不同增效劑對設施黃瓜生長及土壤氮磷遷移的影響

摘要：為了解決設施菜田中由于超量施用化肥導致的氮磷利用率低、遷移淋溶損失大等問題，除優化施肥外，增施氮磷增效劑也是一項有效措施。本研究采用田間試驗法，以農民習慣施肥為對照，設置優化施肥、優化施肥基礎上分別添加聚天冬氨酸、黃腐酸、植酸酶、檸檬酸（用量分別為150、150、30、30 kg/hm2）處理，研究不同增效劑對設施黃瓜產量、品質和土壤氮、磷元素遷移的影響。結果表明，四種增效劑均不同程度提高了黃瓜產量和品質，其中優化施肥+聚天冬氨酸處理增產效果最佳，比農民習慣施肥增產14.52％，此外，增效劑有效降低氮、磷向深層土壤的遷移累積，其中黃腐酸和聚天冬氨酸處理效果最好；等氮量投入條件下，與農民習慣施肥相比，優化施肥+黃腐酸處理盛果期深層（80～100 cm）土壤硝態氮累積量減少13.08％，優化施肥+聚天冬氨酸處理深層土壤有效磷累積量減少76.32％。綜合以上結果，從提高黃瓜產量、品質和減少土壤氮、磷淋溶損失角度考慮，優化施肥條件下，增效劑黃腐酸和聚天冬氨酸應用效果較好，

關鍵詞：增效劑；設施黃瓜；品質；產量；氮磷遷移

中圖分類號：S642.2 文獻標識號：A 文章編號：1001-4942（2024）12-0079-07

近年來我國設施蔬菜種植規模保持穩定增長趨勢，2021年，我國設施蔬菜種植面積達到400萬hm2。受經濟效益的驅使，為了追求更高產量，設施蔬菜種植過程中肥料投入量普遍偏高，高投入、高產出是設施蔬菜生產的突出特點。據統計，2004年山東省壽光市設施蔬菜生產中化肥投入的平均養分量為N 1 272 kg/hm2、P2O5 1 376 kg/hm2、K2O1 085 kg/hm2，然而設施蔬菜的推薦施肥量遠低于此值。此外，灌水量大、灌溉頻率高導致土壤氮磷淋失嚴重，環境問題日益突出。

通過優化施肥措施來提高肥料利用率和減緩由于不合理施肥造成的環境問題被認為是非常有效的方法之一。施肥中添加氮磷增效劑不僅能降低氮、磷在土壤中的積累，減少其損失，還能降低設施蔬菜可食用部分的硝酸鹽含量。氮磷增效劑在一定程度上能夠抑制和調控尿素的水解、硝化及反硝化等過程，通過降低土壤對磷的吸附速率和最大吸附量來降低土壤對磷的吸附固定。張永強等研究發現，氮肥增效劑提高了氮肥農學利用效率和氮肥偏生產力，氮肥減量配施增效劑可實現冬小麥減氮不減產。龍驚驚等研究發現，不同種類液體肥增效劑不同程度地增加了黃瓜產量、品質和經濟效益。張繼舟等研究發現，腐植酸的加入明顯提高了土壤速效磷含量，同時也提高了番茄的產量和品質。索炎炎等研究發現，磷肥增效劑可提高磷肥利用率，保證花生不減產，實現減磷增效。

近年來關于在土壤中添加氮磷增效劑的研究也有報道，但大多集中在糧食作物上，且主要集中于單一措施對土壤、植株氮磷環境的改善，較少將優化施肥和增施氮磷增效劑綜合起來研究其對土壤氮磷累積和產量品質的影響，尤其在設施蔬菜上的應用研究較少。本研究旨在通過施用形態優化的氮磷肥及優化施肥基礎上增施不同氮磷增效劑在設施黃瓜生產中的綜合效應進行比較，篩選出增產增效、綠色環保的氮磷增效材料，以期為設施蔬菜生產面源污染防控提供技術支持。

1材料與方法

1.1試驗地概況及材料

試驗自2020年開始至2021年結束，連續開展2年。

兩茬定位試驗均在山東省臨沂市蘭陵縣日光溫室內進行。該地屬于暖溫帶季風區大陸性氣候，年均氣溫13.5℃，年均降水量835.3 mm。供試日光溫室種植年限為3年，前茬種植模式為黃瓜連作。試驗前0-20 cm耕層土壤pH值為7.47，有機質含量22.06 g/kg、全氮0.91 g/kg、全磷3.17g/kg、堿解氮280.08 mg/kg、有效磷219.47mg/kg、速效鉀331.00 mg/kg、硝態氮12.08 mg/kg、銨態氮1.71 mg/kg。

