降低化肥用量、配施微生物菌肥对设施黄瓜生长、品质及产量的影响

刘赵帆　柳发财　李喜娥　张亚星　白锐琴　陈奕博

摘    要：为了降低设施栽培黄瓜中化肥的施用量，探讨微生物菌肥对黄瓜的施用效果，以黄瓜品种亮神P338为试验对象，在设施内连续开展2年试验，研究了按不同比例降低化肥用量并配施不同比例微生物菌肥对植株生长、品质和产量的影响。结果表明，适当比例降低化肥用量、配施微生物菌肥能够促进植株生长，提升黄瓜营养品质，加深黄瓜表皮颜色，改善黄瓜口感，提高商品率，并降低硝酸盐含量。与当地对照（习惯施用复合肥量）相比，化肥用量降低60%、配施60%高微生物菌肥处理表现最佳，产量为7 236.15 kg·667 m-2，增产率为14.19%，净收益增加14.80%。在试验条件下，化肥用量40 kg·667 m-2，同时配施微生物菌肥72 kg·667 m-2作为基肥施用为设施黄瓜高效生产的最佳施肥方案。

关键词：黄瓜；化肥减量；微生物菌肥；品质；产量

中图分类号：S642.2 文献标志码：Ａ 文章编号：1673-2871（2024）03-071-09

Effects of reducing chemical fertilizer usage and implementing microbial fertilizer application on growth， quality and yield of cucumber

LIU Zhaofan， LIU Facai， LI Xie， ZHANG Yaxing， BAI Ruiqin， CHEN Yibo

（Pingliang Academy of Agricultural Sciences， Pingliang 744000， Gansu， China）

Abstract： In order to reduce the application amount of chemical fertilizer in facility cultivated cucumber， to explore the application effect of microbial fertilizer on cucumber. Cucumber variety Liangshen P338 was used as the test materials， and the experiment was carried out in the facility for 2 years to study the effects of different proportions of reducing the amount of chemical fertilizer and applying different proportions of microbial fertilizer on plant growth， quality and yield. The results showed that reducing the amount of chemical fertilizer and applying microbial fertilizer could promote the growth of cucumber， improve the nutritional quality of cucumber， deepen the skin color of cucumber， improve the taste of cucumber， increase the commodity rate and reduce the content of nitrate. Compared with the local control， the amount of fertilizer was reduced by 60%， and the treatment with 60% high microbial bacteria resulted in a yield of 7 236.15 kg·667 m-2，  increase of 899.10 kg·667 m-2， yield increase of 14.19%， and net income increase of 14.80%. Under the experimental conditions，， the application of 40 kg·667 m-2 fertilizer and 72 kg·667 m-2 microbial fertilizer as the base fertilizer is the best fertilization scheme for the efficient production of cucumber in facilities.

Key words： Cucumber; Chemical fertilizer reduction; Microbial fertilizer; Quality; Yield

黃瓜富含维生素、苯丙酸、膳食纤维等多种营养物质，可以清热解毒、减压降脂，是热量最低的蔬菜[1]。FAO数据显示，2020年中国是全球黄瓜生产面积最大、产量最高的国家。设施农业是现代农业科技水平和集约化程度的集中体现形式[2]，已成为世界各国现代农业发展的重点[3-4]，在甘肃省内黄瓜生产也以设施栽培为主。但由于设施内土壤集约化程度高，种植结构单一，长期处于高蒸发、低淋洗等非自然环境下[5]，且长期大量施用化肥，造成的土壤板结，肥力低下，微生物活性降低，群落结构异常，蔬菜产量不高，品质下降等问题愈发凸显[6-7]。我国化肥单位耕地面积施用量为434.46 kg·hm-2，远高于国际公认的施肥上限225 kg·hm-2[8]。

已有研究表明，微生物菌肥具有活化有机质、改善土壤理化性状、培肥地力、增强土壤微生物活性、促进植物养分吸收、增强抵抗力、减少环境污染等优势[9-13]。沈宝宇等[14]、李琦等[15]、窦露等[16]、李鹏程等[17]、张萍等[18]、符菁等[19]、董伟伟等[20]、任瑞敏等[21]的研究结果表明，微生物菌肥可以促进作物增产、稳产，提升果实品质，提高商品果率，降低硝酸盐含量等。

