不同施肥处理对黄瓜生长及产量的影响

时间：2024-05-24

王东升　戎茸　吴旭东　刘庆叶　陈莉莉　李伟明

摘要：為探讨生物有机肥以及化肥减施条件下不同施肥模式对黄瓜种植的影响，进行了田间试验。共设置6个处理，分别为不使用任何肥料处理（CK）、常规施肥处理（CF）、生物有机肥处理（OF）、生物有机肥+30%化肥减施处理（OFCFJ）、生物有机肥+30%化肥减施处理+氨基酸叶面肥处理（OFCFJA）和等氮肥含量的生物有机肥（OFOF）。试验结果表明，常规化肥施用量时，生物有机肥相较于普通有机肥，黄瓜株高、茎粗、叶绿素含量和产量分别提高了14.10%、16.74%、10.85%和6.92%;而在化肥减施30%时，黄瓜株高、叶绿素含量和产量分别较常规施肥处理下降了4.71%、7.74%和11.22%;肥料农学利用效率结果显示，生物有机肥较普通有机肥可以提高肥料的农学利用效率，且在化肥减施条件下喷施氨基酸肥料可以提升磷肥和钾肥的农学利用效率。聚类分析和主成分分析结果显示，化肥减施条件下施用氨基酸叶面肥，可以显著改善黄瓜的生长。综上所述，生物有机肥对黄瓜的作用效果显著高于普通有机肥，且在化肥减施30%条件下，增施氨基酸叶面肥与常规施肥对黄瓜生长指标和产量的影响类似。表明在目前常规施肥的用量前提下，可以降低30%的化肥用量，同时也可以用氨基酸叶面肥配合施用，提高肥料农学利用效率的同时增加作物产量。

关键词：黄瓜; 生物有机肥; 化肥减施;生长; 产量

Abstract： In order to investigate the effects of different treatments on cucumber， a field plot experiment was conducted. Six treatments were set up， including CK treatment without any fertilizer （CK）， conventional fertilization treatment （CF）， bio-organic fertilizer treatment （OF）， bio-organic fertilizer + 30% fertilizer reduction treatment （OFCFJ）， bio-organic fertilizer + 30% fertilizer reduction treatment + amino acid foliar fertilizer treatment （OFCFJA） and bio-organic fertilizer （OFOF）. The results showed that the plant height， stem diameter，chlorophyll and yield of cucumber were respectively increased by 14.10%， 16.74%， 10.85% and 6.92%， with biological organic fertilizer than ordinary organic fertilizer when the conventional fertilizer applied， while the plant height ， chlorophyll content and yield of cucumber were decreased by 4.71%， 7.74% and 11.22% respectively when the fertilizer was reduced by 30%. Bio-organic fertilizer could improve the agronomic use efficiency of fertilizer compared than ordinary organic fertilizer， and amino acid fertilizer application could improve the agronomic use efficiency of phosphate fertilizer and potassium fertilizer under the fertilizer reducing application. Cluster analysis and principal component analysis showed that application of amino acid foliar fertilizer could significantly improve the growth of cucumber. In conclusion， the effect of bio-organic fertilizer on cucumber was significant higher than that of conventional organic fertilizer in this season， and the effect of amino acid foliar fertilizer on cucumber yield and growth index were similar to those of conventional fertilizer under the condition of 30% reduction of chemical fertilizer. In conclusion， under the conventional fertilization， the amount of chemical fertilizer could be reduced by 30%. At the same time， amino acid foliar fertilizer could be applied together to increase fertilizer agronomic efficiency and crop yield.

Key words： Cucumber; Bio-organic fertilizer; Chemical fertilizer reducing application; Growth; Yield

设施蔬菜是指利用设施，在局部范围改善或创造出适宜的气象环境因素，为蔬菜生长发育提供良好的环境条件而进行的有效生产，因设施蔬菜种植季节往往比露地种植更为持久，因此，设施蔬菜栽培又被称为保护地蔬菜栽培或反季节蔬菜栽培。近年来，随着设施蔬菜种植规模不断增加，其规模化、产业化、专业化程度日趋完善，但其弊端也在这一过程中逐步显现，设施蔬菜因其化肥使用量大、复种指数高、品种单一等特点，极易造成设施土壤连作障碍的发生，导致突然那个板结、酸化、肥力退化、化肥利用率降低等现象，最终也导致蔬菜减产或其品质下降等一系列问题[1-2]。因此，如何更好的利用好设施，如何改良好设施土壤是摆在农业科技工作者面前的一大难题。

