀-硫酸加熱氧化后用硫酸亞鐵滴定法測定有機質含量，采用硫酸消煮后用定氮儀（FOSS Kjeltec8400，丹麥福斯）測定全氮含量，采用碳酸氫鈉浸提鉬銻抗溶液顯色后用紫外分光光度計（光譜SP-756P，上海光譜）測定有效磷含量，采用乙酸銨浸提后用火焰光度計（FP6450，上海儀電）測定速效鉀含量[14]。采用稀釋平板法測定土壤中微生物數量，采用牛肉膏蛋白胨培養基測定細菌數量，采用馬丁氏培養基測定真菌數量，采用改良高氏一號培養基測定放線菌數量[15]。

1.4.2 植物指標的測定 每小區選擇具有代表性的6株植株定株觀測，求得均值后確定貝貝南瓜植株相應生育期莖粗、葉綠素相對含量（SPAD）及凈光合速率（Pn）。用游標卡尺（DWKC-2038，杭州德力西）測量植株莖基部以上5 cm處的莖粗；用手持葉綠素儀（SPAD-502Plus，日本美能達）測量植株生長點向下第3片功能葉的SPAD值；選擇晴朗天氣早晨09：00-11：00，用便攜式光合儀（LI-6400XT，美國）測量植株生長點向下第3片功能葉的Pn值，每個葉片3次重復得到每株Pn值。

成熟期每小區選取10個具有代表性的成熟果實，測定單果質量、果實橫徑及果實品質，并計算各小區實際產量，最后按照各小區面積折算成每hm2總產量。

產量（kg?hm-2）=單果質量（kg·個-1）×每株果數（個/株）×總株數（株?hm-2）。

通過105 ℃殺青30 min，75 ℃烘干至恒質量測定果實干物質含量[16]；采用2，6-二氯酚靛酚鈉染色法測定維生素C含量；采用蒽酮比色法測定可溶性糖含量[17]。

1.5 數據處理

采用Microsoft Excel 2016進行數據統計、制圖和繪表，采用SPSS 21.0進行處理之間的統計分析，采用LSD法進行顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 增施有機肥對土壤養分含量的影響

由表2可知，除T4處理的有機質含量在坐果期高于抽蔓期，T5、T6處理有效磷含量在抽蔓期高于苗期之外，其他養分含量隨著貝貝南瓜生育期的推進均出現降低趨勢。除坐果期T2處理有機質含量低于T1處理外，其他各時期，增施有機肥相比單施化肥（T1）處理，有機質含量均有所增加，且高配比有機肥處理（T3、T4、T5、T6處理）的有機質含量均顯著高于T1處理。相比T1處理，T5處理在苗期、抽蔓期、開花結果期、成熟期有機質含量分別提高15.48%、35.92%、56.77%、59.56%。在整個生育期，有機質含量以80%有機肥N+20%化肥N處理T5最高，相對其他處理高8.36%～36.18%。各時期T1處理以及單施有機氮（T6）處理土壤全氮含量均低于或顯著低于有機無機氮配施處理（T2、T3、T4、T5）。有效磷、速效鉀作為土壤速效養分，在貝貝南瓜同一生育期，隨有機肥施用量的增加，含量呈現不同變化趨勢，各處理具體表現為：苗期和抽蔓期的有效磷含量、坐果期和成熟期的速效鉀含量均呈升-降-升-降趨勢，在坐果期和成熟期的有效磷含量均呈升-降-升趨勢，在苗期和抽蔓期的速效鉀含量均呈降-升-降趨勢。生長后期（坐果期和成熟期）T5處理下土壤有效磷含量相對于T1處理降低最顯著，分別降低43.91%、44.39%；T5處理土壤速效鉀含量相對T1處理也顯著降低，在各時期分別降低15.13%、29.96%、23.18%、28.06%。

