减水减肥对温室西葫芦产量及土壤养分的影响

霍 晨，李丽君，邹慧芳，马琳杰，霍晓兰，刘 平，惠 薇

（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，山西省土壤环境与养分资源重点实验室，山西太原030031）

设施农业是随着我国农业调整与进步而发展的新型产业，是传统型农业向提升效率的集约型农业迈步而必然展开的有效方式，也是最具有前途的现代化新农业之一。我国的日光温室发展很迅速，已占温室总面积的60%以上[1]。山西省日光温室蔬菜生产自1995 年开始进入快速发展阶段，2004 年调查结果表明，晋南以果菜类为主，晋中和晋北以叶菜类蔬菜为主，但盲目增施农药化肥等问题逐渐暴露出来[2-3]。焦晓燕等[4]对晋中南部栽培年限长达1～15 a 的超过160 个日光节能温室的施肥状况进行调查研究后发现，山西省日光节能温室的施肥量远超蔬菜需肥量，其中，施磷量几乎是蔬菜磷吸收量的5～10 倍，农民习惯施用养分比例不合理且底肥比例过高，导致肥料向土壤中淋洗和极大的浪费。研究人员对山西设施菜田的土壤养分情况调查研究表明，设施菜田土壤氮磷含量比露地菜田分别增加10.0%和24.6%，钾含量均较普通农田土壤也显著增加，其中，硝态氮在土壤剖面有很明显的淋溶作用发生，肥料的过量施用导致了土壤盐分累积，并且造成肥料的利用率下降和潜在的土壤酸化[5-7]。过量施肥会造成蔬菜对于养分的吸收问题，而且可能使产量降低及植株的抗病性有所降低[8]。加上大棚的特殊理化的条件，病虫害增加几乎是必然的，而病虫害增加又会导致农药用量的增加[9]。为保证蔬菜的正常生长发育并减少农业环境污染，探索最佳水肥管理方式是必要的一步。

生物炭是一种简单获取的有机物料，成本低且可再生，被誉为“黑色黄金”[10]。研究发现，生物炭或生物炭肥料的施用可以减少土壤氮淋溶损失，提高肥料利用率，减少肥料的无效投入，对增加耕层土壤肥力有显著影响[11-12]，有利于增加土壤养分，是一种良好的土壤改良剂[13]。

本试验通过在温室中比较农民习惯施肥灌溉条件与试验条件的差异，探究减少水肥及增施生物炭对温室西葫芦产量、养分含量及土壤质量等的影响，旨在为设施生产提高水肥利用效率并减少环境污染提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

供试西葫芦品种为寒秀168，购买于太谷团厂村苗厂。

1.2 试验区概况

试验在山西省晋中市太谷县胡村镇设施蔬菜大棚进行。试验地经纬度为112°64′E，37°54′N，年均温度9.8 ℃，海拔高度约为783 m，年降水量为462.9 mm 左右，主要降雨期在每年7—9 月。试验前土壤基本理化性质列于表1。

表1 试验地土壤理化性质

1.3 试验方法

表2 田间试验设计 kg/hm2

试验用西葫芦于2017 年11 月5 日定植，2018 年5 月7 日拉蔓。西葫芦在生长期间垄面覆盖地膜，基肥采用撒施方法，追肥冲施，用水表控制灌水量。各试验小区均以羊粪有机肥为底肥，用量为242.11 m3/hm2。以施肥量、灌溉量、添加生物炭与否的3 个因素进行田间随机区组设计，施肥设常规施肥量（F1）与80%常规施肥量（F2），灌溉量设常规灌溉量（大水漫灌，W1）与80%常规灌溉量（膜下滴灌，W2）。试验共设5 个处理（表2）。通过水表控制灌溉水量，灌溉分18 次进行。各处理设3 次重复，共有15 个小区，小区之间设隔离带，各小区随机排列。每个小区的面积为31.5 m2，定植50 株，即15 873 株/hm2。试验各施肥处理的N、P2O5、K2O 用量如表2所示。

1.4 测定项目及方法

1.4.1 样品采集 在上季蔬菜拉蔓后及本季蔬菜拉蔓后取0～60 cm 土样，低温保存。西葫芦盛果期每10 d 采西葫芦样，每次采集后烘干，共采集3 次，混为1 个样品。拉蔓时，分地上部、地下部采集植株样品。

