滴灌減量施肥對設施黃瓜生長發育、產量及品質的影響

李傳哲 馬洪波 楊蘇 許仙菊 張永春

摘要：為了探討滴灌條件下不同施肥處理對黃瓜生長發育、產量及品質的影響，以當地施肥量為參考，開展溫室大棚滴灌施肥試驗，設計9個肥料處理，分別為對照（滴灌不施肥，CK1）、常規畦灌施肥（CK2）、滴灌平衡施肥（NPK）、缺氮（PK）處理、缺磷（NK）處理、缺鉀（NP）處理、滴灌施肥減量（-N20%、-P20%、-NP20%）處理。試驗結果表明，（1）在肥料等量情況下，CK2處理的黃瓜產量比NPK處理增加6.7%，生物量和黃瓜品質高于NPK處理。（2）在滴灌缺素（PK、NK、PK）處理之間，黃瓜前期長勢無顯著性差異，缺氮處理黃瓜生物量、產量和品質最佳;（3）在肥料減施處理之間，-NP20%、-N20%、-P20%與NPK處理相比黃瓜分別增產15.19%、10.95%、1.79%;-NP20%黃瓜品質也顯著高于其他處理。最后結合產投比，綜合分析表明在各施肥處理中，以-NP20%（滴灌氮磷各減20%）處理效果更佳，研究結果可為該地區大棚蔬菜滴灌條件下合理施肥和區域減肥增效技術實施提供參考依據。

關鍵詞：黃瓜;滴灌施肥;減肥增效;產量;品質;生長發育

中圖分類號： S642.206;S642.207

文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2019）15-0170-05

黃瓜是我國大部分地區設施栽培的主要蔬菜，屬根敏感性作物，對養分和土壤環境要求較為嚴格[1]。一些研究表明，在實際生產過程中人們為追求高產和較高的經濟效益，仍沿襲肥高產量高的傳統經驗[2]，導致產量雖然有所增加，品質卻不斷下降，并且過量氮肥加劇了氮的損失，造成資源的浪費和農業生產成本的增加，對環境質量也構成了威脅。

肥料是影響黃瓜產量的重要因素，而黃瓜產量和品質的形成，依賴于生物量的累積以及分配過程，植株生長前期的狀況以及生物量分配格局的調節是植株生長的關鍵過程，該過程受到多種資源供給脅迫的影響[3]，據報道，在多種糧食作物和經濟作物中，滴灌施肥具有增產、提高肥料利用率和保護生態環境的作用[4]。這項技術在西北干旱半干旱地區以及設施蔬菜大棚中應用較為廣泛，在滴灌條件下，水肥精準施在作物根際附近，能夠減少肥料的揮發、淋失。畦灌施肥是將肥料沖施到土壤當中，入畦流量、土壤入滲性能、微地形和坡度等都是影響畦灌施肥系統性能的重要技術要素，并且有些大水沖肥式的畦灌施肥會導致土樣養分不均，尤其設施蔬菜植株之間間隔較大，生產周期較短，導致很多養分并不能被植物所吸收利用，實際上這部分殘留的肥料對作物仍是有效的，這也是導致肥料利用率較低的另一個重要原因[5-6]。在常熟部分地區調查發現，當地部分農戶在設施蔬菜生產過程中即使應用滴灌技術，但并沒有達到理想的增產效果，土壤酸化、土壤養分濃度過高，蔬菜硝酸鹽含量高、品質變差等問題依然突出。