但目前，甘肃省陇东地区设施黄瓜栽培中有关化肥减量、配施微生物菌肥的研究较少。笔者针对该区域化肥施用过量的现状，探讨化肥减量并配施微生物菌肥对黄瓜生物学性状、营养品质、商品性、产量及经济效益的影响，以期获得一种适合陇东地区设施黄瓜优质高效生产的化肥减量施肥模式，为该地区设施蔬菜生产提供技术借鉴。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2019－2020年在平凉市农业科学院崆峒试验站塑料大棚中进行，前茬均为辣椒。该地区年最高气温32.5 ℃，最低气温-15.4 ℃，年均气温10.0 ℃；年降水量516.7 mm，日照时数2 378.6 h，无霜期145 d，属新积土类，石灰性新积土属，黄淤土种，地力均匀、肥力中等。耕层（0～20 cm）土壤理化性状见表1。

1.2 试验材料

试验选用黄瓜品种为亮神P338，由辽宁锦州鑫园世家种业有限公司提供，3月中旬育苗，4月下旬定植，苗龄均45 d。

微生物菌肥五洲丰（有效活菌数≥5亿·g-1，含枯草芽孢杆菌、胶冻样类芽孢杆菌，不含氮磷钾等化肥元素）购自五洲丰农业科技有限公司，复合肥料（N+P2O5+K2O总含量51%以上，17-17-17）购自山东三方化工集团有限公司。

1.3 方法

1.3.1 试验设计 2019化肥减量设6个处理（表2），2020年微生物菌肥配施试验设8个处理（表3），每个处理3次重复，小区面积4.2 m2，随机区组排列。2019年试验总面积100 m2，2020年试验总面积120 m2。采用一垄双行半膜栽培模式，垄面宽65 cm，溝宽40 cm，株距45 cm，所有处理底肥施腐熟牛粪10 m3·667 m-2，当地习惯基肥施用复合肥100 kg·667 m-2，配施的低微生物菌肥用量为100 kg·667 m-2，高微生物菌肥用量为120 kg·667 m-2，试验设计中所有肥料处理均作为底肥一次施入，整个生育期追肥、灌溉和病虫害防治等管理措施一致。

1.3.2 指标测定 盛果期每小区选黄瓜果实5个，3次重复，共计15个，用于果实外观指标（包括单果质量、瓜把长、瓜把粗、瓜条长、瓜条粗）和口感的测定；采收期结束后，每小区选5株，3次重复，共计15株，进行考种，并挖取半径为15 cm深度为30 cm的柱状土块，保证根的完整性，清洗干净后测量根长、根粗、统计毛根数，待晾晒干根表面水分后称鲜质量，然后105 ℃ 杀青0.5 h后，75 ℃ 烘干至恒质量，称为干质量。

进入采收期后，所有小区进行实收测产计数并统计果实商品率（以瓜条垂直、粗细均匀为判断标准）。

采用邹琦[22]的方法测定维生素C、可溶性糖、硝酸盐和可溶性蛋白含量，3次重复。

1.4 数据处理

采用Excel 2013软件进行数据整理，采用SPSS 19.0软件进行处理间差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 化肥减量配施微生物菌肥对黄瓜生长的影响

2.1.1 化肥减量配施微生物菌肥对黄瓜商品性状的影响 由表4、表5可知，与不施复合肥的空白处理相比，施肥能促进同批采收黄瓜的瓜条长增大，并且配施微生物菌肥后促进作用更明显；施用化肥会降低瓜条粗，降低程度受肥料用量正向影响（19T6处理除外），配施微生物菌肥会削弱影响效果；除19T6处理的瓜把长和19T5处理的瓜把粗外，其他施肥处理均不同程度促进瓜把增长和增粗，单施化肥或化肥与微生物菌肥配施均使瓜条粗/瓜条长降低，提高单果质量，降低刺密度，加深果皮颜色。果皮颜色随化肥用量降低而略微变浅，配施微生物菌肥会消除这种影响，还可以改善黄瓜口感。与空白处理相比，施用化肥会直接提高黄瓜的商品率，且与肥料用量呈正相关（19T5处理除外），但化肥与微生物菌肥配施（化肥用量降低到30～40 kg·667 m-2，微生物菌肥配施60～84 kg·667 m-2）时，黄瓜商品率高于当地习惯施肥量处理，且化肥含量相同时高微生物菌肥促进效果更好。

