田素波，陳安維，國(guó)家進(jìn)，丁俊洋，胡 浩，張曉麗

（1.壽光蔬菜產(chǎn)業(yè)控股集團(tuán)有限公司，山東 濰坊 262700；2.山東省設(shè)施蔬菜技術(shù)創(chuàng)新中心，山東 濰坊 262700；3.上海海關(guān)動(dòng)植物與食品檢驗(yàn)檢疫技術(shù)中心，中國(guó) 上海 200000；4.山東省壽光蔬菜產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司，山東 濰坊 262700；5.濰坊科技學(xué)院，山東 濰坊 262700；6.青島綠色硅谷科技有限公司,山東 青島 266000）

黃瓜為葫蘆科一年生草本植物，深受廣大消費(fèi)者喜愛，全國(guó)種植面積占蔬菜種植面積的10%以上[1]。黃瓜本身含水量在90%以上，生長(zhǎng)過程中需水、需肥量較大，近年來(lái)，為追求產(chǎn)量，農(nóng)戶大量使用化肥，造成黃瓜品質(zhì)降低、環(huán)境污染等問題。

滴灌水肥一體化是借助壓力系統(tǒng)或外界自然地勢(shì)落差，將可溶性固體或液體肥料配兌成肥液，與灌溉水一起通過可控滴灌管道系統(tǒng)將水分、養(yǎng)分定時(shí)定量按比例直接提供給作物的一種施肥新方法[2-3]。生物基水溶肥是以秸稈粉、風(fēng)化煤等為原料制成的有機(jī)肥，施用生物基水溶肥相對(duì)于單獨(dú)施用常規(guī)水溶肥土壤pH、EC值分別下降2.02%~2.82%與6.51%~8.12%；另外生物基水溶肥有助于改善土壤微生物數(shù)量，保持良好的生態(tài)環(huán)境[4]。生物有機(jī)肥配施氨基酸水溶肥有助于改善土壤各類速效養(yǎng)分含量[5]。與傳統(tǒng)施肥相比，施用果類蔬菜專用水溶肥平均增加果類蔬菜產(chǎn)量18.1%，氮肥偏生產(chǎn)力平均提高14.96%；并能改善果實(shí)品質(zhì)，使果實(shí)可溶性糖含量平均增加98%，有機(jī)酸含量平均降低38%[6]。

肥料增效劑可有效降低肥料的釋放分解速度，提高養(yǎng)分的利用率。腐植酸鉀類增效劑能夠促進(jìn)小麥苗期根系的生長(zhǎng)發(fā)育，增加分蘗數(shù)[7]。營(yíng)養(yǎng)液中添加一定的聚天冬氨酸可增加楊樹幼苗地上部分鮮質(zhì)量，降低楊樹幼苗根冠比和硝態(tài)氮含量[8]。

目前肥料增效劑大多應(yīng)用于各種糧食作物，針對(duì)于黃瓜研究較少，因此在使用水溶肥的基礎(chǔ)上，加入聚天冬氨酸，減少氮肥的投入量，增加肥料利用率，測(cè)定土壤養(yǎng)分含量的變化以及對(duì)黃瓜品質(zhì)的影響。雖然水溶肥使用成本會(huì)高于常規(guī)施肥，但在使用后可提高黃瓜品質(zhì)，因此經(jīng)濟(jì)效益顯著提高[9]。與普通復(fù)合肥相比，水溶性肥料具有配方靈活、見效迅速和養(yǎng)分利用率高等優(yōu)點(diǎn)，更為關(guān)鍵的是其可以大范圍的應(yīng)用于滴灌等設(shè)施農(nóng)業(yè)，實(shí)現(xiàn)水肥一體化，達(dá)到節(jié)約生產(chǎn)成本的目的。為設(shè)施農(nóng)業(yè)水肥一體化生產(chǎn)條件下的水肥科學(xué)管理提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)在山東省壽光市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園內(nèi)（118°40′N，36°55′E）進(jìn)行，土壤pH為7.23，堿解氮含量為122.86 mg·kg-1，有效磷含量為45.28 mg·kg-1，速效鉀含量為216.86 mg·kg-1，有機(jī)質(zhì)含量為12.37 g·kg-1。供試品種為奧威特，種植時(shí)間2020年2月初至6月底。采用黃瓜穴盤嫁接育苗技術(shù)，通過工廠化育苗培育壯苗。嫁接黃瓜苗長(zhǎng)到二葉一心時(shí)定植，按照行距70～75 cm進(jìn)行定植，每公頃栽培37 500株。