1.4.2 植物养分测定 植物样品西葫芦、茎叶、根部在烘箱于105 ℃下高温杀青30 min，在80 ℃下烘干至质量不变，记录干质量，并计算含水率。

西葫芦及植株的养分测定方法：将植物样品粉碎过0.5 mm 筛，采用H2SO4-H2O2消煮法测定氮磷钾，其中，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。

1.4.3 土样测定 pH 值采用pH 计测定；硝态氮、铵态氮采用流动分析仪测定；有机质采用重铬酸钾外加热法测定；有效磷采用钼锑抗比色法测定；速效钾采用火焰光度法测定[14]。

1.5 数据处理

本试验的数据处理及绘图等采用Excel 2007软件进行，方差分析等采用SPSS 24.0 进行。

式中，IWP 为灌溉水生产率（kg/m3）；Y 为西葫芦产量（kg）；I 为西葫芦全生育期灌水量（m3）；PFPN为氮肥偏生产力（kg/kg）；N 为施入纯氮量（kg/hm2）；PFPP为磷肥偏生产力PFPP（kg/kg）；P 为P2O5施磷量（kg/hm2）；PFPK为钾肥偏生产力（kg/kg）；K 为K2O 施钾量（kg/hm2）。

2 结果与分析

2.1 施肥灌溉及生物炭施用对西葫芦产量、灌溉水生产率及肥料偏生产力的影响

2.1.1 施肥灌溉及生物炭施用对西葫芦产量的影响 从表3 可以看出，常规水肥处理（T1）产量达到105 185 kg/hm2；与常规水肥处理（T1）相比，80%肥＋常规灌溉（T2）、80%水＋常规施肥（T3）、常规水肥＋生物炭（T4）、80%水＋80%肥＋生物炭（T5）处理的西葫芦产量均有所减少，分别减少0.86%、1.94%、1.31%、0.63%，但各处理间差异不显著。常规灌溉漫灌条件下，T1＞T2＞T4，即减量施肥＜常规施肥，但各处理间差异不显著；滴灌条件下，T5＞T3，即减量施肥＞常规施肥，但2 个处理之间的差异不显著，表明施肥量与西葫芦的产量并无显著性相关关系。在常规施肥条件下，T1＞T4＞T3，即滴灌产量＜漫灌产量，但各处理间差异不显著；减量施肥条件下，T5＞T2，即滴灌产量＞漫灌产量，但各处理间差异不显著，表明西葫芦产量与灌溉量无显著相关关系。常规水肥对照中，T1＞T4，即施加生物炭产量＜不施生物炭产量，但二者之间的差异不显著；施加生物炭对照组中，T5＞T4，即减肥减水处理产量＞常规水肥处理产量，且差异不显著，表明生物炭的施用与否与西葫芦产量也无显著相关关系。

表3 各处理西葫芦的产量、灌溉生产率、肥料偏生产力比较

2.1.2 施肥灌溉及生物炭施用对西葫芦灌溉水生产率的影响 从表3 可以看出，对于西葫芦灌溉水生产率，T5＞T3＞T1＞T2＞T4，T2、T4 处理较T1 处理分别减少1.74%、2.30%；T3、T5 处理较T1 处理分别增加12.98%、14.50%。T3、T5 处理与T1、T2、T4处理间差异显著（P＜0.05）。常规灌溉漫灌条件下，T1＞T2＞T4，即常规施肥＞减量施肥，但各处理间差异不显著；滴灌条件下，T5＞T3，即减量施肥＞常规施肥，但2 个处理之间的差异不显著，表明西葫芦灌溉生产率与施肥量无显著相关关系。在常规施肥条件下，T3＞T1＞T4，即滴灌＞漫灌，且差异显著（P＜0.05）；减量施肥条件下，T5＞T2，即滴灌＞漫灌，差异显著（P＜0.05），表明西葫芦灌溉生产率与灌溉量有显著相关关系。常规水肥对照中，T1＞T4，即不添加生物炭处理＞添加生物炭处理，但差异不显著；施加生物炭对照组中，T5＞T4，即减肥减水处理＞常规水肥处理，且差异显著（P＜0.05），表明西葫芦灌溉生产率与添加生物炭与否无显著相关关系。