2.1.2 化肥减量与微生物菌肥对黄瓜植株性状的影响 由表6、表7可知，与不施肥的空白处理相比，施肥处理可以促进茎长、平均节间长、茎粗、根粗（19T3除外）、主根长、根干质量的增加，降低初果节位，只施化肥各处理均降低根系中的毛根数量。只施化肥时，随肥料用量的降低，平均节间长和毛根数呈先升高后降低的变化趋势，而初果节位和根干质量呈先降低后升高的变化趋势。配施微生物菌肥后，随化肥用量的降低，茎长逐渐增加，平均节间长逐渐降低，茎粗、根粗、主根长、毛根数（20T8除外）和根干质量呈先升高后降低的变化趋势。配施微生物菌肥后虽然化肥用量降低了50%～70%，但植株长势没有减弱，还有不同程度的提升。

2.2 化肥减量配施微生物菌肥对黄瓜品质的影响

由表8、表9可知，与不施肥的空白处理相比，单施化肥会极显著地增加黄瓜硝酸盐含量，但降低化肥用量50%～70%，并随微生物菌肥配施量的增加，硝酸盐含量逐渐降低，极显著低于当地习惯施肥5.98%～16.71%。黄瓜中可溶性糖含量随化肥施用量的减少呈先降低后升高的变化趋势，但均极显著高于空白处理；配施微生物菌肥，黄瓜可溶性糖含量的变化趋势不明显，但均极显著高于空白处理。单施化肥可极显著提高黄瓜可溶性蛋白含量，将化肥用量降低50%～60%并配施微生物菌肥时，黄瓜可溶性蛋白含量较当地习惯施肥极显著提高7.08%～14.16%。化肥减量极显著提高黄瓜维生素C含量，当化肥施用量30～50 kg·667 m-2、配施50～84 kg·667 m-2微生物菌肥时，黄瓜维生素C含量均显著高于空白处理和当地习惯施肥，较当地习惯施肥显著提高3.77%～16.18%。

2.3 化肥减量配施微生物菌肥对黄瓜产量的影响

由表10可知，施用化肥处理的总产量均极显著高于不施肥的空白处理，增产率为7.10%～14.80%，采收前期产量以当地习惯施用复合肥量降低70%最高，极显著高于其他处理，采收中期、后期产量变化与复合肥用量之间无显著相关性，其中19T5（当地习惯施用复合肥量降低60%）后期产量极显著高于其他处理。当地习惯施肥处理黄瓜产量最高，随复合肥用量不断减少，各处理均有不同程度的减产，减产率为1.04%～12.89%，减产量均达到了极显著差异水平，其中复合肥用量降低至60%～70%时，产量在原有降低的趋势上有显著升高，当地习惯施肥与19T5总产量差异不显著。

由表11可知，与不施肥的空白处理相比，施肥使黄瓜产量极显著增加，增产率为4.88%～19.76%。与当地习惯施肥相比，化肥减量配施微生物菌肥处理均可不同程度促进总产量增加，且增产量之间呈极显著差异，增产率为0.32%～14.19%。其中采收前期和后期，当地习惯施肥产量低于配施处理。各处理总产量随化肥用量的降低与微生物菌肥施用量的增加呈先升高后降低再升高的变化趋势，其中20T6处理（较习惯施肥量降低60%+60%高微生物菌肥）产量最高，为7 236.15 kg·667 m-2，较当地习惯施肥增产899.10 kg·667 m-2，增产率为14.19%。

2.4 化肥减量配施微生物菌肥对黄瓜种植效益的影响

由表12可知，与不施肥的空白处理相比，施用化肥极显著提高了黄瓜种植净收益，可使每667 m2增收778.38～1 671.09元。与当地习惯施肥相比，各化肥减量处理毛收益都有不同程度的减少，且都呈极显著差异。净收益虽然受化肥投入成本的影响，但较不施肥相比，各施肥处理产量极显著增加，而当地习惯施肥收益受化肥投入成本的影响较大，除掉投入成本后，其净收益并未与化肥用量降60%～70%处理的净收益形成显著差异，并且19T5处理即化肥用量降低60%时净收益反超当地习惯施肥，每667 m2黄瓜净收益为14 896.86元。即高化肥用量虽然可以获得高产量，但不一定能获得高收益。

