不同施肥處理對連作黃瓜生長發育及土壤理化性質的影響

中圖分類號 S642.2;S153 文獻標識碼A文章編號 0517-6611（2025）12-0125-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2025.12.028

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Efects ofDifferentFertilization TreatmentsontheGrowthandDevelopmentof ContinuousCropping Cucumberand SoilPhsical and Chemical Properties

FENGTeng-teng12，JIAZhi-hang12，JIANG Wei2etal（1.XuzhouInstuteofAgricultural Sciences，Xuzhou，Jiangsu2211 2.Tongshan Experimental Station，Xuzhou Institute of Agricultural Sciences，Xuzhou，Jiangsu 221114）

AbstractObjective]Takingthesoilofcontinuouscroppngcucumberfor5years（1Ocrops）asteresearchobect，tostudytffectsf difrentfeliatiteamntsotgowtadevelopntofoiousopgucbdoilalandcalprotsd providearefereeforthatioaltilzatioofgcualwasteandallviatigtstacleofontiuscroingofucumbr.eod] Adoptinggreoueiatiotdeigtxptwithvealtlatiostrast（K），obdatioofr duced chemical fertilizer and biological organic fertilizer as T₁ ，combined application of reduced chemical fertilizers with biochar as T₂ ，the regulatioefectsofvarioustreamentsocucumbagrooicraitsieldndoiltrtsereanalyd.Result]Tesultssoedtat the plant height，stem diameter and leaves number of cucumber treated with T₂ were significantly better than those treated with T₁ and CK;the yield treated with T₂ was the highest，which was 1562.00g ， significantly higher than that of CK，increased by 147.54% compared with CK. The soil pH value，organic matter and microbial nitrogen content treated with T₂ increased significantly than that of CK，while the EC value andquick-actingposhousontentdcreasdsignificantly，andeuickatingpotasiucotentddothangesignificantlyolu sion]ReducedceicalfertlierihocaranoowsoilacidificatiosigifcantlyecreaseECvaluecreaseorganice microbialnitrogencontent，andaccelerate fertilizerdecomposionforgrowthanddevelopmentofontinuous croppingcucumber.

KeyWordsFertilizationtreatment;Continuouscroppng;Cucumber;Growthanddevelpment;Soilphysicalandchemicalpropertis

當前，我國設施栽培面積已經超過 4×10⁶hm² ，面積和產量均位居世界首位[1-2]。設施農業具有高投人、高收益特性，多年來種植戶為了追求高產量，在栽培時過量施用化肥并且普遍采用連作方式，導致連作障礙問題突出，特別是發展設施農業時間較長的產區，土壤退化嚴重，農產品產量、品質受到較大影響。據統計，連作5年以上障礙高達 80% ，連作20年以上障礙幾乎為 100% ，連作使設施農業產業的發展受到嚴峻挑戰[3]。因此，如何解決設施連作障礙問題已經成為研究人員的重點工作內容。土壤理化性狀改變，微生物種群變化及作物分泌自毒物質等均可引起連作障礙，連作會使病原微生物富集，微生物群落從細菌型逐漸轉向真菌型，導致土壤肥力下降、病害加重[4]。設施黃瓜栽培普遍，長期單一品種連作和不合理施肥，導致設施土壤中氮素剩余較多，嚴重降低了土壤的氮素轉化能力，影響根系對氮素的吸收，引發土壤酸化、次生鹽漬化、病菌多發等一系列連作障礙問題，最終影響黃瓜正常生長，降低品質、產量[5-6]。生物炭是一種高比表面積和孔隙率的土壤改良劑，可以吸附土壤中有害物質，減少土傳病菌的數量，改變土壤中細菌與真菌的比例，可用于改善連作土壤微生物生態系統與土壤理化性質，促進黃瓜生長發育，緩解設施黃瓜因連作產生的生長障礙[7-12]。已有研究表明，施用質量分數 5% 的生物炭可以改善黃瓜根區環境，提升黃瓜幼苗的株高、葉綠素含量、根系干重、體積、表面積和總根長，誘導黃瓜根系氮代謝相關基因的表達，提高根系對氮素的吸收能力[13-14]。還有研究表明，與對照相比用生物炭 + 生物基質處理黃瓜后，植株總干重增加 41.38% 、根系活力增加 170.90% 、果實產量增加 28.56%^[15] 。連續施人生物炭可以顯著提高黃瓜果實品質，降低硝酸鹽含量，顯著提高土壤 pH 、陽離子交換量、有機質含量、速效鉀含量以及土壤微生物代謝活性和多樣性[16]。添加生物炭提高了土壤中鞘脂單胞菌、藍細菌門以及變形菌門等氮代謝菌群豐度，增加了與土壤硝化、氮同化還原功能相關基因豐度，增強了碳酸酐酶、羥胺脫氫酶和硝基單加氧酶活性[14]。低施用生物炭增強了土壤真菌群落的穩定性，高施用生物炭降低了土壤真菌的穩定性[17-18]。生物炭的添人量與其改良土壤效果并不是正相關關系，過量添人反而起負面影響，生物炭的效應主要受到土壤類型、生物炭類型、作物類型、生物炭制備工藝、肥力條件、氣候狀況等因素影響[19-20]。生物炭自身含有大量營養元素較少，而黃瓜生長發育需要消耗大量營養元素。前人研究多集中在不同生物炭施用量對作物連作障礙的調控效果等方面，而關于減化肥配施生物炭對多年連作黃瓜生長發育及土壤養分影響的報道較少。該研究通過探究不同施肥處理對連作黃瓜生長發育及土壤理化性質的影響，以期為合理利用農業固廢和緩解黃瓜連作障礙提供理論參考。