2.1.3 施肥灌溉及生物炭施用对西葫芦氮磷钾肥料偏生产力的影响 由表3 可知，对于西葫芦氮肥偏生产力，T5＞T2＞T1＞T4＞T3，T3、T4 处理较T1处理分别减少1.94%、1.31%；T2、T5 处理较T1 处理分别增加23.93%、24.21%。T2、T5 处理与T1、T3、T4 处理间差异显著（P＜0.05）。常规灌溉漫灌条件下，T2＞T1＞T4，即减量施肥＞常规施肥，且差异显著（P＜0.05）；滴灌条件下，T5＞T3，即减量施肥＞常规施肥，且差异显著（P＜0.05），表明西葫芦氮肥偏生产力与施肥量有显著相关关系。在常规施肥条件下，T1＞T4＞T3，即漫灌＞滴灌，但差异不显著；减量施肥条件下，T5＞T2，即滴灌＞漫灌，但差异不显著，表明西葫芦氮肥偏生产力与灌溉量无显著相关关系。常规水肥对照中，T1＞T4，即添加生物炭处理＞不添加生物炭处理，差异不显著；施加生物炭对照组中，T5＞T4，即减肥减水处理＞常规水肥处理，且差异显著（P＜0.05），表明西葫芦氮肥偏生产力与添加生物炭与否无显著相关关系。

对于西葫芦磷肥偏生产力，T5＞T2＞T1＞T4＞T3，T3、T4 处理较T1 处理分别减少1.94%、1.31%；T2、T5 处理较T1 处理分别增加23.93%、24.22%。T2、T5 处理与T1、T3、T4 处理间差异显著（P＜0.05）。在常规灌溉漫灌条件下，T2＞T1＞T4，差异显著（P＜0.05）；滴灌条件下，T5＞T3，即减量施肥＞常规施肥，差异显著（P＜0.05），表明西葫芦磷肥偏生产力与施肥量有显著相关关系。在常规施肥条件下，T1＞T4＞T3，即漫灌＞滴灌，但差异不显著；减量施肥条件下，T5＞T2，即滴灌＞漫灌，差异也不显著，表明西葫芦磷肥偏生产力与灌溉量无显著相关关系。常规水肥对照中，T1＞T4，即不添加生物炭处理＞添加生物炭处理，且差异不显著；施加生物炭对照组中，T5＞T4，即减肥减水处理＞常规水肥处理，且差异显著（P＜0.05），表明西葫芦磷肥偏生产力与添加生物炭与否无显著相关关系。

对于西葫芦钾肥偏生产力，T5＞T2＞T1＞T4＞T3，T3、T4 处理较T1 处理分别减少1.93%、1.30%；T2、T5 处理较T1 处理分别增加23.94%、24.22%。T2、T5 处理与T1、T3、T4 处理间差异显著（P＜0.05）。在常规灌溉漫灌条件下，T2＞T1＞T4，且差异显著（P＜0.05）；滴灌条件下，T5＞T3，即减量施肥处理＞常规施肥处理，且差异显著（P＜0.05），表明西葫芦钾肥偏生产力与施肥量有显著相关关系。在常规施肥条件下，T1＞T4＞T3，即漫灌＞滴灌，但差异不显著；减量施肥条件下，T5＞T2，即滴灌＞漫灌，但差异不显著，表明西葫芦钾肥偏生产力与灌溉量无显著相关关系。常规水肥对照中，T1＞T4，即不添加生物炭处理＞添加生物炭处理，但差异不显著；施加生物炭对照组中，T5＞T4，即减肥减水处理＞常规水肥处理，且差异显著（P＜0.05），表明西葫芦钾肥偏生产力与添加生物炭与否无显著相关关系。

2.2 施肥灌溉及生物碳施用对西葫芦地上部、地下部生物量的影响

从表4 可以看出，对于西葫芦地上部生物量，T4＞T2＞T5＞T3＞T1，T2、T3、T4、T5 处理较T1 处理分别增加6.66%、2.06%、24.19%、6.01%，但各处理间差异不显著。常规灌溉漫灌条件下，T4＞T2＞T1，即减量施肥生物量＞常规施肥生物量，差异不显著；滴灌条件下，T5＞T3，即减量施肥生物量＞常规施肥生物量，差异不显著，表明西葫芦地上部生物量与施肥量无显著相关关系。在常规施肥条件下，T4＞T3＞T1，即漫灌生物量＞滴灌生物量，差异不显著；减量施肥条件下，T2＞T5，即漫灌生物量＞滴灌生物量，差异不显著，表明西葫芦地上部生物量与灌溉量无显著相关关系。常规水肥对照中，T4＞T1，即添加生物炭处理的生物量＞不添加生物炭处理的生物量，差异不显著；施加生物炭对照组中，T4＞T5，即常规水肥处理生物量＞减肥减水处理生物量，差异不显著，表明西葫芦地上部生物量与添加生物炭与否无显著相关关系。