2.2 增施有機肥對土壤微生物數量的影響

由圖1可知，土壤微生物數量隨生育期的推進，細菌、真菌、放線菌的變化曲線表現不同。各處理土壤中細菌數量整體呈現先增加后降低的趨勢，以抽蔓期最高；各處理之間T4變化相對平緩。各處理土壤中真菌數量從苗期到抽蔓期均增大，從4.96×103～10.05×103 cfu?g-1增加到10.59×103～17.36×103 cfu?g-1，各處理前后相比增加了22.38%～242.63%；抽蔓期以后，除T2處理外，其他真菌數量均有所降低，降低了6.29%～31.23%；其中T5生育期前后真菌數量變化幅度相對平緩；至成熟期土壤真菌數量表現為T2＞T6＞T1＞T3＞T5＞T4。各處理放線菌數量從苗期的15.67×105～21.95×105 cfu?g-1變化到成熟期的18.72×105～21.41×105 cfu?g-1，整體變化幅度為4.28%，相比細菌和真菌數量變化平緩；T4、T5處理前后處于較為平穩狀態。

2.3 增施有機肥對貝貝南瓜莖粗的影響

由圖2可知，貝貝南瓜莖粗在苗期到抽蔓期增長最快，平均增長37.14%，抽蔓期到坐果期、坐果期到成熟期平均分別增長17.76%、7.21%。在苗期，單施化肥T1處理的莖粗最大，比其他處理高1.01%～4.98%。抽蔓期以T3處理莖粗最大，比其他處理高0.38%～2.45%。在坐果期，T4、T5、T6、處理莖粗顯著高于其他處理。至成熟期，T5處理莖粗最大，且顯著高于其他處理0.12%～1.67%。

2.4 增施有機肥對貝貝南瓜葉片SPAD值的影響

由圖3可見，苗期T1、T2葉片中SPAD值顯著高于其他處理，其中T1處理較其他處理高1.83%～24.30%。在抽蔓期，T4、T5、T6處理的SPAD值開始增加，其中T4處理最高，相比其他處理高2.45%～14.44%。在坐果期，整體表現為T5＞T6＞T4＞T3＞T2＞T1，其中T5處理與其他處理的差異更加明顯，比其他處理高3.96%～19.54%。

2.5 增施有機肥對貝貝南瓜葉片Pn的影響

由圖4可知，各處理中葉片凈光合速率Pn均隨生育期的推進逐漸增高，抽蔓期相對苗期平均增高33.59%，坐果期生長旺盛，相對抽蔓期平均增高70.83%。在苗期，Pn以T1處理最高，且顯著高于其他處理23.30%～70.17%。在抽蔓期，有機肥與化肥配施處理的Pn開始增高，其中以T4處理最高。在坐果期，T5處理的葉片Pn最高，達到29.47 ?mol·m-2·s-1，比其他處理顯著高6.01%～22.95%。

2.6 增施有機肥對貝貝南瓜產量和品質的影響

由表3可知，在不同施肥處理下，貝貝南瓜平均單果質量以T5處理最高，比其他處理提高4.88%～48.28%，對應產量也最高，相比其他處理增產4.82%～46.68%。果實橫徑以T5處理最大，相比其他處理大1.98%～17.62%。果實內干物質含量隨有機質施用量的增加而增加。T6處理維生素C含量顯著高于其他處理5.86%～31.24%。增施有機肥處理可溶性糖含量均顯著高于單施化肥T1處理，整體表現為T4＞T6＞T5＞T2＞T3＞T1。