供試肥料：有機肥為雞糞和菇渣混合發酵而成，養分含量分別為N 1.65％、P2O4 8.56％、K2O0.84％；化肥為氮磷鉀復合肥、尿素、重過磷酸鈣、硫酸鉀、尿素硝酸銨（UAN）、聚磷酸銨（PNP）、硫酸鉀。土壤氮磷增效劑分別為聚天冬氨酸、黃腐酸、植酸酶、檸檬酸。

1.2試驗設計及方法

試驗共設置6個處理，以農民習慣施肥為對照（CK），其他處理分別為T1：優化施肥，即優化氮磷基追比例施肥；T2：優化施肥+聚天冬氨酸；T3：優化施肥+黃腐酸；T4：優化施肥+植酸酶；T5：優化施肥+檸檬酸。每處理重復3次，隨機區組排列。小區面積56.7 m2。根據前期對當地設施蔬菜種植調研結果確定氮、磷、鉀投入量，與當地農民習慣施肥養分投入量相等。所有處理均基施有機肥，農民習慣施肥在施人有機肥同時施人氮磷鉀復合肥（17-17-17），基施化肥的N、P2O5、K2O投入量均為300 kg/hm2；優化施肥則是基肥只施有機肥，化肥投入量調整到后期追肥中，整個生育期基追比例及優化基追比例見表1。聚天冬氨酸、黃腐酸、植酸酶、檸檬酸用量分別為150、150、30、30 kg/hm2。

灌溉方式為微噴，增效劑與追肥均在黃瓜生育期間隨水施入。秋冬茬黃瓜于2020年9月2日定植，10月3日開始采摘，12月18日拉秧：冬春茬黃瓜于2021年2月26日定植，4月6日開始采收，6月30日拉秧。黃瓜品種為水果黃瓜3699，定植密度為5.5株/m2。

1.3樣品采集

分別在黃瓜種植前、初果期、盛果期、拉秧期進行土壤樣品采集，每小區分別取0-20、20-40、40-60、60-80、80-100 cm土層土壤樣品，每層隨機取3個點的土壤混合為一個樣品。黃瓜適收期采摘果實，累計黃瓜總產量。

1.4測定指標及方法

土壤樣品相關指標的測定均采用常規方法。土壤容重通過環刀法測定；pH值采用5：1水土比，pH計測定；有機質含量采用丘林法測定；有效磷含量采用0.5 mol/L碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測定：速效鉀含量采用1 mol/L的乙酸銨浸提-火焰光度法測定：土壤銨態氮、硝態氮含量采用氯化鉀溶液提浸流動注射分析法測定。黃瓜維生素C（Vc）含量采用2％草酸浸提-2，6二氯靛酚滴定法測定，硝酸鹽含量采用紫外分光光度法測定。

1.5數據處理與分析

利用Microsoft Excel 2003處理數據和繪制圖表，利用SPSS 26.0軟件進行數據的差異顯著性分析（Plt;0.05）。

土壤有效磷累積率=（P2-P1）/P1，式中P1和P2分別表示定植前和收獲后土壤有效磷含量。

2結果與分析

2.1不同增效劑對黃瓜產量及品質的影響

由圖1看出，優化施肥及添加增效劑處理（T1-T5）黃瓜產量均高于CK，較CK分別增產0.66％、14.52％、7.80％、1.01％、5.92％。其中，T2處理增幅最大，與CK差異達顯著水平，其他處理與CK差異均不顯著。

維生素C和硝酸鹽含量是評價黃瓜品質的兩個重要指標。由圖2看出，優化施肥及添加增效劑處理黃瓜維生素C含量均顯著高于CK，T1-T5處理分別比CK高出9.32％、35.42％、9.45％、27.57％、12.11％，其中優化施肥+聚天冬氨酸（T2）處理效果最佳。

優化施肥及添加增效劑處理均能不同程度地降低黃瓜硝酸鹽含量，T1-T5處理黃瓜硝酸鹽含量比CK降低8.50％-24.09％。其中優化施肥+植酸酶（T4）處理最低，顯著低于CK，其次是優化施肥+聚天冬氨酸（T2）處理，其他處理間差異不顯著。綜合黃瓜產量和品質結果來看，優化施肥+聚天冬氨酸（T2）處理對黃瓜產量和品質的提高最有利。

