减水减肥条件下温室黄瓜产量、养分吸收情况

2019-03-15邹慧芳李丽君白光洁普锦成

山西农业科学 2019年3期

邹慧芳，李丽君，刘平，白光洁，普锦成

（1.山西大学生物工程学院，山西太原030006；2.山西省农业科学院农业环境与资源研究所，山西太原030031）

设施农业是粗放型的传统农业通过一系列的转化进而形成的集约型现代化农业，温室是我国设施农业的主要栽培形式，近年来设施蔬菜的种植面积不断增加。据统计，全国设施蔬菜种植面积达386万hm2，对我国建设“菜篮子”工程作出极大的贡献[1]。随着科技的快速发展以及水资源短缺情况，设施农业需合理的施肥灌溉模式，水肥一体化将施肥与灌溉相结合，使作物能够同时吸收水分和养分，不仅可以提高水肥利用效率，还能够减少成本、增加产量以及提高品质[2]。氮肥对增加作物产量以及提高蔬菜品质具有重要作用，菜农为追求高产以带来更高的经济效益，经常增加肥料施用量，单季化肥纯养分使用量达到普通大田作物的数倍乃至数十倍[3]。陕西日光温室施用化肥中氮、磷、钾量分别超出推荐施用量的20%，157%和91%[4]。山东寿光日光温室栽培养分投入量远超出作物实际需求，氮、磷、钾养分当季利用率分别仅为24%，8%和46%[5]，说明日光温室中过量施肥等不合理施肥现象普遍存在。山西省日光温室蔬菜生产自1995年开始进入快速发展阶段，南部以茄果类、瓜类蔬菜为主，中部以瓜类、叶菜类为主，而北部则以叶菜类、瓜类蔬菜为主，在中小城镇附近适量发展一些稀特蔬菜，但盲目增施化肥以及农药等问题逐渐暴露出来[6]。过量施肥不仅未能提高产量，还有可能对蔬菜品质造成不良影响，造成土壤养分大量盈余，不利于设施农业的可持续发展[7]。大部分菜农由于不了解蔬菜需肥规律及化肥、有机肥增产效果，且未能得到科学合理的施肥指导，导致过量施肥。了解设施蔬菜的施肥现状与规律对于指导设施蔬菜合理施肥具有重要意义，但不同蔬菜品种、不同地区以及不同种植模式等对施肥水平要求有较大差异。蔬菜生长过程中需消耗较多的水分，其食用部分大部分为多汁的茎叶或果实，蔬菜质量的90%以上由水组成，因此，灌溉对蔬菜的生长发育、产量以及品质等有较大影响[8-10]。只有适宜的水肥管理才能保证蔬菜的生长发育。

生物炭是低成本、可再生资源，被誉为“黑色黄金”[11]。其与土壤或水体混合后具有很强的稳定性。在土壤中，生物炭可作为土壤改良剂，能够在一定程度上改善土壤的一些理化性质，通过吸附土壤中的一些污染物进而提高土壤质量[12]。有大量研究表明，添加生物炭能减少土壤氮素淋溶，提高水分及养分利用率，且生物炭与化肥互作能够增加大豆产量和玉米产量，但也有学者发现仅以生物炭代替化肥仍存在一定难度[13-15]。

本试验通过与农民习惯水肥管理条件相比较，研究减水减肥对温室黄瓜产量、养分含量等的影响，以期为当地温室蔬菜生产提高水肥利用率、较少环境污染提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验区概况

试验地位于山西省晋中市太谷县胡村镇温室大棚。该地区位于 112°64′E，37°54′N，年平均气温9.8℃，海拔约783 m，年降水量462.9 mm左右，降雨集中于7—9月。黄瓜于2017年7月11日定植，10月8日开始采摘。黄瓜生长期垄面覆膜，基肥撒施，追肥冲施。

种植前土壤基本理化性质如表1所示。

表1 试验地土壤理化性质

1.2 试验设计

试验共设5个处理，分别为：T1.常规水肥（农民习惯施肥量＋常规灌溉量（漫灌））；T2.80%常规施肥量＋常规灌溉量（漫灌）；T3.80%常规灌溉量（膜下滴灌）＋常规施肥量；T4.常规灌溉量（漫灌）＋农民习惯施肥量＋生物炭；T5.80%常规灌溉量（膜下滴灌）＋80%常规施肥量+生物炭。每个处理3次重复，共15个小区，各小区随机排列。小区面积为31.5 m2，每小区定植150株，即47 619株/hm2。灌溉量通过水表控制。试验处理设计列于表2。

表2 试验地黄瓜施肥处理 kg/hm2

1.3 测定指标及方法

黄瓜及植株养分测定[16]：采用H2SO4-H2O2消煮法测定氮、磷、钾，全氮测定采用半微量凯氏法，全磷测定采用钒钼黄法，全钾测定采用火焰光度法。

1.4 数据处理

本试验数据处理、绘图等采用Excel 2007软件进行，方差分析采用SPSS20进行。

其中，Y表示黄瓜产量（kg）；I表示黄瓜整个生育期灌水量（m3）；N 表示施入的纯氮量（kg/hm2）；养分投入量包括有机肥和化肥施入量；养分携出量包括经济产量和废弃物产量。

2 结果与分析

2.1 施肥灌溉对黄瓜产量、IWP及PNP的影响

由表3可知，对于黄瓜产量而言，漫灌条件下，黄瓜产量随施肥量的减少而增加，即T2＞T4＞T1，但各处理间差异不显著（P＞0.05）；滴灌条件下，T3＞T5，但二者之间差异不显著（P＞0.05），即黄瓜产量与施肥量无显著相关关系；相同施肥条件下，T3＞T4＞T1，T2＞T5，T4，T1 处理分别较 T3 处理减少0.32%，3.22%，T5处理较T2处理减少5.69%，但各处理间差异不显著（P＞0.05），即黄瓜产量与灌溉量也无显著相关关系。

