減水減肥對(duì)溫室西葫蘆產(chǎn)量及土壤養(yǎng)分的影響

霍 晨，李麗君，鄒慧芳，馬琳杰，霍曉蘭，劉 平，惠 薇

（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，山西省土壤環(huán)境與養(yǎng)分資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西太原030031）

設(shè)施農(nóng)業(yè)是隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)調(diào)整與進(jìn)步而發(fā)展的新型產(chǎn)業(yè)，是傳統(tǒng)型農(nóng)業(yè)向提升效率的集約型農(nóng)業(yè)邁步而必然展開(kāi)的有效方式，也是最具有前途的現(xiàn)代化新農(nóng)業(yè)之一。我國(guó)的日光溫室發(fā)展很迅速，已占溫室總面積的60%以上[1]。山西省日光溫室蔬菜生產(chǎn)自1995 年開(kāi)始進(jìn)入快速發(fā)展階段，2004 年調(diào)查結(jié)果表明，晉南以果菜類(lèi)為主，晉中和晉北以葉菜類(lèi)蔬菜為主，但盲目增施農(nóng)藥化肥等問(wèn)題逐漸暴露出來(lái)[2-3]。焦曉燕等[4]對(duì)晉中南部栽培年限長(zhǎng)達(dá)1～15 a 的超過(guò)160 個(gè)日光節(jié)能溫室的施肥狀況進(jìn)行調(diào)查研究后發(fā)現(xiàn)，山西省日光節(jié)能溫室的施肥量遠(yuǎn)超蔬菜需肥量，其中，施磷量幾乎是蔬菜磷吸收量的5～10 倍，農(nóng)民習(xí)慣施用養(yǎng)分比例不合理且底肥比例過(guò)高，導(dǎo)致肥料向土壤中淋洗和極大的浪費(fèi)。研究人員對(duì)山西設(shè)施菜田的土壤養(yǎng)分情況調(diào)查研究表明，設(shè)施菜田土壤氮磷含量比露地菜田分別增加10.0%和24.6%，鉀含量均較普通農(nóng)田土壤也顯著增加，其中，硝態(tài)氮在土壤剖面有很明顯的淋溶作用發(fā)生，肥料的過(guò)量施用導(dǎo)致了土壤鹽分累積，并且造成肥料的利用率下降和潛在的土壤酸化[5-7]。過(guò)量施肥會(huì)造成蔬菜對(duì)于養(yǎng)分的吸收問(wèn)題，而且可能使產(chǎn)量降低及植株的抗病性有所降低[8]。加上大棚的特殊理化的條件，病蟲(chóng)害增加幾乎是必然的，而病蟲(chóng)害增加又會(huì)導(dǎo)致農(nóng)藥用量的增加[9]。為保證蔬菜的正常生長(zhǎng)發(fā)育并減少農(nóng)業(yè)環(huán)境污染，探索最佳水肥管理方式是必要的一步。

生物炭是一種簡(jiǎn)單獲取的有機(jī)物料，成本低且可再生，被譽(yù)為“黑色黃金”[10]。研究發(fā)現(xiàn)，生物炭或生物炭肥料的施用可以減少土壤氮淋溶損失，提高肥料利用率，減少肥料的無(wú)效投入，對(duì)增加耕層土壤肥力有顯著影響[11-12]，有利于增加土壤養(yǎng)分，是一種良好的土壤改良劑[13]。

本試驗(yàn)通過(guò)在溫室中比較農(nóng)民習(xí)慣施肥灌溉條件與試驗(yàn)條件的差異，探究減少水肥及增施生物炭對(duì)溫室西葫蘆產(chǎn)量、養(yǎng)分含量及土壤質(zhì)量等的影響，旨在為設(shè)施生產(chǎn)提高水肥利用效率并減少環(huán)境污染提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試西葫蘆品種為寒秀168，購(gòu)買(mǎi)于太谷團(tuán)廠村苗廠。

1.2 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)在山西省晉中市太谷縣胡村鎮(zhèn)設(shè)施蔬菜大棚進(jìn)行。試驗(yàn)地經(jīng)緯度為112°64′E，37°54′N(xiāo)，年均溫度9.8 ℃，海拔高度約為783 m，年降水量為462.9 mm 左右，主要降雨期在每年7—9 月。試驗(yàn)前土壤基本理化性質(zhì)列于表1。

表1 試驗(yàn)地土壤理化性質(zhì)