陈天祥等[3]在分析设施蔬菜连作障碍的原因时提出，过量施用化肥是导致设施蔬菜土壤盐渍化、酸化、养分不平衡等现象的重要诱因。而要缓解设施蔬菜土壤连作障碍的发生，就必须摒弃传统观念，控制化肥施用量，增施有机肥。陈莉莉等[4]的研究表明，设施蔬菜种植过程中，多施有机肥，减少化肥的使用量，是保证设施蔬菜安全、可持续生产的一个重要因素。随着科学研究的不断深入，在有机肥的基础上，科研人员逐步将功能微生物与有机肥进行有机结合，将特定功能的微生物与发酵腐熟的有机物料按照一定比例制成生物有机肥。生物有机肥是一种营养丰富、富含多种有益微生物的新型肥料，其不仅可以为作物提供养料，更可以通过微生物的作用改善土壤理化性状。生物有机肥可以提升土壤酶活性，提升土壤养分的有效性和利用率[5]。生物有机肥相较于普通有机肥，添加了具有特定功能的微生物菌群，为使微生物有机肥中的微生物菌群可以更好地发生作用，以添加当地土壤中筛选出的优势菌群为最佳[6]。近年来，随着农业部“减肥减药”计划的提出，在设施蔬菜化肥减施方面的研究较多，但在化肥减施的前提下，研究普通有机肥、生物有机肥以及氨基酸叶面肥的施入对设施蔬菜的生产具有怎样的作用不是很明确，对于化肥减施以后使用生物有机肥对土壤微生物数量的研究相对较少。因此，笔者的研究目的一方面是研究生物有机肥与普通有机肥的效果差别;另一方面，旨在探索化肥减施条件下，生物有机肥对作物生长的影响。

在本研究中，选择‘南水2号黄瓜为试验对象，该黄瓜新品种是设施专用的优质水果型黄瓜，其具有植株生长势旺盛、全雌型、单性结实能力强等特点;生物有机肥选择南京农业大学研制的专用型肥料，该肥料所添加的微生物菌群来源于当地土壤，因此可能具有更好的定殖能力和适应效果。

1 材料与方法

1.1 材料

供试黄瓜品种为‘南水2号，种子购于南京裕盛种子有限公司;生物有机肥品牌名联业，总养分≥8%（含N 4.54%，P2O5 2.13%，K2O 1.2%），由江阴市联业生物科技有限公司生产;有机肥品牌名好汉，由南通惠农生物有机肥有限公司提供，总养分≥5%（含N 2.77%，P2O5 1.55%，K2O 0.81%），有机质≥45%;化学肥料是由安徽省司尔特肥业股份有限公司生产的45%复合肥（含N 15%，P2O5 15%，K2O 15%）。

1.2 试验地点

试验地设在南京市蔬菜科学研究所科技园温室大棚进行（N31°43′19″，E118°46′12″）。土壤为黄棕壤，基本性质为：pH 6.35，有机质39.56 g·kg-1，速效氮196.36 mg·kg-1，速效磷137.67 mg·kg-1，速效钾289.43 mg·kg-1。

1.3 试验设计

试验共设6个处理，每个处理3次重复，小区长5 m，宽2 m，面积为10 m2，采用完全随机区组设计，每处理设3个小区，共18个小区。本试验于2018年7—9月进行，2018年7月1日育苗，8月18日定植，每小区定植52株，每个小区四周用40 cm高的水泥挡板（地下30 cm，地上10 cm）进行围挡，防止处理间肥水侧渗相互影响，相邻小区间隔50 cm。各处理具体施肥方法如表1所示，各处理中的有机肥或者生物有机肥均是在黄瓜定植前施入土壤（8月15日），而45%的复合肥则分为定植前（8月15日）、坐果期（9月5日）和结果期（9月15日）3个时间段施入，其质量比为3∶1∶1。

1.4 测定项目与方法

黄瓜株高的测定：双子叶植物株高测量方法为：用直尺测量子叶节到主茎顶端（即生长点）的距离[5]。黄瓜茎粗的测定：双子叶植物茎粗测量方法为：用得威斯游标卡尺测定[7]。叶绿素含量的测定：TYS-A型叶绿素测定仪进行测定[8]。黄瓜总产量的测定：从黄瓜始果期开始统计各小区累计产量，即为总产量。

