鄒慧芳，李麗君，劉 平，白光潔，普錦成

（1.山西大學(xué)生物工程學(xué)院，山西太原030006；2.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與資源研究所，山西太原030031）

設(shè)施農(nóng)業(yè)是粗放型的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)通過一系列的轉(zhuǎn)化進而形成的集約型現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)，溫室是我國設(shè)施農(nóng)業(yè)的主要栽培形式，近年來設(shè)施蔬菜的種植面積不斷增加。據(jù)統(tǒng)計，全國設(shè)施蔬菜種植面積達386萬hm2，對我國建設(shè)“菜籃子”工程作出極大的貢獻[1]。隨著科技的快速發(fā)展以及水資源短缺情況，設(shè)施農(nóng)業(yè)需合理的施肥灌溉模式，水肥一體化將施肥與灌溉相結(jié)合，使作物能夠同時吸收水分和養(yǎng)分，不僅可以提高水肥利用效率，還能夠減少成本、增加產(chǎn)量以及提高品質(zhì)[2]。氮肥對增加作物產(chǎn)量以及提高蔬菜品質(zhì)具有重要作用，菜農(nóng)為追求高產(chǎn)以帶來更高的經(jīng)濟效益，經(jīng)常增加肥料施用量，單季化肥純養(yǎng)分使用量達到普通大田作物的數(shù)倍乃至數(shù)十倍[3]。陜西日光溫室施用化肥中氮、磷、鉀量分別超出推薦施用量的20%，157%和91%[4]。山東壽光日光溫室栽培養(yǎng)分投入量遠超出作物實際需求，氮、磷、鉀養(yǎng)分當季利用率分別僅為24%，8%和46%[5]，說明日光溫室中過量施肥等不合理施肥現(xiàn)象普遍存在。山西省日光溫室蔬菜生產(chǎn)自1995年開始進入快速發(fā)展階段，南部以茄果類、瓜類蔬菜為主，中部以瓜類、葉菜類為主，而北部則以葉菜類、瓜類蔬菜為主，在中小城鎮(zhèn)附近適量發(fā)展一些稀特蔬菜，但盲目增施化肥以及農(nóng)藥等問題逐漸暴露出來[6]。過量施肥不僅未能提高產(chǎn)量，還有可能對蔬菜品質(zhì)造成不良影響，造成土壤養(yǎng)分大量盈余，不利于設(shè)施農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[7]。大部分菜農(nóng)由于不了解蔬菜需肥規(guī)律及化肥、有機肥增產(chǎn)效果，且未能得到科學(xué)合理的施肥指導(dǎo)，導(dǎo)致過量施肥。了解設(shè)施蔬菜的施肥現(xiàn)狀與規(guī)律對于指導(dǎo)設(shè)施蔬菜合理施肥具有重要意義，但不同蔬菜品種、不同地區(qū)以及不同種植模式等對施肥水平要求有較大差異。蔬菜生長過程中需消耗較多的水分，其食用部分大部分為多汁的莖葉或果實，蔬菜質(zhì)量的90%以上由水組成，因此，灌溉對蔬菜的生長發(fā)育、產(chǎn)量以及品質(zhì)等有較大影響[8-10]。只有適宜的水肥管理才能保證蔬菜的生長發(fā)育。

生物炭是低成本、可再生資源，被譽為“黑色黃金”[11]。其與土壤或水體混合后具有很強的穩(wěn)定性。在土壤中，生物炭可作為土壤改良劑，能夠在一定程度上改善土壤的一些理化性質(zhì)，通過吸附土壤中的一些污染物進而提高土壤質(zhì)量[12]。有大量研究表明，添加生物炭能減少土壤氮素淋溶，提高水分及養(yǎng)分利用率，且生物炭與化肥互作能夠增加大豆產(chǎn)量和玉米產(chǎn)量，但也有學(xué)者發(fā)現(xiàn)僅以生物炭代替化肥仍存在一定難度[13-15]。

本試驗通過與農(nóng)民習(xí)慣水肥管理條件相比較，研究減水減肥對溫室黃瓜產(chǎn)量、養(yǎng)分含量等的影響，以期為當?shù)販厥沂卟松a(chǎn)提高水肥利用率、較少環(huán)境污染提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗地位于山西省晉中市太谷縣胡村鎮(zhèn)溫室大棚。該地區(qū)位于 112°64′E，37°54′N，年平均氣溫9.8℃，海拔約783 m，年降水量462.9 mm左右，降雨集中于7—9月。黃瓜于2017年7月11日定植，10月8日開始采摘。黃瓜生長期壟面覆膜，基肥撒施，追肥沖施。

種植前土壤基本理化性質(zhì)如表1所示。

表1 試驗地土壤理化性質(zhì)