1材料與方法

1.1試驗地概況試驗在江蘇省揚州市沙頭鎮鋼架大棚內進行，該大棚已連續種植黃瓜5年（10茬）。試驗土壤屬于砂質壤土，種植黃瓜前養分狀況：全氮 1.93g/kg ，有效磷84.83mg/kg ，速效鉀 145.56mg/kg ，有機質 22.30g/kg pH7.80。

1.2試驗材料參試黃瓜品種為津春5號。供試腐熟雞糞購自揚州市當地市場；復合肥為三元復合肥（氮磷鉀配比15-15-15）；生物有機肥主要原料為雞糞，氮磷鉀總含量5.0g/kg ，有機質 45g/kg ;生物炭由水稻秸稈在 400^°C 下經過低溫熱裂解產生，碳含量 53.28g/kg ，氮含量 0.49g/kg ，碳氮比108.73，比表面積 2.57m²/g ，吸附容量較大。

1.3 試驗方法

1.3.1試驗設計試驗設3個處理，詳見表1。

表1試驗設計

試驗采用隨機區組設計，每處理3次重復，定植株距30cm ，行距 60cm ，每小區定植120株，選取6株代表株進行觀察測定，小區間使用水泥板隔開。試驗處理肥料連同6000kg/hm² 雞糞作為基肥于定植前 15d 施入土壤，盛果期追施復合肥（ N-P₂O₅-K₂O）1-2 次，每次施用量 225kg/hm² ，其他栽培管理措施按照常規進行。

1.3.2測定項目及方法。植株性狀：定植后 40d 進行農藝性狀測定，采用計數法測定黃瓜葉片數和單株結果數；采用直尺測量黃瓜株高；采用游標卡尺測量黃瓜主蔓基部莖粗。產量性狀：采用電子天平稱重測定單株產量。土壤養分：采用重鉻酸鉀外加熱法測定有機質含量;采用氯仿熏蒸、 K₂SO₄ 浸提法測定微生物氮含量；采用鉬藍比色法測定速效磷含量；采用火焰光度法測定速效鉀含量；采用電位法直接測定ΔpH 和EC值，水土比 。

1.4統計分析試驗數據采用Excel2003和DPS7.05進行統計分析，使用OriginPro8.5軟件繪圖。

2 結果與分析

2.1不同施肥處理對連作黃瓜農藝性狀的影響由表2可知，定植 40d 后， T₂ 的黃瓜農藝性狀表現良好，株高（ 161.33cm ）、莖粗（ 13.90mm^? ）及葉片數（15.50片）指標均顯著優于CK和 T₁ 。 T₁ 的株高、莖粗及葉片數均優于CK，但二者差異不顯著。綜上，單獨施用復合肥不利于連作黃瓜生長，減化肥配施生物炭和生物有機肥均可促進黃瓜植株生長，且以配施生物炭效果更佳。