对于黄瓜灌溉水生产率（IWP），施肥量相同时，漫灌低于滴灌，即 T3＞T4＞T1，T5＞T2，T4 和T1处理较T3处理分别减少0.3%，3.21%，T2处理较T5处理减少0.52%，但处理间差异不显著（P＞0.05）。

对于黄瓜氮肥偏生产力（PNP），漫灌条件下，减量施肥高于常规施肥，即T2＞T4＞T1，T4和T1处理较T2处理分别减少20.17%，22.49%，T2处理与T4，T1处理间差异显著（P＜0.05）；滴灌条件下，减量施肥高于常规施肥，即T5＞T3，T3处理较T5处减少15.08%，T3与T5处理间差异显著（P＜0.05）。

表3 不同处理间黄瓜产量、灌溉生产率、氮肥偏生产力比较

2.2 施肥灌溉对黄瓜不同部位养分含量的影响

从图1可以看出，不同施肥灌溉处理间黄瓜不同部位的养分含量受施肥量的影响无显著规律。黄瓜果实以及地下部不同处理间的全钾含量受灌溉量的影响无明显规律，全氮、全磷含量均为T1＞T3，但差异未达显著水平（P＞0.05）；而地上部的全氮、全磷含量均为T3＞T1，但差异均未达到显著水平（P＞0.05）。

黄瓜养分含量不同部位存在差异，果实和地上部均为全钾＞全氮＞全磷，而地下部表现为全氮＞全钾＞全磷。黄瓜果实中的养分含量受施肥量影响未达显著水平（P＞0.05），全钾含量在施肥量相同时，漫灌小于膜下滴灌，但差异未达显著水平（P＞0.05）；而对于地上部，灌溉量相同时，养分积累量全部表现为常规施肥大于减量施肥，但差异未达显著水平（P＞0.05），施肥量相同时，T1＞T3，T2＞T5，即漫灌大于滴灌，但差异未达显著水平（P＞0.05）；地下部的养分含量均表现为常规施肥大于减量施肥；施肥量相同时，T1＞T3，T2＞T5，即漫灌大于滴灌，但差异未达显著水平（P＞0.05）。

2.3 不同处理间黄瓜养分盈余情况

从表4可以看出，各处理均出现黄瓜养分盈余现象，养分施入量远大于输出量，N，P2O5，K2O的盈余量分别为投入量的29.92%～58.56%，42.76%～77.25%，17.47%～53.53%。不同处理间养分盈余量存在一些差异，在漫灌方式下，T2＞T1＞T4，N，P2O5，K2O的盈余量表现为T2处理较T1处理分别减少37.73%，28.32%，43.91%，T4处理较 T1处理分别增加3.59%，12.93%，12.65%；滴灌方式下，T5＞T3，N，P2O5，K2O的盈余量，T5 处理较 T3 处理分别减少34.29%，23.30%，43.72%，差异均达到显著水平（P＜0.05），即施肥量对表观养分盈余量影响显著；在常规施肥方式下，N，P2O5，K2O的盈余量表现为T3处理较T1处理分别增加1.89%，2.54%，4.89%，T4处理较 T1处理分别增加 3.59%，12.93%，12.65%；减量施肥方式下，T5处理较T2处理分别增加7.53%，9.72%，5.24%，即滴灌较漫灌养分盈余量增加，但处理间差异不显著（P＞0.05）。

表4 不同处理温室黄瓜养分盈余量 kg/hm2

3 讨论

3.1 减水减肥对黄瓜产量、IWP以及PNP的影响

试验表明，在农民现有施肥灌水条件下，由于习惯施肥量大，减少肥料的用量之后还能满足作物的生长需求，因此，减量施肥并不会导致产量下降。不同的蔬菜产量及品质等对水肥条件响应不同，施肥效果在土壤肥力缺乏时较显著，而灌水效果则在土壤肥力充足时显著。施肥、灌水对黄瓜产量有一定的影响，施肥量相同时，常规灌溉低于滴灌处理，但处理间差异不显著，可能是因为膜下滴灌可减少土壤表面水分的蒸发，相对增加了植株对水分的吸收利用，因此，提高了黄瓜产量[19]。在常规水肥基础上添加生物炭，黄瓜产量增加，可能是由于添加生物炭能够改善土壤理化性质，提高土壤水分养分利用率，且生物炭对氮、磷等养分吸持能力强[15]。这与黄超等[20]、张伟明等[14]在不同土壤中施入生物炭，作物均出现不同程度的增产结果一致。在试验范围内，减水减肥提高了黄瓜的水、肥利用率，表现为IWP和PNP的提高，因而，黄瓜产量未减产。

3.2 减水减肥对黄瓜养分含量的影响

不同施肥、灌溉量间黄瓜养分含量不同，且差异不显著，可能是由于试验地前期土壤中养分供应比较充足，对不同施肥灌溉处理黄瓜养分吸收的影响差异不明显。灌溉量及灌溉方式对果实养分含量影响无明显规律，地上、地下部养分含量均表现为常规灌溉大于滴灌，可能是由于黄瓜需水量较大，适当增加灌水量有利于植株根系生长发育以及养分吸收[21]。罗勤等[16]、方栋平等[22]以及邢英英等[19]均在当地推荐施肥量基础上减量施肥，试验结果均证明减水减肥能有效提高肥料利用率。因此，在生产过程中，要合理控制肥料的施用量，减少养分的盈余，提高肥料利用率。