1.2 試驗設(shè)計

試驗共設(shè)5個處理，分別為：T1.常規(guī)水肥（農(nóng)民習(xí)慣施肥量＋常規(guī)灌溉量（漫灌））；T2.80%常規(guī)施肥量＋常規(guī)灌溉量（漫灌）；T3.80%常規(guī)灌溉量（膜下滴灌）＋常規(guī)施肥量；T4.常規(guī)灌溉量（漫灌）＋農(nóng)民習(xí)慣施肥量＋生物炭；T5.80%常規(guī)灌溉量（膜下滴灌）＋80%常規(guī)施肥量+生物炭。每個處理3次重復(fù)，共15個小區(qū)，各小區(qū)隨機排列。小區(qū)面積為31.5 m2，每小區(qū)定植150株，即47 619株/hm2。灌溉量通過水表控制。試驗處理設(shè)計列于表2。

表2 試驗地黃瓜施肥處理 kg/hm2

1.3 測定指標及方法

黃瓜及植株養(yǎng)分測定[16]：采用H2SO4-H2O2消煮法測定氮、磷、鉀，全氮測定采用半微量凱氏法，全磷測定采用釩鉬黃法，全鉀測定采用火焰光度法。

1.4 數(shù)據(jù)處理

本試驗數(shù)據(jù)處理、繪圖等采用Excel 2007軟件進行，方差分析采用SPSS20進行。

其中，Y表示黃瓜產(chǎn)量（kg）；I表示黃瓜整個生育期灌水量（m3）；N 表示施入的純氮量（kg/hm2）；養(yǎng)分投入量包括有機肥和化肥施入量；養(yǎng)分攜出量包括經(jīng)濟產(chǎn)量和廢棄物產(chǎn)量。

2 結(jié)果與分析

2.1 施肥灌溉對黃瓜產(chǎn)量、IWP及PNP的影響

由表3可知，對于黃瓜產(chǎn)量而言，漫灌條件下，黃瓜產(chǎn)量隨施肥量的減少而增加，即T2＞T4＞T1，但各處理間差異不顯著（P＞0.05）；滴灌條件下，T3＞T5，但二者之間差異不顯著（P＞0.05），即黃瓜產(chǎn)量與施肥量無顯著相關(guān)關(guān)系；相同施肥條件下，T3＞T4＞T1，T2＞T5，T4，T1 處理分別較 T3 處理減少0.32%，3.22%，T5處理較T2處理減少5.69%，但各處理間差異不顯著（P＞0.05），即黃瓜產(chǎn)量與灌溉量也無顯著相關(guān)關(guān)系。

對于黃瓜灌溉水生產(chǎn)率（IWP），施肥量相同時，漫灌低于滴灌，即 T3＞T4＞T1，T5＞T2，T4 和T1處理較T3處理分別減少0.3%，3.21%，T2處理較T5處理減少0.52%，但處理間差異不顯著（P＞0.05）。

對于黃瓜氮肥偏生產(chǎn)力（PNP），漫灌條件下，減量施肥高于常規(guī)施肥，即T2＞T4＞T1，T4和T1處理較T2處理分別減少20.17%，22.49%，T2處理與T4，T1處理間差異顯著（P＜0.05）；滴灌條件下，減量施肥高于常規(guī)施肥，即T5＞T3，T3處理較T5處減少15.08%，T3與T5處理間差異顯著（P＜0.05）。

表3 不同處理間黃瓜產(chǎn)量、灌溉生產(chǎn)率、氮肥偏生產(chǎn)力比較

2.2 施肥灌溉對黃瓜不同部位養(yǎng)分含量的影響

從圖1可以看出，不同施肥灌溉處理間黃瓜不同部位的養(yǎng)分含量受施肥量的影響無顯著規(guī)律。黃瓜果實以及地下部不同處理間的全鉀含量受灌溉量的影響無明顯規(guī)律，全氮、全磷含量均為T1＞T3，但差異未達顯著水平（P＞0.05）；而地上部的全氮、全磷含量均為T3＞T1，但差異均未達到顯著水平（P＞0.05）。

黃瓜養(yǎng)分含量不同部位存在差異，果實和地上部均為全鉀＞全氮＞全磷，而地下部表現(xiàn)為全氮＞全鉀＞全磷。黃瓜果實中的養(yǎng)分含量受施肥量影響未達顯著水平（P＞0.05），全鉀含量在施肥量相同時，漫灌小于膜下滴灌，但差異未達顯著水平（P＞0.05）；而對于地上部，灌溉量相同時，養(yǎng)分積累量全部表現(xiàn)為常規(guī)施肥大于減量施肥，但差異未達顯著水平（P＞0.05），施肥量相同時，T1＞T3，T2＞T5，即漫灌大于滴灌，但差異未達顯著水平（P＞0.05）；地下部的養(yǎng)分含量均表現(xiàn)為常規(guī)施肥大于減量施肥；施肥量相同時，T1＞T3，T2＞T5，即漫灌大于滴灌，但差異未達顯著水平（P＞0.05）。