2.2不同施肥處理對連作黃瓜產量的影響由表3可知，各處理間黃瓜單株產量差異顯著， T₂ 黃瓜的單株產量（ 1562.00g^? ）、結果數（5.50個）均顯著高于CK和 T₁ 。 T₂ 處理黃瓜單株產量，與 T₁ 和CK相比，分別增加 94.60% 147.54% T_l 單株產量為 802.67g ，顯著高于CK，增幅為27.21%T₁ 與CK單株結果數差異不顯著。由此可知，連作黃瓜土壤中減化肥配施生物炭可顯著增加單株產量和單株結果數，減化肥配施生物有機肥可顯著增加單株產量，增產幅度以減化肥配施生物炭處理最大。

2.3不同施肥處理對連作黃瓜土壤理化性質的影響如圖1所示，與連作前土壤（ Φ_pH7.80 相比，各施肥處理pH均有不同程度下降，土壤有酸化的趨勢。 T₂ 土壤 pH 顯著高于CK和 T₁ T₁ 土壤 pH 高于CK，但二者差異未達到顯著水平。由此可知，減化肥配施生物炭和生物有機肥可在一定程度上減緩土壤酸化的趨勢，減化肥配施生物炭效果顯著優于配施生物有機肥，單獨施用復合肥會進一步加快土壤酸化，不同施肥處理對連作黃瓜土壤EC 值有顯著影響。 T₂ 土壤EC 值為 3.26mS/cm ，顯著低于CK和 T_?1 ;CK連作土壤EC值最高，達 6.89mS/cm ，其次為 T₁ ，達 6.47mS/cm ，二者差異未達顯著水平。由此可知，減化肥配施生物炭可顯著降低連作土壤EC值。

與CK相比， T₂ 和 T₁ 土壤的有機質、微生物氮含量顯著增加，且均以 T₂ 最高， T₁ 次之； T₂ 連作土壤的微生物氮含量顯著高于 T₁ ，二者有機質含量差異不顯著；各處理土壤速效磷含量依次為 T₁gt;CKgt;T₂ T₁ 、CK土壤速效磷含量顯著高于T₂ ;CK土壤速效鉀含量最高，為 324.12mg/kg ，顯著高于 T₁ 。

由此可知，減化肥配施生物炭和生物有機肥均可顯著提高土壤有機質、微生物氮含量，單獨施用無機復合肥可增加連作土壤中速效磷、速效鉀含量。

注：柱上不同小寫字母表示差異顯著（ Plt;0.05） 0

Note：Different lowercase letters on the column indicate significant difference（ _Plt;0.05） ：

Fig.1Efectsofdifferentfertilization treatments onsoil physicalandchemical propertiesofcontiuous croppingcucumber

3討論

許多農田普遍存在連作現象，加之農戶疏于對土壤進行改良和保護，從而導致土壤肥力下降和土壤結構破壞[21]研究表明連作障礙的成因包括土壤性質惡化、土壤養分偏耗、微生物群落失衡和作物自毒物質分泌等[22-25]。生物炭作為一種改良材料，具有固碳減排、提高土壤肥力、緩解連作障礙的作用[26-27] 。

3.1施用生物炭對連作黃瓜生長及產量的影響黃瓜定植后一直到開花初期，主要是營養生長階段，進入開花結果期，就進人了營養生長與生殖生長并進的階段，良好的營養生長會為生殖生長打下堅實基礎。黃瓜連作障礙是生產中普遍存在的問題，具體表現為植株發育遲緩、秧苗細弱、土傳病害加重，嚴重時植株死亡甚至絕收[28]。該研究發現，減化肥配施生物炭可以促進連作黃瓜株高增長、莖部增粗及葉片數增加，進而大幅提升產量。前人研究也發現，施加生物炭可以顯著提高連作辣椒的莖粗，優化葉片的光合性能，增加根長、根表面積和根體積等。生物炭替代 20% 化肥能夠增加黃瓜幼苗成活率，對于產量和單瓜重產生積極影響[29]。黃瓜幼苗干鮮重隨生物炭施用量增加呈先上升后下降的趨勢，添加質量分數 1% 的生物炭促進黃瓜生長的效果最好，添加質量分數 2%.3% 的生物炭反而抑制了植株生長，這說明施用生物炭量并非越多越好[30]。施用適量生物炭，促進了黃瓜根系生長，提升了黃瓜吸收水分、養分的能力，增加了黃瓜生物量的積累，最終實現大幅增產[8]；而過量添加生物炭不僅提高了土壤電解質濃度，對作物生長產生脅迫作用，還會引起土壤中氮的生物固定，造成作物體內氮含量的下降，進而影響作物生長[31]。綜上，應避免過量施用生物炭對黃瓜產生脅迫作用，適宜的生物炭添加量可通過試驗確定。