表4 各处理西葫芦地上部、地下部生物量比较

对于西葫芦地下部生物量，T2＞T3＞T1＞T4＞T5，T4、T5 处理较T1 处理分别减少0.79%、2.68%；T2、T3 处理较T1 处理分别增加10.46%、2.66%，各处理间差异不显著。常规灌溉漫灌条件下，T2＞T1＞T4，即减量施肥生物量＞常规施肥生物量，差异不显著；滴灌条件下，T3＞T5，即常规施肥生物量＞减量施肥生物量，差异不显著，表明西葫芦地下部生物量与施肥量无显著相关关系。在常规施肥条件下，T3＞T1＞T4，即漫灌生物量＞滴灌生物量，差异不显著；减量施肥条件下，T2＞T5，即漫灌生物量＞滴灌生物量，差异不显著，表明西葫芦地下部生物量与灌溉量无显著相关关系。常规水肥对照中，T1＞T4，即不添加生物炭处理的生物量＞添加生物炭处理的生物量，差异不显著；施加生物炭对照组中，T4＞T5，即常规水肥处理生物量＞减肥减水处理生物量，差异不显著，表明西葫芦地下部生物量与添加生物炭与否无显著相关关系。

2.3 施肥灌溉及生物碳施用对西葫芦不同部位养分含量的影响

从图1 可以看出，漫灌条件下，仅西葫芦T1、T2、T4 处理间全氮含量差异显著（P＜0.05），即常规施肥与减量施肥差异显著，T1、T2、T4 处理间全氮含量差异不显著；西葫芦、茎叶和根部T1、T2、T4 处理间全磷含量差异均不显著，即常规施肥与减量施肥差异不显著；滴灌条件下，西葫芦、茎叶和根部T3、T5 处理间全氮、全磷含量差异均不显著，即常规施肥与减量施肥差异不显著，表明施肥量对西葫芦、茎叶和根部全氮、全磷含量基本无显著影响。常规施肥条件下，西葫芦、茎叶和根部的T1、T3、T4 处理间全氮与全磷含量差异不显著；减量施肥条件下，西葫芦、茎叶和根部的T2、T5 处理间全氮与全磷含量差异均不显著，即漫灌与滴灌差异不显著，表明灌溉量对西葫芦、茎叶和根部全氮、全磷含量没有显著影响。施加生物炭对照组中，西葫芦、茎叶和根部的T1、T4 处理间全氮与全磷含量差异不显著，即施加生物碳与不施加生物碳差异不显著，表明西葫芦、茎叶和根部的全氮、全磷含量与施加生物碳无显著相关关系。

2.4 施肥灌溉及生物碳施用对土壤pH 及养分含量的影响

从表5 可以看出，试验后的表层土壤pH 值为T4＞T1＞T2＞T3＞T5，差异不显著；土壤有机质含量为T5＞T2＞T4＞T3＞T1，差异未达显著水平，土壤中有机质含量是基础土样的56.23%～178.79%；土壤铵态氮含量为T1＞T3＞T5＞T4＞T2，试验前后差异不显著，土壤硝态氮含量为T3＞T1＞T2＞T5＞T4，差异也不显著，与基础土样相比，试验后土样硝态氮含量大幅减少，为试验前的17.75%～59.12%，0～20 cm 的硝态氮累积量减少；土壤有效磷含量为T5＞T4＞T3＞T1＞T2，差异不显著；土壤CaCl2-P含量为T5＞T4＞T3＞T2＞T1，T3 与T5 处理间差异显著（P＜0.05）。表明减肥减水均未造成表层土壤pH、有机质、硝态氮、铵态氮、有效磷的显著变化，施加生物炭使得表层土壤CaCl2-P 显著增加。