1.5 数据处理与统计分析

试验结果以测定的平均值表示，数据结果采用SPSS 20.0進行统计分析，差异显著性采用单因素方差分析评价，多重比较采用最小显著极差法（LSD）;采用Microsoft Excel 2007自动分析软件制图表。

化肥农学利用效率（AE）/（kg·kg-1）=[施肥区产量（kg·hm-2）-不施肥区产量（kg·hm-2）]/ 施肥纯养分量（kg·hm-2）[9]。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对黄瓜株高的影响

由图1可知，黄瓜的株高介于1.15～1.54 m之间，其中以OF处理黄瓜株高最高，达到1.54 m。不同处理黄瓜株高的排序为：OF>OFOF>CF>OFCFJ>OFCFJA>CK。OF处理较CK黄瓜株高增加了33.63%;CF和OFOF处理株高分别为1.35、1.37 m，但二者之间没有达到显著性差异;化肥减施的2个处理（OFCFJ和OFCFJA）较OF处理，株高显著降低，分别较OF处理降低了16.67%和17.32%，但二者之间没有达到显著性差异。以上结果表明，施用生物有机肥可以显著提高黄瓜的株高;化肥减施条件下，黄瓜的株高相比较于常规施肥有所下降，但没有达到显著性差异。

2.2 不同处理对黄瓜茎粗的影响

由图2可知，各处理较CK相比，黄瓜茎粗均有所增加，其中以OFCFJA处理黄瓜茎粗最大，达到0.93 cm;OFCFJ处理茎粗次之，其茎粗为0.92 cm;而全量施用化肥的处理（CF和OF）较化肥减施的OFCFJ和OFCFJA黄瓜茎粗有所下降，CF和OF处理黄瓜茎粗分别为0.72和0.84 cm。以上结果表明，生物有机肥的施用，可以提高黄瓜的茎粗，但与常规施肥相比，没有达到显著性差异;而在化肥减施30%条件下，黄瓜的茎粗比常规施肥条件下显著增加，并且施用氨基酸的处理黄瓜茎粗增加的幅度略大。

2.3 不同处理对黄瓜叶绿素含量的影响

由图3可知，OF处理黄瓜叶片的SPAD值最高，达到37.80;OFCFJA处理SPAD值次之，为36.83，与OF处理没有达到显著性差异。从OFCFJ和OFCFJA处理可以看出，在化肥减施条件下，较OF处理黄瓜SPAD有所下降，但随着氨基酸的加入，可以显著提高黄瓜SPAD值，OFCFJA处理较OFCFJ黄瓜SPAD值增加了16.32%。OFOF处理较OF处理，黄瓜SPAD值显著下降，表明全部施用生物有机肥的条件下，叶绿素值有所下降。以上结果表明，施用生物有机肥（OF）比常规施肥（CF）可以显著提高黄瓜SPAD值，化肥减施30%的情况下，虽然黄瓜SPAD值有所下降，但与CF处理没有达到显著性差异，且随着氨基酸的施入，OFCFJA处理较OFCFJ处理可以显著提高黄瓜SPAD值。

2.4 不同处理对黄瓜肥料农学利用率的影响

肥料农学利用效率（AE）是指特定施肥条件下，单位施肥量所增加的作物经济产量，是施肥增产效应的综合体现。表2所示为不同处理对黄瓜肥料农学利用率的影响结果，总体来看，各处理肥料农学利用率依次为：OF>OFCFJA>OFCFJ>CF>OFOF。施用生物有机肥与常规化肥的处理（OF）肥料农学利用率最高，OF处理的综合肥料农学利用率较CF处理提高了5.28 kg·kg-1，其中氮肥、磷肥、钾肥的农学利用率较CF分别提高了8.58、23.24 和24.13 kg·kg-1。在化肥减施条件下，喷施氨基酸叶面肥可以提高肥料的综合农学利用率，OFCFJA较OFCFJ提高了0.46 kg·kg-1，其中喷施氨基酸叶面肥提高了磷肥和钾肥的农学利用率，较OFCFJ分别提高16.05、22.13 kg·kg-1。当使用生物有机肥完全替代化肥时（OFOF），较OF处理降低了肥料的农学利用率。

