北方半干旱區氮肥不同配施方式對小南瓜產量的影響*

塔　娜，崔艷偉，小沢圣，拾　濤，中本和夫，王　海※

(1.中國農業科學院草原研究所，內蒙古呼和浩特　010010； 2.明治大學，日本川崎　2150035；3.日本國際農林水產業研究中心，日本筑波　305-8686)

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·中日合作項目——“北方農業循環型系統設計與評價”專欄·

北方半干旱區氮肥不同配施方式對小南瓜產量的影響*

塔娜1，崔艷偉1，小沢圣2，拾濤1，中本和夫3，王海1※

(1.中國農業科學院草原研究所，內蒙古呼和浩特010010； 2.明治大學，日本川崎2150035；3.日本國際農林水產業研究中心，日本筑波305-8686)

小南瓜是北方半干旱區增加經濟產值的適生作物之一。研究選用日本赤甘栗品種，采用田間小區試驗，研究了在兩種灌溉方式(灌溉、灌溉施肥)和四個牛糞氮添加水平(25、50、75、100 kg N/hm2)處理下氮肥不同配施方式對小南瓜產量的影響。結果表明，在小南瓜生長前期，滴灌施肥方式可有效促進葉綠素的積累及葉片的復壯，有利于植株生長。單施有機肥組，隨著牛糞氮添加水平的增加小南瓜產量未見明顯增加，平均產量為10 t/hm2； 有機肥結合灌溉施肥組，隨著牛糞氮添加水平的增加小南瓜產量顯著增加，最高達到21.5 t/hm2。當總氮添加量為100～140 kg/hm2，有機無機肥配比為3： 7～5： 5時，小南瓜產量比單施牛糞肥增產60%，平均達到16 t/hm2。

小南瓜產量灌溉灌溉施肥氮添加量

0　引言

小南瓜是糧菜兼用作物，性喜溫暖，能耐干旱和瘠薄，適應性強，對土質要求不嚴，是北方半干旱區增加經濟產值的適生作物。內蒙古四季分明，具有豐富的光熱資源且晝夜溫差大，水資源匱乏但牛糞等有機肥資源豐富； 加之小南瓜營養價值高、品質獨特且易栽培管理，易運輸儲存等優點使得其易于種植推廣，可使農牧交錯區零星農閑地或自留地得到有效利用[1， 2]。但由于缺乏栽培管理措施和技術指導，存在水肥管理不合理，導致減產，水肥資源浪費和環境污染等問題[3]。

干旱半干旱地區水、氮是影響作物生長的兩個重要因子。水肥一體化技術的發展創新性地將作物生產中的灌溉與施肥兩個重要技術有機融為一體，充分發揮了“水氮耦合”作用。在設施園藝和經濟作物的應用中，通過水氮的適時適量供給，充分滿足作物的水分與營養需求，保證了根區養分的供應[4]，減少氮素淋溶[5]，降低養分損失[6]，顯著提高水肥利用率[7]，達到高產、優質、高效的目標[8]。而灌溉施肥模式過分依賴溶解性好的化學肥料，致使有機肥用量逐年減少[9]。因此，在滴灌系統中理應重視有機肥的施用。長期定位研究發現，合理地配合施用有機肥和化肥，是逐年穩步提升作物產量、品質和提高土壤肥力的重要因素[10]。有機+無機施肥模式，有利于有機肥的肥效不斷積累，增強了土壤養分容量及供應能力，促進養分循環和再利用[11， 12]； 同時實現了有機質與化肥養分的互補，可促進提高作物對肥料的養分利用率，進而增產增效[13-15]。但由于土壤類型、生態環境、作物品種及肥料種類的不同，合理的有機無機肥配施量是不同的。

適宜設施蔬菜生產的水肥管理模式，優化有機無機肥配施，促進土壤養分循環和利用，增產增效，同時實現有機廢棄物資源化利用和無害化循環利用，對設施農業的可持續發展具有重要意義。研究主要探討北方半干旱區氮肥不同配施方式對小南瓜產量的影響，旨在為小南瓜在干旱、半干旱區高產高效栽培及牛糞有機肥的循環利用提供理論依據。