供試肥料為壽光市燕天肥業(yè)有限公司生產(chǎn)的黃瓜專用水溶肥，平衡水溶肥（19-19-19）、高鉀型水溶肥（15-6-35）；聚天門冬氨酸（由中科院微生物研究所、中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院共同研究，青島新納生物技術(shù)有限公司提供成品，質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥98%）；重過磷酸鈣（P2O546%），硫酸鉀（K2O 50%），尿素（N 46%）。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共有5個(gè)處理：CK為不施加氮肥，將重過磷酸鈣163.04 kg·hm-2、硫酸鉀450 kg·hm-2，定植前混勻撒入土壤，只澆灌清水；T1、T2、T3、T4處理均使用黃瓜專用水溶肥，另外添加尿素作為氮元素的補(bǔ)充，T1、T2、T3、T4總氮含量分別為525、420、336、268 kg·hm-2。T3、T4處理的水溶肥中添加聚天門冬氨酸，含量為1 000 kg·hm-2。

在定植后直至花開期間，定植后7～10 d第1次施肥，隨后每15 d施肥1次，每次水溶肥用量60 kg·hm-2。花開后直至拉秧期間，每15 d進(jìn)行1次施肥，每次水溶肥用量為100 kg·hm-2。每次灌水量為270 m3·hm-2，并根據(jù)黃瓜生長(zhǎng)狀態(tài)進(jìn)行水量的調(diào)節(jié)。

1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

1.3.1 土壤指標(biāo)的測(cè)定 每個(gè)處理使用S型取樣法取0～20 cm的土壤，采集（采集的土樣深度是多少）的土樣按“四分法”縮分至2 kg，風(fēng)干、研磨、過篩后，用于各項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)定。土壤pH值用電位法測(cè)定，有機(jī)質(zhì)用油浴外加熱重鉻酸鉀容量法測(cè)定，水解氮用堿解擴(kuò)散法測(cè)定，有效磷用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測(cè)定，速效鉀用乙酸銨浸提-火焰光度計(jì)法測(cè)定[10]。

1.3.2 黃瓜營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)及產(chǎn)量 黃瓜成熟期進(jìn)行采樣，取小區(qū)中除邊行外的任意中間行隨機(jī)采10株進(jìn)行測(cè)定，亞硝酸鹽采用鹽酸萘乙二胺法測(cè)定，VC采用2,6-二氯酚靛酚法滴定法測(cè)定，可溶性糖采用蒽酮比色法測(cè)定。收獲時(shí)期測(cè)定產(chǎn)量以及全株的氮、磷、鉀含量。分別采用半微量蒸餾法測(cè)定氮(N)含量，釩鉬黃吸光光度法測(cè)定磷(P2O5)含量，火焰光度計(jì)法測(cè)定鉀(K2O)含量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2010和SPSS17.0軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用LSD法檢驗(yàn)處理間差異顯著性。

計(jì)算肥料偏生產(chǎn)力及氮肥農(nóng)學(xué)利用效率，方法如下:

2 結(jié)果與分析

2.1 水肥一體化不同處理對(duì)土壤養(yǎng)分的影響

由表1可知，在不同處理下，土壤的養(yǎng)分含量由不同的變化。不同處理下土壤pH值變化呈顯著差異，水溶肥可讓土壤酸堿度保持穩(wěn)定在中性。隨著氮素的減少，土壤養(yǎng)分含量先上升后下降，原因可能是過多的氮素施加后，作物無(wú)法吸收，土壤無(wú)法轉(zhuǎn)化，只能流失。其中，T2、T3處理土壤養(yǎng)分含量較高，T2的堿解氮、有效磷、速效鉀與T1相比分別提高了27.50%、28.29%、38.63%。另外，T3與T2處理顯著性差異不明顯，T4處理養(yǎng)分含量略有下降。

表1 不同施肥處理對(duì)土壤養(yǎng)分的影響

2.2 水肥一體化對(duì)黃瓜營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響

由圖1可知，水溶肥搭配有機(jī)肥明顯提高黃瓜的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。T3、T4處理的VC含量較高，但處理之間無(wú)顯著差異。可溶性糖含量隨著養(yǎng)分的減少而上升，T3處理的可溶性糖含量最高，與CK相比提高了12.83%，T4處理略有下降。水肥一體化種植黃瓜，亞硝酸鹽的含量下降，各處理之間差異顯著，T3、T4亞硝酸鹽均值為449.84 mg·kg-1與T1相比降低了29.08%。

圖1 不同處理對(duì)黃瓜營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響

2.3 水肥一體化黃瓜植株中N、P、K含量的影響

由圖2可知，水肥一體化可有效促進(jìn)黃瓜對(duì)養(yǎng)分的吸收。黃瓜所含的全氮最多，其次是全鉀，對(duì)磷元素的吸收最少。T2、T3、T4隨著氮素施加量的減少，黃瓜吸收的全氮增加，T2、T3與T1相比全氮含量分別增加了18.93%、27.11%，說明適當(dāng)?shù)牡亓靠捎行岣呃寐?，降低流失量。T2、T3、T4之間無(wú)顯著性差異，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中可適當(dāng)減少氮素的添加，防止土壤酸化等問題的出現(xiàn)。各處理全鉀含量的變化與全氮相似，T4與T2、T3有顯著性差異，T4較T3全鉀降低了10.15%，在減少養(yǎng)分后，可能會(huì)影響鉀元素的吸收量。