2.5 不同施肥处理对黄瓜产量的比较

由图4可知，各处理较CK呈现显著增加，其中，生物有机肥处理的黄瓜产量最高，达到35.21 kg，显著高于其它处理;CF和OFCFJA处理的黄瓜产量次之，分别为32.93和31.28 kg，但二者之间没有显著性差异;OFCFJ和OFOF处理黄瓜产量分别为29.24、28.30 kg，且沒有达到显著性差异。从以上结果可以看出，化肥减施的处理较全量施用化肥的处理，黄瓜产量有所下降，但补施氨基酸以后（OFCFJA），则会显著提高黄瓜的产量，弥补了因化肥减施所造成的黄瓜产量的下降。OF和OFOF处理相比较可以得知，等养分的生物有机肥替代化肥以后，在该生产季内，黄瓜产量显著下降。以上结果表明，施用生物有机肥（OF）相较于普通有机肥（CF），可以显著提高黄瓜的产量;在化肥减施30%的条件下，各处理黄瓜产量有所下降，但随着氨基酸的加入，可以显著提高黄瓜的产量，且OFCFJA与CF处理黄瓜产量之间没有显著性差异。

2.6 聚类分析和主成分分析

图5和图6所示分别为不同处理条件下，黄瓜株高、茎粗、SPAD值、肥料农学利用效率、产量的聚类分析结果和主成分分析（PCA）结果。由图5可知，不同处理对黄瓜株高、茎粗、SPAD值、肥料农学利用效率及产量的影响，可以分为2个大类，其中，第一类则是不同施肥的各个处理，包括CF、OF、OFCFJ、OFCFJA和OFOF，第二类就是CK处理，进一步分类则借助于主成分分析的结果。根据图6主成分分析结果，可以得知，通过主成分分析，可以得到2个因子（PC1和PC2），其中PC1可以解释全面分析结果的81.5%，PC2可以解释全面分析结果的17.86%;从PCA结果还可以得知，6个不同的处理，按照对黄瓜株高、茎粗、SPAD值、肥料农学利用效率及产量的影响，可以分为4大类，其中，CK单独为一类，OFCFJ和OFOF为一类，CF和OFCFJA为一类，OF单独为一类。OFCFJ和OFOF归为一类，表明按照等养分将生物有机肥替代化肥与直接将化肥减施30%对黄瓜株高、茎粗、SPAD值及产量的影响相类似;CF和OFCFJA归为一类，表明在化肥减施30%的前提下，补施氨基酸叶面肥，对黄瓜株高、茎粗、SPAD值、肥料农学利用效率及产量与全量化肥施用相类似;OF处理单独为一类，再结合该处理对黄瓜各指标的影响结果，可以看出，全量化肥配施生物有机肥对黄瓜的生长和产量效果最好。

3 讨论与结论

目前，有机无机生物活性肥料、生物有机无机复合肥以及新型生物菌肥在常规农业中已经得到较广泛的应用，并取得了良好的增产效果[10]。其中，生物有机肥是指将具有某些特定功能的微生物与腐熟的物料和一定比例的活性有机物料通过一系列发酵工艺所制成的有机类肥料，生物有机肥往往具有抑制病原菌和促进作物生长的多重作用，张凤英等[11]研究了生物有机肥对西瓜产量和品质的影响，得出结论，生物有机肥的施用可以显著促进西瓜单果质量和产量的增加。在本研究中，通过对生物有机肥（OF）和普通有机肥（CF）的处理比较，可以得知，生物有机肥的施用可以显著提高黄瓜的产量，OF处理较CF处理黄瓜产量显著提高了6.92%。这一结果也得到前人研究者的支持，王国中等[12]在研究了生物有机肥在黄瓜上的应用效果表明，生物有机肥的施用较常规施肥方式可以提高黄瓜产量9.7%左右。此外，在本研究中，生物有机肥较普通有机肥处理除了对黄瓜产量显著影响外，对黄瓜植株的株高、茎粗和SPAD值也有显著促进，分别提高了14.11%、16.74%和10.85%。产生这一现象的原因，可能是因为生物有机肥相较于普通有机肥，可以更好地提高土壤酶活性，调节土壤区系微生物群落结构，改善土壤理化性状和肥力的吸收以及抑制土壤土传病害的发生[13-15]。有研究表明，生物有机肥的处理西瓜SPAD值较普通有机肥处理提高了9.9%[16]。巩子毓等[17]研究表明，相比于有机肥处理，施用生物有机肥的每一季均增加了植株株高、茎粗、叶绿素含量和产量。