2.3 不同處理間黃瓜養(yǎng)分盈余情況

從表4可以看出，各處理均出現(xiàn)黃瓜養(yǎng)分盈余現(xiàn)象，養(yǎng)分施入量遠大于輸出量，N，P2O5，K2O的盈余量分別為投入量的29.92%～58.56%，42.76%～77.25%，17.47%～53.53%。不同處理間養(yǎng)分盈余量存在一些差異，在漫灌方式下，T2＞T1＞T4，N，P2O5，K2O的盈余量表現(xiàn)為T2處理較T1處理分別減少37.73%，28.32%，43.91%，T4處理較 T1處理分別增加3.59%，12.93%，12.65%；滴灌方式下，T5＞T3，N，P2O5，K2O的盈余量，T5 處理較 T3 處理分別減少34.29%，23.30%，43.72%，差異均達到顯著水平（P＜0.05），即施肥量對表觀養(yǎng)分盈余量影響顯著；在常規(guī)施肥方式下，N，P2O5，K2O的盈余量表現(xiàn)為T3處理較T1處理分別增加1.89%，2.54%，4.89%，T4處理較 T1處理分別增加 3.59%，12.93%，12.65%；減量施肥方式下，T5處理較T2處理分別增加7.53%，9.72%，5.24%，即滴灌較漫灌養(yǎng)分盈余量增加，但處理間差異不顯著（P＞0.05）。

表4 不同處理溫室黃瓜養(yǎng)分盈余量 kg/hm2

3 討論

3.1 減水減肥對黃瓜產(chǎn)量、IWP以及PNP的影響

試驗表明，在農(nóng)民現(xiàn)有施肥灌水條件下，由于習(xí)慣施肥量大，減少肥料的用量之后還能滿足作物的生長需求，因此，減量施肥并不會導(dǎo)致產(chǎn)量下降。不同的蔬菜產(chǎn)量及品質(zhì)等對水肥條件響應(yīng)不同，施肥效果在土壤肥力缺乏時較顯著，而灌水效果則在土壤肥力充足時顯著。施肥、灌水對黃瓜產(chǎn)量有一定的影響，施肥量相同時，常規(guī)灌溉低于滴灌處理，但處理間差異不顯著，可能是因為膜下滴灌可減少土壤表面水分的蒸發(fā)，相對增加了植株對水分的吸收利用，因此，提高了黃瓜產(chǎn)量[19]。在常規(guī)水肥基礎(chǔ)上添加生物炭，黃瓜產(chǎn)量增加，可能是由于添加生物炭能夠改善土壤理化性質(zhì)，提高土壤水分養(yǎng)分利用率，且生物炭對氮、磷等養(yǎng)分吸持能力強[15]。這與黃超等[20]、張偉明等[14]在不同土壤中施入生物炭，作物均出現(xiàn)不同程度的增產(chǎn)結(jié)果一致。在試驗范圍內(nèi)，減水減肥提高了黃瓜的水、肥利用率，表現(xiàn)為IWP和PNP的提高，因而，黃瓜產(chǎn)量未減產(chǎn)。

3.2 減水減肥對黃瓜養(yǎng)分含量的影響

不同施肥、灌溉量間黃瓜養(yǎng)分含量不同，且差異不顯著，可能是由于試驗地前期土壤中養(yǎng)分供應(yīng)比較充足，對不同施肥灌溉處理黃瓜養(yǎng)分吸收的影響差異不明顯。灌溉量及灌溉方式對果實養(yǎng)分含量影響無明顯規(guī)律，地上、地下部養(yǎng)分含量均表現(xiàn)為常規(guī)灌溉大于滴灌，可能是由于黃瓜需水量較大，適當增加灌水量有利于植株根系生長發(fā)育以及養(yǎng)分吸收[21]。羅勤等[16]、方棟平等[22]以及邢英英等[19]均在當?shù)赝扑]施肥量基礎(chǔ)上減量施肥，試驗結(jié)果均證明減水減肥能有效提高肥料利用率。因此，在生產(chǎn)過程中，要合理控制肥料的施用量，減少養(yǎng)分的盈余，提高肥料利用率。

4 結(jié)論

本試驗與農(nóng)民現(xiàn)有習(xí)慣施肥模式相比，減少施肥量以及灌溉量未影響黃瓜產(chǎn)量，且提高了PNP以及IWP，對黃瓜植株、果實養(yǎng)分含量無明顯影響。

本季溫室試驗不同處理均出現(xiàn)黃瓜養(yǎng)分盈余現(xiàn)象，養(yǎng)分投入量遠大于輸出量。T3處理的黃瓜產(chǎn)量最高，T2處理的PNP最高，養(yǎng)分盈余量最少，T5處理的IWP最高?？傊侠頊p少水、肥用量不會對黃瓜產(chǎn)量、養(yǎng)分含量產(chǎn)生明顯影響。