由表13可知，与不施肥的空白处理相比，不论只施化肥还是化肥与微生物菌肥配施都可促进黄瓜种植收益增加，毛收益每667 m2增收589.60～2 387.81元，净收益每667 m2增加269.60～2 097.81元。与当地习惯施肥相比，在化肥用量降低50%～70%配施微生物菌肥50～84 kg·667 m-2时，各处理毛收益显著增加。随化肥用量不断降低，在配施微生物菌肥用量逐渐增加时，净收益呈先升高后降低再升高的变化趋势，较当地习惯施肥增收率为0.71%～14.80%，其中20T6处理（较习惯施肥量降低60%～60%高微生物菌肥）净收益最高为14 182.30元·667 m2，较当地习惯施肥增收1 828.21元·667 m2，增收率为14.80%。

3 讨论与结论

通过只降低化肥用量的25%～70%的一年栽培试验，综合得出化肥施用量30～50 kg·667 m-2在生产上的可行性，并以此为基础，配施微生物菌肥进行种植试验，两季研究结果表明，施肥会影响黄瓜瓜条形状，促进瓜条细长生长，可食用部位的比重增加，降低刺密度，加深果皮颜色，提高黄瓜商品率，化肥减量配施微生物菌肥后还会明显改善黄瓜口感。

试验结果表明，施肥对植株生长有明显的促进作用，此结论与赵贞等[23]的研究结果一致，但不容忽视施肥过量是我国肥料利用效率较低的最主要原因 [24]，采用化肥减量配施微生物菌肥的施肥模式比高量单施化肥处理对植株长势的促进作用更大，这与杨永青等[25]、郭鑫年等[26]关于胶冻样类芽孢杆菌可以促进马铃薯生长的结论一致。这可能是因为单施化肥降低了黄瓜根系的毛根数量，而配施微生物菌肥后会促进毛根数量增加，进而增加了矿质营养吸收面积，或因为微生物菌肥改善了植物根际微环境等，具体原因有待进一步研究。

降低化肥用量配施微生物菌肥可以降低硝酸盐积累量，在化肥用量为30～50 kg·667 m-2，并配合施用50～84 kg·667 m-2的微生物菌肥時，可以获得较高可溶性蛋白和维生素C含量，这与众多研究的结论有相似之处[23，27-30]。

产量、收益是蔬菜栽培活动最直观的效益，在单施化肥的情况下，以毛收入来看高，高化肥投入的确换来了高收益，从净收益看，适当范围降低化肥用量却能获得更高的净收益。而化肥用量比当地习惯用量减少50%～70%，配施微生物菌肥均能促进增产增收且效果优于化肥高量单施，这与李小萌等[31]配施生物有机肥促进黄瓜产量提升的结论一致。本试验条件下较习惯施肥量降低60%配施60%高微生物菌肥即40 kg·667 m-2复合肥与72 kg·667 m-2微生物菌肥配合施用是促进黄瓜种植增产增收的最佳施肥方式。

综上所述，传统的高化肥用量栽培方式并不能明显带来高产，更不能带来高收益，还容易造成土壤生态环境恶化。结合品质需求、环境保护需求逐渐增加的大环境分析，在黄瓜种植过程中建议降低化肥用量配施微生物菌肥，既可以促进作物生长，提升营养品质、商品性，又可以丰产，提升经济效益。在笔者的试验条件下，化肥用量40 kg·667 m-2配施微生物菌肥72 kg·667 m-2作为基肥施用为设施黄瓜高效生产的最佳施肥方案。

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收稿日期：2023-10-31；修回日期：2023-12-26

基金项目：平凉市技术创新引导计划项目（平科任【2020】21号）；陇原青年创新创业个人项目（021LQGR26）；甘肃省科技厅青年科技基金项目（22JR5RL1047）；国家自然科学基金地区科学基金项目（31960269）

作者简介：刘赵帆，女，副研究员，主要从事蔬菜栽培生理研究和育种工作。E-mail：373768309@qq.com