1　材料與方法

1.1試驗區概況

試驗于2013年5月9日至9月25日在位于內蒙古呼和浩特市南郊的中國農業科學院草原研究所農牧交錯試驗示范基地進行。地處111°45′E，40°36′N，海拔1055 m，屬于典型的半干旱大陸性氣候。具有干旱、少雨、寒冷、多風沙等氣候特點。年平均溫度為6.2℃，≥10℃積溫2 700℃年； 平均降水量430mm，降雨主要集中在夏季； 無霜期127d。試驗地土質為重粘質砂土，輕度鹽堿土，pH8.5，土壤貧瘠。

1.2田間管理

供試材料為小南瓜，日本品種“赤甘栗”。采用育苗移栽的種植方式， 5月9日在溫室內育苗，至5月24日， 2葉時定植， 4葉后摘心，采取三蔓整枝爬蔓栽培，第8葉開始授粉留瓜， 9月25日收獲。春季能進地時將16kg硫酸亞鐵(100g/m2，用于降低土壤pH)和腐熟牛糞均勻鋪撒在播種帶地面，并淺翻30cm，一次性均勻施入。移植密度為1666株/hm2，株間距1.5m。覆50cm寬地膜， 1膜1行，旁邊鋪1條滴灌帶，南瓜苗定植于膜心。兩行間鋪3m寬厚黑PE膜，用于防雜草。

灌溉施肥系統采用水肥一體化膜下滴灌技術，由水泵、水表、過濾器(Amiad)、氮肥溶液罐，自動比例泵(MixRite)、電子水閥定時開關(Netafim)、總輸水管(直徑60mm)、PE支管(直徑30mm)、毛管(4/ 7)壓力補償滴頭(流量為2.3L/h)等組成。氮肥為硫酸銨，適用于堿性土壤，氮添加量為150mg/L，硫酸銨用量為7.32kg/100L。滴灌施肥時將硫酸銨溶解為飽和溶液，通過水肥系統，均勻輸送到作物根部土壤。灌溉施肥與無肥灌溉，灌溉量一致，從定植后開始直至雨期來臨。灌溉量梯度增加，分別為： 5月25日至6月4日， 0.5mm/d； 6月5～15日， 1mm/d； 6月16～27日， 2.5mm/d；6月28日至7月8日， 5mm/d。

1.3試驗設計

二因素試驗設計：(1)兩種灌溉方式，灌溉施肥(水肥)、灌溉(水)； (2)四個牛糞氮添加量， 25、50、75、100 kg N/hm2。共8個處理，田間隨機區組排列，重復3次，每重復7株小南瓜。不同處理氮添加量如表1所示。

表1　不同處理氮添加水平

處理灌溉(水處理)灌溉施肥(水肥處理)基肥(牛糞,Nkg/hm2)255075100255075100灌溉施肥量(硫酸銨,Nkg/hm2)————74747474有效施肥量(Nkg/hm2)336699131107139174202

1.4測定指標和方法

收獲時稱取各處理每顆小南瓜鮮質量，作為實收產量。每日測定土壤水分含量(用土壤濕度計)和灌溉量； 從5月29日至7月17日選取主枝倒3葉用SPAD-502便攜式葉綠素儀測定葉綠素含量8次，并記錄葉片數6次； 同時用溫度計及雨量筒記錄空氣、土壤溫度和降雨量。

1.5數據處理

試驗數據用 Excel 處理后進行圖表制作，用DPS統計軟件進行方差分析。

2　結果與分析

圖1　土壤水吸力變化與降雨量

2.1土壤水吸力變化與降雨量

圖1記錄了5月22日至9月25日間的土壤水吸力變化及降雨量。6～9月份降雨量基本保持在往年的平均水平，但雨量分配不均勻，降雨主要集中在7月，而6、8和9月有效降雨非常低。一年中降水分配不均勻會造成農作物產量的不穩定。土壤水吸力是能夠反映土壤水分有效性的參考指標，作為控制標準更能客觀反映土壤對水分的吸納能力及土壤水分對作物的供給狀況。對于不同土壤，凡是土壤水吸力在0～-10 kPa范圍均為過濕，-10～-30 kPa 范圍為濕潤，-30～-50 kPa為干爽，<-50 kPa為干燥[16]。土壤干燥時，作物基本上停止生長。該試驗中， 7月末前， 30cm深土壤水吸力基本保持在-10～-30 kPa濕潤范圍內； 7月末到8月初和8月中旬為-40kPa左右，出現了短期的干爽； 9月中旬則降到-50kPa，達到了干燥水平。而50cm深土壤水吸力在9月份前一直保持在-10 kPa濕潤以上水平，甚至出現了過濕情況， 9月份則逐漸降低至干燥水平。