目前，關于各種肥料對黃瓜產量、品質的影響研究很多，但這些研究多集中在常規施肥以及不同水肥耦合效應對黃瓜產量、品質的影響，對多種施肥措施以及多種指標的研究尚不足，并且有些不能很好地解決實際生產過程中出現的問題，尤其在滴灌條件下，不同施肥措施以及減量施肥措施與實踐結合鮮有報道。本研究采用灌溉施肥技術，通過研究不同施肥減施處理對溫室黃瓜生長、產量和品質的影響，找出實際生產中的問題，探索并提出解決方法，以期為我國設施蔬菜水肥一體化科學應用和推廣提供理論依據和數據參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗區位于江蘇省常熟市，地處長江下游，亞熱帶季風氣候，年平均氣溫15.4 ℃;年均降水量1 054 mm。土壤質地為潮土，土壤基本理化性質為0～20 cm耕作層土壤pH值747、堿解氮含量98.20 mg/kg、有效磷含量50.77 mg/kg、速效鉀含量102.00 mg/kg、有機質含量1.95%。其中供試肥料：硫酸鉀型45%三元復合肥、尿素（N含量46%）、磷酸二銨（N含量18%、P2O5含量46%）、硫酸鉀（K2O含量50%）、磷酸二氫鉀（P2O5含量52%、K2O含量34%）。黃瓜品種為津優1號，由天津市黃瓜研究所選育。

1.2 試驗設計

大棚試驗于2015年8月至2016年2月進行。棚齡為10年，試驗共設9個施肥處理，施肥量基于當地的畦灌施肥情況，各個處理的施肥量見表1所示，表中施肥量為基肥與后期追肥總量。每個處理重復3次。采用比例施肥泵進行滴灌施肥。施肥分5個時期進行：黃瓜移栽前進行基施，占整個生育期施肥量的40%;開始掛果開花后進行第1次追肥;以后每半個月進行1次追肥，具體施肥次數也可根據黃瓜生長情況進行調整。基肥一次性施入，追肥除CK2外，均在滴灌條件下進行，本研究中肥料減施20%為全生育量肥料減少20%，基肥與追肥同時減量20%，土壤含水量保持在60%～70%。

試驗小區采用當地典型的溝壟覆膜方式，常規畦灌處理除外，種植壟寬180 cm，高15 cm，長42 m，面積76 m2，壟頂做成平頂，每小區1壟，每壟種植2行黃瓜，壟間距60 cm。總共設置8壟隨機排列，為了便于管理，每壟平均三等分，即為3個重復，面積為25 m2。常規畦灌施肥按照當地習慣，種植模式與其他施肥處理一致，其他管理措施按當地農民習慣，為消除小區之間水肥相互影響，不同小區之間用厚塑料布埋入 1 m 深土層，進行隔離處理。

黃瓜種植時間為8月中旬，8月底進行黃瓜移栽，移栽前需要對水肥一體化管道提前進行鋪設，管道材質為塑膠管道，分管道為滴灌專用管道，兩分管道之間距離為60 cm，鋪設完成后覆蓋薄膜，除常規畦灌施肥處理外，在每個大區安裝1臺比例施肥泵。黃瓜苗在2～3葉時移栽，移栽時，黃瓜株距 45 cm，行距80 cm，每畦種植2行，在試驗示范過程中設置不施肥的空白處理、常規的畦灌處理，并隨時根據作物的生長狀況，調節灌水施肥的量和時機。黃瓜整個生育期可達4～5個月。

1.3 采樣與分析

在黃瓜移栽30 d（伸蔓期）和移栽50 d（坐果期）測黃瓜株高、莖粗和最大葉面寬，選擇每壟長勢一致的6株植株做標記并進行測定。株高和最大葉面寬用直尺測量，莖粗用游標卡尺測量，測定干物質時為破壞性取樣，包括地下、地上2個部分。測定干物質之前，先稱質量并把部分鮮樣放入烘箱105 ℃殺青0.5 h，后調恒溫75 ℃烘至恒量，稱質量[7]。對整個生育期各個處理黃瓜產量進行累計測產。在盛瓜期測定黃瓜果實中的硝酸鹽、維生素C及可溶性總糖含量，其中硝酸鹽和維生素C含量均采用紫外分光光度計法，可溶性蛋白質含量采用考馬斯亮藍法[8]。黃瓜植株全氮含量測定采用凱氏定氮法、全磷含量測定采用鉬銻抗吸光光度法、全鉀含量測定采用火焰光度計法[9-11]。土壤含水率用SK-100土壤水分測試儀監測。