3 討論與結論

3.1 增施有機肥對沙質土壤質量的影響

有機肥既含有作物生長所需的多種營養元素，又富含生物炭等有益活性物質，肥效長，施用后可顯著改善土壤質量[18-19]。張平良等[20]研究表明，在西北半干旱區有機肥與化肥長期配施可顯著增加團聚體有機碳儲量。筆者在貝貝南瓜生長不同時期對沙質土壤有機質含量分析的結果表明，除了坐果期T2處理有機質含量低于T1處理外，其他增施有機肥處理相比單施化肥均有增加；在整個生育期，土壤有機質含量以80%有機肥N+20%化肥N處理最高，相對其他處理高8.36%～36.18%，這應該與有機肥富含有機碳有關[21]。本研究中各時期的全氮含量，以有機肥搭配化肥的處理較高；整個生育期土壤全氮含量以20%有機肥N+80%化肥N處理（T2）最高，相對其他處理高0.59%～17.30%，這是因為純化肥氮的釋放揮發較快，純有機肥氮的分解轉化需要一定的C/N比進行活化[13]，因此合理的有機無機肥搭配才能有效增加土壤全氮含量。本研究中土壤有效磷、速效鉀在貝貝南瓜生長周期內，有機肥施入越多，有效磷含量降低，這應該與該地區沙質土本身養分含量低且土壤自身調節能力弱[9]、配施過多有機肥短期內難以礦化分解有關[22]。在本試驗條件下，苗期和抽蔓期的有效磷和速效鉀含量均以T6最低，坐果期和成熟期的有效磷含量以T5最低，坐果期和成熟期的速效鉀含量以T4最低，說明高量有機肥的施用提高了沙質土養分的“去庫存”能力，可以促進根系吸收養分，為貝貝南瓜的生長發育提供了可能。有機肥在提高土壤肥力的同時，可以有效改善微生物群落結構[23]。李學敏等[24]發現，在沙土上施用有機肥相對化肥表層土壤微生物數量明顯增加。良好的土壤微生物環境是細菌占比高的環境[23]。本研究中細菌數量呈現先增加后降低的趨勢，抽蔓期最高；其中60%有機肥N+40%化肥N處理生育期前后變化幅度相對較小，細菌數量穩定。真菌數量在苗期到抽蔓期增加，之后除T2處理外均略有降低；其中80%有機肥N+20%化肥N處理變化幅度相對較小。放線菌數量相比細菌和真菌數量變化幅度小，其中高配比有機肥N處理變化曲線最為平緩。說明適量的有機肥和化肥配比，土壤細菌、真菌、放線菌數量相對平穩，土壤微生物環境相對穩定，這與胡慶蘭等[25]的研究結果相一致。

3.2 增施有機肥對貝貝南瓜生長的影響

作物葉片中的葉綠素是參與光合作用的主要物質，而葉片凈光合速率是主要的光合作用參數，二者都能反映作物光合作用效率和生長狀態[26-27]。有機肥和無機肥配施下迷你黃瓜株高、莖粗、葉面積、葉綠素含量和凈光合速率均最高[28]。本研究中貝貝南瓜苗期莖粗在單施化肥處理下顯著高于其他處理1.01%～4.98%，至成熟期，80%有機肥N+20%化肥N處理下（T5）莖粗表現最好，說明有機肥的肥效作用較化肥有所延遲[22]。葉片SPAD值在坐果期時80%有機肥N+20%化肥N處理最高，比其他處理高3.96%～19.54%。葉片凈光合速率Pn在坐果期達到最高，說明坐果期是貝貝南瓜葉片通過光合積累有機物最旺盛的時期，同樣以80%有機肥N+20%化肥N處理的最高。說明化肥作為速效養分，使得南瓜前期葉片長勢旺盛；后期通過有機肥養分的釋放，有機肥配施處理逐漸發力，刺激植株生長，促進養分吸收，這與前面有機肥的施用提高了沙質土養分的“去庫存”能力相呼應。貝貝南瓜果肉中富含的糖類、維生素C、干物質等，是人體所需的主要營養物質[29]。有研究表明，有機肥結合灌溉施肥南瓜果實商品性明顯提高，產量顯著增加[30-31]。本研究中不同施肥處理下，單果質量、果實橫徑、產量均以80%有機肥N+20%化肥N處理最高，相比其他處理增產4.82%～46.68%；果實內干物質含量隨有機質施用量的增加而增加；100%有機肥N處理維生素C含量顯著高于其他處理；可溶性糖含量以60%有機肥N+40%化肥N處理最高。說明本試驗條件下增施一定量的有機肥處理能顯著提高貝貝南瓜產量和品質，這與池福鈴等[32]的研究結果相似。

綜上所述，在河西走廊古浪縣黃花灘生態移民區沙質土壤設施栽培中施用80%有機肥N+20%化肥N（有機肥用量49.5 t?hm-2、尿素用量0.4 t?hm-2、過磷酸鈣用量1.1 t?hm-2、硫酸鉀鎂用量0.8 t?hm-2），不僅有利于提高沙質土壤有機質、全氮含量，穩定土壤細菌、真菌、放線菌數量，為作物生產奠定良好的土壤環境；同時也能促進貝貝南瓜莖粗、葉綠素相對含量、凈光合速率的提高，進而提升產量和品質。

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