3.2施用生物炭對連作黃瓜土壤理化性質的影響農業栽培設施是一個半封閉系統，長期栽培同種或同科作物，會造成土壤嚴重退化，具體表現為土壤酸化，EC值升高，容重增加，有機質、速效磷和速效鉀含量降低，堿解氮含量增加等。生物炭由高溫裂解秸稈等廢棄物產生，含有的營養元素，可以與土壤發生離子交換，或者被作物吸收，從而減緩土壤酸化，降低EC值，改善土壤養分狀況等[8.20]。王彩云等[9]研究指出，施入生物炭可以顯著降低2種連作（連作6年和10年）土壤容重，顯著提高有機質、速效磷含量、陽離子交換量和土壤pH，為連作黃瓜營造適宜生長發育條件。黃馨怡等[9]研究發現，隨著施用生物炭量的增加，連作土壤 pH 、有機碳含量呈現上升趨勢；與CK相比，添加質量分數 2% 的生物炭顯著提高了速效鉀的含量，添加質量分數 2% 和 3% 的生物炭顯著提高了速效磷的含量，添加質量分數 1% 的生物炭顯著提高了堿解氮的含量。同樣，劉勇成[32研究發現長期連作烤煙會降低土壤 pH 、有機質以及堿解氮含量，增加速效磷、速效鉀含量，施加適量生物炭可提高土壤 pH ，增加有機質、速效磷以及速效鉀含量。劉學方等2研究指出單施化肥可提高土壤全氮、硝態氮含量，降低銨態氮含量。使用生物炭部分替代化肥可以改善土壤物理結構，減緩pH下降，降低土壤EC值和全氮、銨態氮以及硝態氮含量。該試驗中，與CK相比，減化肥配施生物炭可提高連作黃瓜土壤 ΔpH 、有機質、微生物氮含量，降低土壤EC值。這與前人研究結果一致。這可能是因為生物炭本身呈堿性，富含堿性無機鹽官能團和堿性有機官能團，可以使土壤pH升高并保持穩定，抑制連作障礙導致的土壤酸化的趨勢[33]。土壤中可溶性有機碳是最有活性的有機組成部分，與土壤礦質養分關系最為密切，一方面生物炭本身含有可溶性有機碳，另一方面外源碳的加入加快了土壤有機質的礦化進程，促進了土壤有機質含量增加[34]。土壤生物氮含量增加可能是因為生物炭對連作王壤中的微生物數量及群落結構的調節作用明顯，加快了王壤微生物對氮素礦化與固持的速度[35]。土壤EC 值下降可能是由于生物炭表面粗糙，空隙較大，吸附了土壤中較多水分及鹽分[36-37]。該試驗中，減化肥配施生物炭土壤中速效磷含量顯著下降，速效鉀含量下降但不顯著。這與前人研究結果不一致，可能是因為減化肥配施生物炭導致速效養分的施入量減少；還可能是因為生物炭會使土壤微生物活性增加，進而引起養分固持；除此之外，減化肥配施生物炭處理的連作黃瓜生長發育較好，導致吸收利用養分增多，也可能造成土壤速效磷、速效鉀含量降低。

4結論

綜上所述，減化肥配施生物炭可以顯著減緩土壤酸化，降低EC值，增加有機質、微生物氮含量，加速肥料分解以供連作黃瓜生長發育利用。由于適宜生物炭施用量受到王壤類型、肥力條件、作物類型、氣候狀況等因素影響，故在實際推廣應用時應考慮多方因素并進行驗證試驗。

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