2.2不同增效劑對耕層土壤理化性質的影響

由表2可知，不同增效劑處理對黃瓜收獲后土壤理化性質的影響有差異。與CK相比，優化施肥（T1）處理以及優化施肥+增效劑（T2-T5）處理均顯著提高耕層土壤有效磷和硝態氮含量，有效磷含量表現為T5gt;T1gt;T3gt;T4gt;T2，硝態氮含量表現為T1gt;T5gt;T2gt;T3gt;T4；各處理土壤pH值、有機質和銨態氮含量均無顯著差異，T2、T3處理土壤速效鉀含量與CK無顯著差異，T1、T4、T5處理土壤速效鉀含量顯著高于CK。

2.3不同增效劑對土壤剖面硝態氮垂直分布的影響

黃瓜初果期（圖3A），在0-100 cm土壤剖面內，CK、T1、T5處理硝態氮含量隨土層深度的增加呈先降低后升高趨勢，T2處理硝態氮含量呈先升后降再升高后降低趨勢，T3、T4處理總體呈先升高后降低趨勢。0-20、80-100 cm土層均為CK硝態氮含量最高，80-100 cm土層T3處理硝態氮含量最低，較農民習慣施肥處理降低47.77％。可見，黃瓜初果期T3處理明顯降低了硝態氮向深層土壤的遷移累積量。

黃瓜盛果期（圖3B），0-100 cm土壤剖面內，隨土層深度的增加，CK硝態氮含量總體呈下降趨勢，T1、T2處理硝態氮含量呈先降低后升高再降低趨勢，T4、T5處理硝態氮含量總體變化不大。0-20 cm土層各處理硝態氮含量差異不大，80-100 cm土層T3處理硝態氮含量最低，較農民習慣施肥處理降低13.08％。可見，黃瓜盛果期T3處理降低了硝態氮向深層土壤的遷移累積量。

黃瓜拉秧期（圖3C），各處理土壤硝態氮含量隨土層深度的增加均呈降低趨勢。0-20、80-100cm土層T1處理硝態氮含量均為最高；80-100cm土層T3處理硝態氮含量最低，比農民習慣施肥處理降低34.73％。

綜上所述，優化施肥+黃腐酸處理（T3）對減少土壤硝態氮在0-100 cm土層中的累積遷移效果最佳。

2.4不同增效劑對不同土層有效磷含量及累積率的影響

黃瓜初果期（圖4A），各處理土壤有效磷含量均隨土層深度的增加呈明顯降低趨勢。0-20cm土層T2處理有效磷含量最高，80-100 cm土層T2處理有效磷含量最低，比農民習慣施肥處理減少39.35％，T4處理最高。由此可見，黃瓜初果期T2處理既能保證耕層土壤養分，又能降低有效磷在深層土壤的累積量。

黃瓜盛果期（圖4B），CK、T4處理土壤有效磷含量隨土壤深度的增加呈先明顯降低后略微升高的趨勢，T1、T5處理呈先升高后降低趨勢，T2、T3處理呈明顯降低的趨勢。0-20 cm土層T4處理有效磷含量最高，80～100 cm土層T2處理有效磷含量最低，比農民習慣施肥減少76.32％。由此可見，黃瓜盛果期T2處理能明顯降低有效磷向深層土壤遷移累積量；T4處理雖然能明顯提高耕層土壤有效磷含量，但是也明顯增加了有效磷向深層土壤的遷移。

黃瓜拉秧期（圖4C），CK土壤有效磷含量隨土層深度的增加呈先降低后略升高趨勢，其他處理則呈明顯降低趨勢。0-20 cm土層T5處理有效磷含量最高，80-100 cm土層12處理有效磷含量最低，較農民習慣施肥處理減少76.82％，CK最高。由此可見，黃瓜拉秧期T2處理能明顯降低深層土壤有效磷累積遷移量。

從圖5可以看出，0-100 cm土層各處理土壤有效磷累積率變化趨勢不同。隨著土層加深，農民習慣施肥處理的土壤有效磷累積率呈先降低后明顯升高趨勢，T3處理的土壤有效磷累積率呈先升高后降低再明顯升高趨勢，兩處理均在80-100cm土層達到最高值：T1、T4和T5處理的土壤有效磷累積率呈波動變化，分別在40-60、0-20、20-40 cm土層達到最高值；12處理的土壤有效磷累積率呈降低趨勢，0-20 cm土層最高，60-80cm土層最低。綜上看出，優化施肥+聚天冬氨酸（T2）處理對減少土壤有效磷的累積遷移量效果最優。