表5 表层0～20 cm 土壤不同处理pH 值、有机质、铵态氮、硝态氮含量比较

2.4.1 施肥灌溉及生物碳施用对土壤pH 值及有机质含量的影响 从图2 可以看出，漫灌条件下，种植后60～120、180～200 cm 土壤T1、T2、T4 处理间差异显著（P＜0.05），即常规施肥与减量施肥差异显著，其余土层差异不显著；滴灌条件下，种植后0～200 cm 土壤的T3、T5 处理间差异均不显著，即常规施肥与减量施肥差异不显著，表明大部分土层减量施肥对耕层pH 值无显著影响。常规施肥条件下，种植后20～40、60～80、180～200 cm 土壤的T1、T3、T4 处理间差异显著（P＜0.05），即漫灌与滴灌差异显著，其余土层差异不显著；减量施肥条件下，种植后0～200 cm 土壤的T2、T5 处理间差异均不显著，即漫灌与滴灌差异不显著，表明大部分土层减少灌溉量对耕层pH 值无显著影响。施加生物炭条件下，种植后60～80、160～200 cm 土壤的T1、T4 处理间差异显著（P＜0.05），即施加生物碳与不施加生物碳差异显著，其余土层差异不显著，表明大部分土层施加生物碳对耕层土壤pH 值无显著影响。

土壤中有机质含量是基础土样的56.23%～178.79%。采用不同灌水量、肥料用量对表土层有机质含量影响均不显著；种植前后土壤有机质均基本集中在耕层。从图3 可以看出，漫灌条件下，种植后20～60、180～200 cm 土壤的T1、T2、T4 处理间差异显著（P＜0.05），即常规施肥与减量施肥处理间差异显著，其余土层常规施肥与减量施肥处理间差异不显著；滴灌条件下，0～200 cm 土壤的T3、T5处理间差异不显著，即常规施肥与减量施肥处理间差异不显著，表明大部分土层土壤有机质含量与施肥量无显著相关关系。常规施肥条件下，20～60、180～200 cm 土壤的T1、T3、T4 处理间差异显著（P＜0.05），其余土层差异不显著；减量施肥条件下，0～200 cm 土壤的T2、T5 处理间差异不显著，即漫灌与滴灌处理间差异不显著，表明大部分土层土壤有机质含量与灌溉量无显著相关关系。添加生物炭的20～60、180～200 cm 土壤的T1、T4 处理间差异显著（P＜0.05），即施加生物碳与不施加生物碳处理间差异显著，其余土层差异不显著，表明大部分土层土壤有机质含量与施加生物碳与否无显著相关关系。

2.4.2 施肥灌溉及生物碳施用对土壤表层的硝态氮累积及剖面硝态氮分布的影响 从图4 可以看出，漫灌条件下，0～200 cm 土壤的T1、T2、T4 处理间差异不显著；滴灌条件下，0～200 cm 土壤的T3、T5 处理间差异不显著，即常规施肥与减量施肥差异不显著，表明土壤硝态氮含量与施肥量无显著相关关系。常规施肥条件下，0～200 cm 土壤的T1、T3、T4 处理间差异不显著；减量施肥条件下，0～200 cm 土壤的T2、T5 处理间差异不显著，即漫灌与滴灌差异不显著，表明土壤硝态氮含量与灌溉量无显著相关关系。施加生物炭条件下，0～200 cm 土壤的T1、T4 处理间差异不显著，表明土壤硝态氮含量与施加生物碳与否无显著相关关系。种植后耕层中施加生物炭的T4、T5 处理硝态氮相对于T1 处理有所减少，说明施加生物炭可能有助于减少土壤硝态氮在表层土壤中的积累。

2.4.3 施肥灌溉及生物碳施用对土壤表层铵态氮累积及剖面铵态氮分布的影响 从图5 可以看出，漫灌条件下，0～200 cm 土壤的T1、T2、T4 处理间差异不显著；滴灌条件下，0～200 cm 土壤的T3、T5处理间差异不显著，即常规施肥与减量施肥差异不显著，表明土壤铵态氮含量与施肥量无显著相关关系。常规施肥条件下，0～200 cm 土壤的T1、T3、T4处理间差异不显著；减量施肥条件下，0～200 cm 土壤的T2、T5 处理间差异不显著，即漫灌与滴灌差异不显著，表明土壤铵态氮含量与灌溉量无显著相关关系。添加生物炭条件下，0～200 cm 土壤的T1、T4处理间差异不显著，表明土壤铵态氮含量与施加生物碳与否无显著相关关系。