1.4 數據處理

采用Excel 2007進行數據處理，Origin 8軟件進行繪圖，并使用SPSS 22.0統計分析軟件進行方差分析，采用Duncans新復極差法進行多重比較（α=0.05）。

2 結果與分析

2.1 滴灌施肥對黃瓜生長前期株高的影響

由圖1可知，隨著植株的生長，各施肥處理黃瓜的株高都在增加，不施肥處理黃瓜長勢最差，CK2與NPK處理之間黃瓜株高無顯著性差異，滴灌缺素（PK、NK、NP）處理之間黃瓜株高相對一致，處理之間無顯著性差異，在肥料減施（NPK、-N20%、-P20%、-NP20%）處理之間，黃瓜株高排序為

-NP20% 處理>-N20%處理>-P20%處理>NPK處理，其中-NP20%處理與其他施肥處理相比長勢最好，NPK處理黃瓜長勢最差。

2.2 滴灌施肥對黃瓜生長前期莖粗和最大葉面寬的影響

由圖2結果發現，黃瓜移栽30 d后，空白處理黃瓜莖的粗度最大達到0.43 cm，比NPK處理高44.3%;在等量施肥條件下黃瓜莖粗CK2處理>NPK處理，在滴灌缺素處理中PK處理黃瓜莖粗高于其他處理;在肥料減施（NPK、-N20%、-P20%、-NP20%）條件下，黃瓜莖粗大小依次為 -NP20% 處理>-N20%處理>-P20%處理>NPK處理，其中-NP20%處理的黃瓜莖的粗度最大，NPK處理的黃瓜莖最細。

圖3是在黃瓜移栽50 d即在黃瓜坐果期對黃瓜最大葉面寬進行測量，結果顯示，在肥料等施情況下，CK2處理與NPK處理黃瓜葉面寬長勢一致，無顯著性差異;滴灌缺素處理也無顯著性差異;在肥料減施（NPK、-N20%、-P20%、-NP20%）處理之間，-NP20%處理黃瓜葉面寬最大，其次是-N20%處理，NPK處理葉面寬最小，-NP20%處理比NPK處理顯著高出48.1%。

2.3 滴灌施肥對黃瓜生長前期生物量的影響

由表2可知，在肥料等量情況下，黃瓜地上部生物量和地下部生物量均是CK2處理>NPK處理，且地下部生物量二者之間存在顯著性差異;在滴灌缺素處理之間，PK處理無論是地上部還是地下部生物量是最高的;肥料減施（NPK、-N20%、-P20%、-NP20%）處理下，黃瓜地上部和地下部生物量都表現為-NP20%處理>-N20%處理>-P20% 處理>NPK處理，其中-NP20%處理比NPK處理地上部生物

2.4 滴灌施肥對黃瓜產量的影響

由圖4可知，在肥料等量情況下，NPK處理與CK2處理相比黃瓜產量存在差異但不顯著，CK2處理的黃瓜產量比NPK處理高6.7%。CK1處理的黃瓜產量顯著低于其他施肥處理。滴灌缺素（PK、NK、NP）處理之間黃瓜產量存在差異，但不顯著，以PK處理黃瓜產量最高，滴灌缺素3個處理的黃瓜產量都顯著高于CK1處理;在肥料減施（NPK、-N20%、-P20%、-NP20%）處理中黃瓜產量的大小依次為-NP20%處理>-N20%處理>-P20%處理>NPK處理，-NP20%、-N20%、-P20%處理與NPK處理相比黃瓜分別增產1519%、10.95%、1.79%，可見 -NP20% 處理黃瓜的產量最高，這可以說明滴灌施肥條件下通過減少肥料的施用同樣可以達到增產的目的。通過對黃瓜產量的統計，結果顯示 -NP20% 處理比NPK處理顯著增產15%以上。從試驗處理CK1、PK、NPK、-N20%來看，不施氮肥或者氮肥施入過多都不利于黃瓜的產量，當施肥達到一定程度時，繼續提高施肥量，黃瓜的產量反而呈現下降的趨勢。