3討論

化肥是蔬菜優質高產的基礎，平衡施肥能夠通過調控營養代謝促進蔬菜優質高產。目前，蔬菜種植戶一味追求高產導致過量或不平衡施肥現象普遍存在。農民傳統施肥習慣是重施基肥，輕施追肥，優化施肥是根據設施蔬菜的養分需求特性來確定，并按照蔬菜關鍵生育時期對養分的需求規律進行追肥，將基施的化肥移到追肥中去，這樣做能最大程度地降低定植后緩苗期間采用大水漫灌時的氮磷淋失，后期少量多次追肥有利于減少氮磷損失。增效劑可提高肥料的利用率，減少施肥量，實現肥料的減量增效，促進植物生長。因此，本試驗將聚天冬氨酸、黃腐酸、植酸酶、檸檬酸四種肥料增效劑應用于設施黃瓜的種植上，旨在篩選出對化肥減量增效最有效果的增效劑。

黃腐酸是一種水溶性低分子量有機酸，它不僅能夠提高土壤肥力，而且還能促進作物生長、提高作物產量和品質，在農業生產中可用作肥料增效劑。閆嘉欣等研究發現，施用黃腐酸不僅可以提高大棚黃瓜品質，而且還可以提高黃瓜產量。本研究中，優化施肥+黃腐酸處理明顯降低了表層土壤硝態氮向深層土壤的遷移累積，有利于提升黃瓜的產量和品質。聚天冬氨酸是一種無毒、具有良好生物可降解性的綠色高分子氨基酸材料，在農業生產中可用作肥料增效劑。Wang等研究表明，在化肥減量施用條件下，聚天冬氨酸主要通過提高硝化還原酶的活性來增加氮素的積累，從而促進玉米幼苗生長。本研究中，優化施肥+聚天冬氨酸處理顯著降低表層土壤有效磷向深層土壤的遷移累積，進而提升黃瓜的產量和品質。植酸酶屬于磷酸單脂水解酶類，可以催化植酸水解脫掉磷酸基團。Gujar等研究發現，植酸酶的施加可以減少土壤中植酸含量，提高土壤有效磷含量，且與對照組相比，還可促進植物生長，同時實現化肥的減量增效。本研究中，優化施肥+植酸酶處理提高了耕層土壤有效磷含量，進而提升黃瓜的產量和品質。檸檬酸是一種重要的有機酸，它不僅能夠活化土壤庫中固定的磷，而且對肥料中的磷素也有一定的活化作用。房福力等研究發現，單獨施加檸檬酸提高了設施番茄生長過程中耕層土壤的有效磷含量，檸檬酸和磷肥配施活化磷素，減少磷肥施用量，提高番茄產量，達到肥料減量增效的目的。本研究中，優化施肥+檸檬酸處理提高了耕層土壤的有效磷含量，從而提升黃瓜的產量和品質。本研究表明，增施聚天冬氨酸處理對提高黃瓜品質和產量效果最好，這與前人研究營養液中添加一定量的聚天冬氨酸可以很好地降低水培蔬菜中硝酸鹽的含量結果一致。

本試驗只對黃瓜種植過程中單種增效劑與化肥配合施用的肥料減量增效效果進行了研究，有待進一步對多種增效劑進行復配的應用效果開展研究，后續可以將聚天冬氨酸與黃腐酸進行復配應用于設施蔬菜的種植中，并與單種增效劑的應用效果來進行比較。

4結論

（1）與農民習慣施肥處理相比，優化施肥以及優化施肥配施四種增效劑處理均提高了黃瓜產量，增產0.66％-14.52％，其中以優化施肥+聚天冬氨酸處理增產最多，增產率達14.52％。

（2）優化施肥+聚天冬氨酸處理黃瓜Ve含量最高，顯著高于農民習慣施肥：優化施肥+植酸酶處理黃瓜硝酸鹽含量最低，顯著低于農民習慣施肥。

（3）與農民習慣施肥處理相比，優化施肥+黃腐酸處理顯著降低了表層土壤硝態氮向深層土壤的遷移累積，優化施肥+聚天冬氨酸處理顯著降低了表層土壤有效磷向深層土壤的遷移累積。

綜合黃瓜品質、產量及環境因素看出，優化施肥+黃腐酸與優化施肥+聚天冬氨酸處理既可提高黃瓜產量及品質，又能降低氮磷向深層土壤的遷移累積。