2.4.4 施肥灌溉及生物碳施用对土壤表层有效磷累积及剖面有效磷分布的影响 从图6 可以看出，漫灌条件下，0～200 cm 土壤的T1、T2、T4 处理间差异不显著；滴灌条件下，0～200 cm 土壤的T3、T5处理间差异不显著，即常规施肥与减量施肥差异不显著，表明土壤有效磷含量与施肥量无显著相关关系。常规施肥条件下，0～200 cm 土壤的T1、T3、T4处理间差异不显著；减量施肥条件下，0～200 cm 土壤的T2、T5 处理间差异不显著，即漫灌与滴灌差异不显著，表明土壤有效磷含量与灌溉量无显著相关关系。施加生物炭条件下，0～200 cm 土壤的T1、T4处理间差异不显著，表明土壤有效磷含量与施加生物碳与否无显著相关关系。

2.4.5 施肥灌溉及生物碳施用对土壤表层CaCl2-P累积及剖面CaCl2-P 分布的影响 由图7 可知，漫灌条件下，100～120 cm 土壤的T1、T2、T4 处理间差异显著（P＜0.05），即常规施肥与减量施肥差异显著，其余土层差异不显著；滴灌条件下，0～20 cm土壤的T3、T5处理间差异显著（P＜0.05），即常规施肥与减量施肥差异显著，其余土层差异不显著，表明大部分土层土壤CaCl2-P 含量与施肥量无显著相关关系。常规施肥条件下，80～140 cm 土壤的T1、T3、T4 处理间差异显著（P＜0.05），即漫灌与滴灌差异显著，其余土层差异不显著；减量施肥条件下，0～20 cm 土壤的T2、T5 处理间差异显著（P＜0.05），即漫灌与滴灌差异显著，其余土层差异不显著，表明大部分土层土壤CaCl2-P 含量与灌溉量无显著相关关系。施加生物炭条件下，80～140cm土壤的T1、T4 处理间差异显著（P＜0.05），其余土层差异不显著，表明大部分土层土壤CaCl2-P 含量与施加生物碳与否无显著相关关系。

2.5 养分表观平衡分析

由表6 可知，西葫芦氮素和磷素均有较多盈余，养分施入量远大于输出量，其中，T3 处理的氮素与磷素盈余量最大。漫灌条件下氮素、磷素在T1、T2、T4 处理间盈余量差异显著（P＜0.05）；滴灌条件下，氮素、磷素在T3、T5 处理间盈余量差异显著（P＜0.05），即常规施肥与减量施肥差异显著，表明土壤氮素、磷素盈余量与施肥量显著相关。常规施肥条件下，氮素、磷素在T1、T3、T4 处理间盈余量差异均不显著；减量施肥条件下，氮素、磷素在T2、T5 处理间盈余量差异不显著，即漫灌与滴灌差异不显著，表明土壤氮素、磷素盈余量与灌溉量无显著相关关系。添加生物炭条件下，氮素、磷素在T1、T4 处理间盈余量差异均不显著，表明土壤氮素、磷素盈余量与施加生物碳与否无显著相关关系。结果显示，减肥对土壤氮素、磷素盈余量有显著影响，而减水对土壤氮素、磷素盈余量无显著影响，施加生物碳对土壤氮素、磷素的盈余量也均无影响。

表6 西葫芦养分表观平衡比较 kg/hm2

3 结论与讨论

葫芦的产量并未因施肥量以及灌水量减少而受到明显的影响。说明在试验条件下，减肥减水不会造成西葫芦减产，肥、水仍可满足西葫芦生长需要。这与赵亚南等[17]、徐云连等[18]研究得出的长期减量化施肥，作物产量未明显降低的结论一致。灌溉量相同的条件下，减量施肥处理的氮磷钾偏生产力显著高于常规处理，说明试验条件下减少施肥量可以提高氮磷钾肥料的利用效率。施肥量相同的情况下，滴灌与漫灌处理的灌溉水生产率有显著差异，滴灌处理的灌溉水生产率显著高于漫灌处理，说明试验条件下减少灌溉量可以显著提升灌溉水生产率。在试验设计范围内，减肥减水提高了西葫芦的水与肥料的利用率，表现为灌溉水生产率和肥料偏生产率的提高，且西葫芦产量未减产。这与罗勤等[19-21]在当地施肥量基础上减量施肥能有效提高肥料利用率结论相一致。