2.5 滴灌施肥對黃瓜品質的影響

從表3可以看出，空白處理CK1的黃瓜硝酸鹽含量最低，從處理（CK1、PK、-N20%、NPK）可以看出，硝酸鹽含量呈上升趨勢，NPK處理的維生素C含量低于其他施肥處理。不施肥可使黃瓜可溶性蛋白含量顯著下降，但對可溶性總糖含量影響較小。在相同施肥條件下，NPK處理的黃瓜硝酸鹽含量比CK2顯著高出19.9%，維生素C含量比CK2顯著低22.7%，可溶性蛋白含量顯著低于CK2（P<0.05）。在肥料減施（NPK、-N20%、-P20%、-NP20%）處理中黃瓜硝酸鹽含量的大小順序為NPK處理>-P20%處理>-N20%處理>-NP20%處理，其中 -NP20% 比NPK處理的黃瓜硝酸鹽含量顯著低34.3%。在肥料減施處理中，-NP20%處理的維生素C含量、可溶性糖含量和蛋白質含量均最高，NPK處理的均最低，其中-NP20%處理維生素C含量比NPK處理顯著高出58.8%。

2.6 經濟效益分析

以空白處理（CK1）、常規畦灌施肥（CK2）、-NP20%處理3個處理為例，從投入方面來說，空白處理的成本投入最少，節省了肥料和施肥用工的資金投入，-NP20%處理因在滴灌條件下進行，在投入方面增加了電費和設備的投入，但節省了肥料的投入，常規施肥所用的肥料為硫酸鉀型復合肥，價格為4 400元/t，而水肥一體化施用的肥料為尿素、磷酸二銨、硫酸鉀和微量元素葉面肥料，肥料節省了2 700元/hm2。水肥一體化中的比例施肥器價格在400～1 400元不等，以色列泰豐（TEFEN）比例施肥器價格在1 400元左右，價格昂貴，但施肥精確。滴灌施肥帶每100 m是50元，價格相對低廉，可使用3～5年[12-13]。水源來自當地低壓水管自來水。表4是一季黃瓜的凈產值，從長遠來看滴灌施肥的經濟效益顯著高于常規施肥。

3 討論

本研究是在前人研究與當地施肥量狀況基礎上，結合黃瓜實際生產過程中出現的問題和滴灌施肥肥料利用率高的特點，以黃瓜前期生長狀況、產量、品質以及產投比入手，對滴灌施肥技術參數進行評價，探索得出滴灌施肥減量20%的可行性。

本試驗結果表明，在設施大棚滴灌缺素（PK、NK、NP）處理中，氮磷鉀缺乏對黃瓜生長前期的性狀與NPK相比總體無顯著性差異，并對黃瓜地上部生物量和地下部生物量影響也較小，根據黃瓜養分需求規律，黃瓜在生長前期對氮磷的需求較低，鉀較高[14-15]，結合黃瓜種植前的土壤養分含量，本試驗施用的基肥占到總施肥量的60%，綜合可以說明由于土壤本身養分含量較高，黃瓜前期的養分供應充足所致。在肥料等量條件下，NPK處理相比CK2處理黃瓜的長勢較差，但 -NP20% 處理和-N20%處理的黃瓜長勢要好于NPK處理，從肥料種類和用量得出，常規畦灌施肥的肥料為復合肥，肥效能夠緩慢釋放，但滴灌施用的肥料為速效肥料，肥效迅速集中釋放可導致土壤養分濃度過高從而抑制黃瓜對養分和水分的吸收[16]。通過減少肥料追施量，可以避免黃瓜根際養分濃度過高，對其生長的不利影響。