結果表明， 8月中旬前，作物主要消耗地下30cm以上土壤水分，之后逐漸消耗更深層土壤水分。另， 9月中旬土壤出現了干燥，而此時小南瓜果實已開始成熟，已不需要太多水分的供應。

2.2兩種灌溉方式下小南瓜葉片葉綠素含量與主蔓葉片數比較

葉片是作物營養生長期氮素營養狀況較靈敏的指示器官，通過測定SPAD值可以了解葉片“綠色度”的變化，進而判斷小南瓜植株的氮素營養狀況，也為植株生長狀況提供參考[17， 18]。圖2為兩種灌溉方式下小南瓜葉片葉綠素平均含量在7周內(5月29日至7月17日)的變化比較。在試驗期內，兩種灌溉方式下SPAD值變化趨勢基本一致，遵循“升高—下降—再升高”這一規律。水肥處理組SPAD值在第0周和第1周極顯著高于水處理組(P<0.01)，第2和第3周則顯著高于水處理組(P<0.05)，且水肥處理組SPAD峰值出現時間比水處理組峰值出現時間早1周； 第4～7周，兩處理間沒有明顯差異，變化趨勢一致。這表明，通過生長前期滴灌施肥管理，水肥處理表現出更好的長勢，至生長后期，各處理間 SPAD值變化趨于平緩，植株開始進入發育期。

圖2　葉綠素含量比較　　　　　　　　　　　　　　　　圖3 主蔓葉片數比較

小南瓜生長狀況的好壞將直接影響到小南瓜產量的高低和品質的優劣。葉片數是作物生長參數指標之一。圖3為兩種灌溉方式下小南瓜主蔓葉片數在5周內(6月12日至7月17日)的變化比較。在試驗期內，兩種灌溉方式差異性顯著水平變化規律與葉片SPAD值基本一致。第0～3周，水肥處理組主蔓葉片數極顯著高于水處理組(P<0.01)，而第4、5周則兩處理組間沒有明顯的差異。總體而言，與水處理組相比，在生長前期滴灌施肥對小南瓜葉片的影響較大，通過促進有效葉片數的增加，從而促進生長，也為后期小南瓜的發育打下了較好的基礎。

2.3小南瓜果實產量

圖4　不同氮添加量下小南瓜產量

如表1所示，根據試驗田用腐熟牛糞平均氮含量而設定的牛糞氮添加量為25～100 kg/hm2時，而有效氮添加量分別為，未使用硫酸銨處理組為33～131 kg/hm2，硫酸銨處理組為107～202 kg/hm2。

兩種灌溉方式下不同氮添加水平的小南瓜產量如圖4所示。結果表明，水處理組，當氮添加量自33增加到131 kg/hm2時，小南瓜產量未受到氮水平的顯著影響，基本保持在10t/hm2； 水肥處理組則隨著氮添加水平的增加小南瓜產量顯著增加(P<0.05)。當氮水平為107～139 kg/hm2時，小南瓜平均產量為16 t/hm2，與水處理組同氮水平產量增加了60%。可以看出水處理組中基肥氮水平未對小南瓜產量構成了影響，而滴灌施肥處理對產量形成因素產生了顯著影響。

3　討論

針對北方半干旱農牧交錯區的貧瘠土壤和少雨、多風沙氣候及水資源匱乏的自然條件下，急需引進更多、更好的節水、節肥、高效的灌溉施肥新技術[19]。而該研究中采用的小南瓜滴灌施肥技術不僅實現了水肥一體化管理，而且能高效利用有限的水肥資源，值得在該地區推廣應用。