在本研究中，化肥减量（OFCFJ）处理较CF处理，黄瓜产量显著下降;但通过氨基酸与化肥减量配施（OFCFJA）处理与化肥全量（CF）处理相比较，可以得知，黄瓜产量、株高和SPAD值均没有显著性差异。氨基酸叶面肥主要是通过氨基酸作为螯合剂的配位体进行作物所需养分的螯合，是一种可以使不同种营养元素共存的复合叶面肥;通常情况下，小分子氨基酸可以被作物直接吸收利用，在作物体内，参与作物有机体的蛋白物质的合成，加速了作物体内生理生化反应的进程，促进了作物新陈代谢和生长发育，促进了作物干物质的积累，因此氨基酸叶面肥的施用可以促进作物产量的提升[18-19]。在本研究中，虽然化肥减量以后，黄瓜产量有所下降，但随着氨基酸叶面肥的喷施，弥补了因化肥减少所造成的黄瓜产量的下降。由肥料农学利用率结果可知，氨基酸的喷施可以提高磷肥和钾肥的农学利用率，即氨基酸的添加可以促进化学肥料对黄瓜产量的提高。因此，在化肥减量过程中，为避免造成作物产量的下降，可以适当地补充氨基酸叶面肥，在保证作物产量的同时，进一步改善作物的品质。而在本季试验中，如果按照等养分原则将生物有机肥替代化肥（OFOF），与OF相比，其对黄瓜生长指标和产量的促进作用不够明显，这可能是因为，生物有机肥养分释放速率相较于化肥而言比较缓慢，由表2所示的化肥农学利用率也可以看出，完全施用生物有机肥，降低了氮磷钾肥料的利用率，不利于黄瓜产量的提升。

在本研究中，生物有机肥的施用可以显著提高作物生长指标和产量，且生物有机肥的施用可以提升肥料的农学利用效率;在化肥减量情况下，黄瓜产量有所下降，但随着氨基酸叶面肥的补充，弥补了因化肥减施所造成的生长指标和产量的下降;生物有机肥等养分替代化肥与化肥-生物有机肥配施相比，对黄瓜生长及产量的促进效果不够明显。

参考文献

[1] 马建宏，孔国顺.南京设施蔬菜土壤障碍因子防治研究[J].农业环境与发展，2013，30（2）：47-50.

[2] 钱晓雍.塑料大棚设施菜地土壤次生盐渍化特征[J].中国土壤与肥料，2017（5）：73-79.

[3] 陈天祥，孙权，顾欣，等.设施蔬菜连作障碍及调控措施研究进展[J].北方园艺，2016（10），193-197.

[4] 陳莉莉，黄忠阳，刁春武，等.3种有机肥对土壤次生盐渍化改良及青菜产量的影响[J].长江蔬菜，2016（16）：71-74.

[5] 付丽军，张爱敏，王向东，等.生物有机肥改良设施蔬菜土壤的研究进展[J].中国土壤与肥料，2017（3）：1-5.

[6] 杨华，陈莎莎，冯哲叶，等.土壤微生物与有机物料对盐碱土团聚体形成的影响[J].农业环境科学学报，2017，36（10）：2080-2085.

[7] 孙信成，刘娜，詹远华，等.不同土壤处理对温室黄瓜生长和品质的影响[J].北方园艺，2017（14）：60-64.

[8] 刘辉，宋涛，曹奇领，等.不同叶面肥在黄瓜盆栽上的应用研究[J].农学学报，2015，5（10）：70-74.

[9] 张洋，张荣.滴灌条件下不同施肥处理对马铃薯水分和肥料利用率的影响[J].黑龙江农业科学，2014（12）：46-51.

[10] 任轶，李瑞霞，艾昊，等.减施肥条件下木霉SQR-T037微生物肥对黄瓜产量、品质及养分利用效率的影响[J].江苏农业科学，2014，42（2）：143-146.

[11] 张凤英，林芝芝，和加卫，等.生物有机肥对大棚西瓜生长特性及品质的影响[J].北方园艺，2016（14）：51-57.