通過各個處理的產量分析比較，結果表明，依據當地習慣施肥量，CK2處理比NPK處理黃瓜產量高，這與部分調查農戶的黃瓜種植結果一致。常規畦灌施肥處理無論株高、葉面寬、莖粗以及生物量都高于NPK處理，這些條件都是影響黃瓜產量的重要因素，株高反映黃瓜的生長速度，葉面寬直接影響黃瓜的光合作用，黃瓜累積干物質量的90%～95%都是通過葉片的光合作用合成的，莖粗和生物量是反映植株是否健壯的關鍵指標，較高的生長質量，才能為黃瓜高產打下基礎[17-20]。CK1處理的黃瓜與其他施肥處理相比產量最低，說明在本試驗較高的土壤養分條件下，肥料施用的必要性，CK1處理的黃瓜前期生長狀況較好，后期由于黃瓜結果需要大量的氮肥和磷肥，但土壤養分供應不足，從而不利于黃瓜產量的提高;滴灌缺素3個處理黃瓜產量都比CK1處理高，表明在滴灌條件下，增施氮磷鉀中的任何一種養分均能提高黃瓜產量，PK處理的黃瓜產量高于其他2個處理，從前期的生長狀況來看，PK處理長勢好于其他2個處理[21]。NP處理黃瓜產量最差，根據黃瓜養分需求規律，黃瓜整個生育期，對鉀肥需求最大，研究表明每生產1 000 kg黃瓜需要K2O 3.6～4.4 kg[22]，所以鉀肥供應不足，對黃瓜產量影響較大。

在肥料減施處理之間，-NP20%處理對黃瓜增產效果最為顯著，其次為-N20%處理黃瓜產量，這與前期長勢狀況一致。前期長勢較好，后期產量越高，并且后期追肥減量20%處理，可以避免土壤養分濃度過高，對黃瓜根際養分和水分吸收的影響。與-N20%相比，-P20%處理與滴灌NPK處理相比增產效果不大，其他的一些報道也表明，磷肥減量10%～20%未顯著降低設施大棚的黃瓜產量，這與土壤本身養分含量較高，以及磷肥的過量施用有關[23-24]。-NP20%是否是本試驗的最佳施肥量有待進一步探索研究，但可以肯定的是-NP20%處理相較于NPK處理，能夠顯著增加黃瓜產量，增產15%以上，這和于舜章等研究得出的水肥一體化技術條件下施肥低于常規施肥條件，仍然能夠增加產量的結論[25]類似。

在黃瓜盛果期，測定其品質指標，從PK、-N20%、NPK處理硝酸鹽含量依次升高，說明黃瓜硝酸鹽含量與施氮量有關，施氮量的多少直接影響著黃瓜硝酸鹽含量。在各處理中NPK硝酸鹽的含量最高，為276.3 mg/kg，CK2處理與NPK處理相比黃瓜整體品質更佳。在肥料減施處理（NPK、-N20%、-P20%、-NP20%）中，-NP20%處理硝酸鹽的含量顯著低于NPK，-NP20% 處理不僅在維生素C和可溶性蛋白含量方面表現優異，而且能使黃瓜有較高的可溶性糖含量，從而保證了黃瓜產生最佳的口感[26]。說明合理科學的滴灌施肥技術相較于NPK處理能夠顯著改善黃瓜的品質。

4 結論

即使在土壤本身養分含量較高的條件下，不施肥或不施氮磷鉀中任何一種養分雖然對黃瓜生長前期長勢影響較小，但最終對黃瓜的產量、品質影響較大，不利于黃瓜增產和品質提高。

依據當地常規畦灌施肥用量，運用滴灌施肥技術，可導致土壤肥料集中快速釋放，從而導致土壤養分濃度過高，反而不利于黃瓜的生長和產量、品質的提高，出現應用滴灌施肥條件下產量下降，品質變差的問題。

在當地常規畦灌施肥量的基礎上，應用滴灌施肥技術，施肥減氮20%和氮磷各減20%更有利于黃瓜的生長和產量的提高。并且產量高于當地的常規畦灌施肥，品質也相較于常規畦灌施肥有所改善。-P20%處理的黃瓜相較于NPK處理產量和品質并沒有降低，也可為當地適當減少磷肥的用量作為參考。推薦施肥量為養分投入總量N含量270 kg/hm2+P2O5含量180 kg/hm2+K2O含量225 kg/hm2，其中基肥占60%，追肥占40%。本研究也可為更科學的滴灌施肥技術推廣提供理論依據。

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