圖2 不同處理對(duì)黃瓜植株N、P、K含量的影響

2.4 水肥一體化對(duì)黃瓜產(chǎn)量和氮素利用率的影響

由表2可知，水溶肥可明顯提高黃瓜產(chǎn)量和氮肥農(nóng)學(xué)效率。T3產(chǎn)量最高，較CK相比增加了25.29%，T2、T3之間無(wú)顯著差異，因此可減少肥料的投入，降低成本。養(yǎng)分投入減少，氮肥農(nóng)學(xué)效率上升，T3處理較T2提高了33.01%，效果明顯。

表2 不同處理氮肥利用率的變化

3 討論與結(jié)論

水肥一體化可有效改善土壤養(yǎng)分含量，調(diào)節(jié)土壤酸堿平衡。水溶肥配方能夠不同程度的提高土壤氮、磷的含量，改善土壤pH值和電導(dǎo)率，試驗(yàn)中T1處理中過多的養(yǎng)分施加不會(huì)增加土壤養(yǎng)分，反而會(huì)導(dǎo)致土壤呈現(xiàn)酸性，有機(jī)質(zhì)含量較CK相比減少了8.14%，因此水溶肥的使用在一定程度上有利于土壤酸堿度和土壤肥力的改善，提高土壤的生產(chǎn)能力[11]。另外，在添加聚天門冬氨酸后，T3處理的土壤養(yǎng)分與T2相比沒有顯著差異，聚天門冬氨酸會(huì)與養(yǎng)分離子絡(luò)合，形成有機(jī)共聚物類活性物質(zhì)，提高根際養(yǎng)分濃度，減少流失，從而提高肥料利用率[12]。

因此，在減少養(yǎng)分的條件下，土壤中含有的速效養(yǎng)分含量依然可以保證黃瓜生長(zhǎng)所需。水肥一體化雖然有一定成本，但可顯著提高農(nóng)民的效率，起到省時(shí)省工的作用。

水肥一體化栽培模式在減肥的種植過程中，可提高黃瓜品質(zhì)和氮肥利用效率。

水溶肥有提高蔬菜產(chǎn)量和改善品質(zhì)的作用[6,13]。水溶性肥料處理的黃瓜可溶性糖含量分別較復(fù)合肥處理和清水（CK）處理高3、5 mg·kg-1、VC含量分別高0.02、0.03 mg·kg-1[9]。在減少肥料的使用量后，黃瓜各生長(zhǎng)指標(biāo)良好。高氮的處理中黃瓜中亞硝酸鹽含量較高，隨著氮施加量的減少，亞硝酸鹽隨之下降。隨著施氮量的增加黃瓜的產(chǎn)量呈現(xiàn)出先升后降的趨勢(shì)[14]，符合不同蔬菜對(duì)氮素的需求都有一個(gè)最適范圍，低于或超過這個(gè)范圍不僅不利于生長(zhǎng)且產(chǎn)量會(huì)降低這一理論[15]。聚天門冬氨酸使用在黃瓜生長(zhǎng)過程中可使黃瓜單株產(chǎn)量、單株果數(shù)和總產(chǎn)量分別比對(duì)照顯著增加17.85%、20.92%、17.85%[16]。T4與T3產(chǎn)量相比，僅相差了6.42%，通過依次降低養(yǎng)分含量，黃瓜氮肥利用率可明顯上升，T3處理與高養(yǎng)分的T1相比，氮肥利用效率提高了近2倍。聚天門冬氨酸能夠活化土壤中固定態(tài)的養(yǎng)分元素，保持土壤水分，進(jìn)而提高水肥利用率，促進(jìn)黃瓜生長(zhǎng)、增加產(chǎn)量[19]。由此可見，黃瓜種植過程中，使用肥料增效劑后，可適當(dāng)減少肥料使用量，黃瓜產(chǎn)量保持甚至有所提高，肥料利用率上升，從而避免了土壤污染等農(nóng)業(yè)污染問題。

水溶肥種植模式搭配聚天門冬氨酸可增加土壤中的養(yǎng)分含量，當(dāng)?shù)厥┘恿繛?36 kg·hm-2（T3）與常規(guī)施肥（T1）比較，土壤耕層中的有機(jī)質(zhì)增加了20.55%，堿解氮增加了17.06%。另外，聚天門冬氨酸可以促進(jìn)黃瓜對(duì)氮磷鉀營(yíng)養(yǎng)的吸收，提高黃瓜產(chǎn)量，比常規(guī)施肥增產(chǎn)25.30%。這樣可明顯提高肥料偏生產(chǎn)力和氮肥農(nóng)學(xué)利用效率，減少氮肥損失。因此，減少氮素的施加量的同時(shí)，添加聚天門冬氨酸既可提高改善黃瓜品質(zhì)，又可改善土壤養(yǎng)分。