國內外較多的氮肥實驗表明，蔬菜產量并不是隨施氮量的增加而無限增加。李淑儀等[20](2011)研究表明，施入過量有機肥會對蔬菜產量和品質都會產生不良影響。而化肥的增產作用也不一定是立竿見影的。王冰清等[21](2012)得出，化肥減量對連續種植的蔬菜產量沒有明顯影響，但提高了蔬菜的品質。有機無機肥配施模式，在增加作物產量的同時，對化肥利用率提高及提升農田地力等效果明顯(Schjonning et al， 2002； Tayebeh et al， 2010)[22， 23]。然而對有機肥與化肥配施的最適比例研究結果仍不盡相同。該研究中，小南瓜生長前期的滴灌施肥管理加快了葉綠素的積累及葉片的復壯，從而促進生長，為后期小南瓜的發育打下了較好的基礎。單施發酵牛糞未導致小南瓜增產，這可能與牛糞添加量不高有關。由于牛糞肥養分釋放較慢，在作物生長期未能發揮作用。牛糞配施化肥情況下，小南瓜增產效果明顯，同氮水平下增產達到60%，可以看出肥效明顯增加。研究表明，堆肥的養分釋放雖然較緩慢，但可以阻止無機肥養分通過反硝化、揮發和淋溶而損失掉，進而提高了養分利用率。同時，有機肥可通過改變土壤物理性質可促進根系的復壯而提高對營養物質的吸收[22]。

4　結論

內蒙古半干旱地區春末夏季氣候有利于小南瓜的種植。在小南瓜生長前期，滴灌施肥方式可有效促進葉綠素的積累及葉片的復壯，有利于植株生長。單施有機肥組，隨著牛糞氮添加水平的增加小南瓜產量未見明顯增加，平均產量為10 t/hm2； 有機肥結合灌溉施肥組，隨著牛糞氮添加水平的增加小南瓜產量顯著增加，最高達到21.5 t/hm2。當總氮添加量為100～140 kg/hm2，有機無機肥配比為3： 7～5： 5時，小南瓜產量比單施牛糞肥增產60%，平均達到16 t/hm2。

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EFFECTS OF COMBINED APPLICATION OF CHEMICAL FERTILIZER WITH MANURE ON PUMPKIN YIELD IN NORTHERN SEMI-ARID REGION*

Tana1，Cui Yanwei1，Kiyoshi Ozawa2，Shi Tao1，Nakamoto Kazuo3，Wang Hai1※

(1.Institute of Grassland Research, Chinese Academy of Agricultural Sciences，Hohhot，Inner Mongolia 010010, China；2.Meiji University，Kawasaki 2150035，Japan；3.Japan International Research Center for Agricultural Sciences，Tsukuba 305-8686，Japan)

Pumpkin is one of suitable crops for increasing economic output in northern semi-arid region. Taking the pumpkin variety, "Red Sweet Chestnut", as an example, through two irrigation treatments (irrigation and fertigation), and four of cow dung application level treatments (25, 50, 75, and 100 kg nitrogen/ hm2, this paper evaluated the effects of combined application of chemical fertilizer with manure on pumpkin yield. The results showed that fertigation treatment can effectively promote the growth of the main stem and leaf color index. The yield in treatment irrigation was approximately 10t/ hm2when the nitrogen application level ranged from 33 to 131kg/ hm2.For the organic fertilizer combined with fertigation treatment, the increase of cow dung level of nitrogen significantly increased small pumpkin production, the highest yield reached 21.5 t/hm2.When the total nitrogen input was 100-140 kg/hm2and the organic and inorganic fertilizer ratio was 3∶7 ～ 5∶5, the small pumpkin yield increased by 60% with an average of 16 t/hm2, compared with organic treatment.

pumpkin； yield； irrigation； fertigation； nitrogen application

10.7621/cjarrp.1005-9121.20160711

2016-04-20

塔娜(1980—)，女，內蒙古蘇尼特左旗人，副研究員。研究方向：草地生態與飼料科學。※通訊作者：王海(1981—)，男，內蒙古赤峰人，助理研究員。研究方向：草地管理與生態評價。Email：grassland302@aliyun.com

S642.1; S147

A

1005-9121[2016]07-0073-05

*資助項目：中日合作項目