施肥量相同时，不施生物炭处理的灌溉水生产率、肥料偏生产率高于施加生物炭处理，但无显著差异。T5 处理的西葫芦产量、肥料偏生产力和灌溉水生产率最高，说明减肥减水并施加生物炭能对西葫芦生产产生积极影响，有利于水肥利用效率的提高。减水减肥并施加生物炭造成西葫芦产量增加，可能由于生物炭是良好的土壤改良剂，并且生物炭本身具有吸持氮、磷等养分的能力强，能够增加耕层土壤的氮磷养分，提高水肥利用率。这与郑琴等[22]、冉成等[23]、刘燕妮等[24]在不同类型土壤中施入生物炭，作物出现增产现象，水肥利用效率提高且土壤养分增加的结果相一致。

根据统计分析结果可知，西葫芦的地上、地下部生物量并未因灌溉量和施肥量的减少以及添加生物炭而受到显著影响。相反，施加生物炭的处理有利于提高地上部生物量。

不同水肥条件下西葫芦养分差异基本没有显著影响，可能是由于试验地土壤中已有的基础养分供应比较充足，使得不同处理对西葫芦养分吸收的影响无明显差异。与传统灌溉相比，减水滴灌能够增加西葫芦地上部和地下部的养分含量，试验条件下差异不显著，这与王美玲等[25]将农民习惯灌溉量降低30%对西葫芦植株生长及产量没有显著影响的研究结果相一致。

在0～200 cm 土壤的大部分土层中，施加生物炭处理的土壤pH 值显著高于其他处理，而耕层的土壤pH 值明显低于20 cm 以下土层。相较于种植前各层土壤有机质含量基本都有所增加，收获后0～20 cm 耕层减水减肥加生物炭（T5）处理的有机质含量最高，施加生物炭能增加表层土中有机质含量。种植后土壤硝态氮与铵态氮表现出了向下淋溶并在100 cm 以下土层中积累的现象，常规水肥并施加生物碳（T4）处理的硝态氮淋失现象最轻，说明施加生物碳可能防止土壤硝态氮向下淋溶。这与胡锦昇等[26]将化肥配施生物炭，减少了硝态氮淋溶累积，进而提高氮素利用效率的研究结果一致。常规施肥并滴灌（T3）处理的土壤铵态氮淋失现象最轻。土壤中的有效磷与CaCl2-P 在试验前后都大部分聚集于0～40 cm 的土层中，试验后0～80 cm 土壤的施加生物碳处理的CaCl2-P 含量相对较高，这与宋彬等[27]在土壤改良中施加生物碳，减少了磷的淋溶损失的结论相符。减肥减水与施加生物碳对于土壤pH、有机质、硝态氮、铵态氮、有效磷及CaCl2-P含量基本没有显著影响。

西葫芦氮素和磷素均有较多盈余，出现养分盈余现象，养分施入量远大于输出量。减肥对土壤氮素、磷素盈余量有显著影响，而减水对土壤氮素、磷素盈余量无显著性影响；施加生物碳对土壤氮素、磷素的盈余量也均无影响，其中，减水并施加生物碳（T3）处理的氮素与磷素盈余量最大，减肥（T2）处理及减肥减水并施加生物碳（T5）处理对养分盈余影响显著。这与郝桂琴等[28]控制施肥灌溉量可减少旱地小麦—玉米农区氮素淋失的结果相一致。因此，在生产过程中，要合理地控制肥料用量，减少养分盈余，提升肥料的利用效率。

本试验表明，与农民习惯施肥模式相比，试验条件下减少施肥灌溉量并未影响西葫芦产量，且提高了肥料偏生产力和灌溉水生产率，对西葫芦地上部、地下部生物量及西葫芦、根系养分含量无明显影响。减肥减水并施加生物炭提高了西葫芦产量、肥料偏生产力和灌溉水生产率，并对西葫芦产量、养分含量未产生明显影响。

减肥减水对于土壤pH、有机质、硝态氮、铵态氮、有效磷及CaCl2-P 含量基本没有显著影响，施加生物炭具有增加耕层有机质含量、减轻土壤硝态氮淋溶的作用。减水与施加生物碳处理对土壤氮素、磷素盈余量无显著影响。