1.3 試驗(yàn)方法

表2 田間試驗(yàn)設(shè)計(jì) kg/hm2

試驗(yàn)用西葫蘆于2017 年11 月5 日定植，2018 年5 月7 日拉蔓。西葫蘆在生長(zhǎng)期間壟面覆蓋地膜，基肥采用撒施方法，追肥沖施，用水表控制灌水量。各試驗(yàn)小區(qū)均以羊糞有機(jī)肥為底肥，用量為242.11 m3/hm2。以施肥量、灌溉量、添加生物炭與否的3 個(gè)因素進(jìn)行田間隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，施肥設(shè)常規(guī)施肥量（F1）與80%常規(guī)施肥量（F2），灌溉量設(shè)常規(guī)灌溉量（大水漫灌，W1）與80%常規(guī)灌溉量（膜下滴灌，W2）。試驗(yàn)共設(shè)5 個(gè)處理（表2）。通過(guò)水表控制灌溉水量，灌溉分18 次進(jìn)行。各處理設(shè)3 次重復(fù)，共有15 個(gè)小區(qū)，小區(qū)之間設(shè)隔離帶，各小區(qū)隨機(jī)排列。每個(gè)小區(qū)的面積為31.5 m2，定植50 株，即15 873 株/hm2。試驗(yàn)各施肥處理的N、P2O5、K2O 用量如表2所示。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.4.1 樣品采集 在上季蔬菜拉蔓后及本季蔬菜拉蔓后取0～60 cm 土樣，低溫保存。西葫蘆盛果期每10 d 采西葫蘆樣，每次采集后烘干，共采集3 次，混為1 個(gè)樣品。拉蔓時(shí)，分地上部、地下部采集植株樣品。

1.4.2 植物養(yǎng)分測(cè)定 植物樣品西葫蘆、莖葉、根部在烘箱于105 ℃下高溫殺青30 min，在80 ℃下烘干至質(zhì)量不變，記錄干質(zhì)量，并計(jì)算含水率。

西葫蘆及植株的養(yǎng)分測(cè)定方法：將植物樣品粉碎過(guò)0.5 mm 篩，采用H2SO4-H2O2消煮法測(cè)定氮磷鉀，其中，全氮測(cè)定采用半微量凱氏法，全磷測(cè)定采用釩鉬黃法，全鉀測(cè)定采用火焰光度法。

1.4.3 土樣測(cè)定 pH 值采用pH 計(jì)測(cè)定；硝態(tài)氮、銨態(tài)氮采用流動(dòng)分析儀測(cè)定；有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀外加熱法測(cè)定；有效磷采用鉬銻抗比色法測(cè)定；速效鉀采用火焰光度法測(cè)定[14]。

1.5 數(shù)據(jù)處理

本試驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理及繪圖等采用Excel 2007軟件進(jìn)行，方差分析等采用SPSS 24.0 進(jìn)行。

式中，IWP 為灌溉水生產(chǎn)率（kg/m3）；Y 為西葫蘆產(chǎn)量（kg）；I 為西葫蘆全生育期灌水量（m3）；PFPN為氮肥偏生產(chǎn)力（kg/kg）；N 為施入純氮量（kg/hm2）；PFPP為磷肥偏生產(chǎn)力PFPP（kg/kg）；P 為P2O5施磷量（kg/hm2）；PFPK為鉀肥偏生產(chǎn)力（kg/kg）；K 為K2O 施鉀量（kg/hm2）。

2 結(jié)果與分析

2.1 施肥灌溉及生物炭施用對(duì)西葫蘆產(chǎn)量、灌溉水生產(chǎn)率及肥料偏生產(chǎn)力的影響

2.1.1 施肥灌溉及生物炭施用對(duì)西葫蘆產(chǎn)量的影響 從表3 可以看出，常規(guī)水肥處理（T1）產(chǎn)量達(dá)到105 185 kg/hm2；與常規(guī)水肥處理（T1）相比，80%肥＋常規(guī)灌溉（T2）、80%水＋常規(guī)施肥（T3）、常規(guī)水肥＋生物炭（T4）、80%水＋80%肥＋生物炭（T5）處理的西葫蘆產(chǎn)量均有所減少，分別減少0.86%、1.94%、1.31%、0.63%，但各處理間差異不顯著。常規(guī)灌溉漫灌條件下，T1＞T2＞T4，即減量施肥＜常規(guī)施肥，但各處理間差異不顯著；滴灌條件下，T5＞T3，即減量施肥＞常規(guī)施肥，但2 個(gè)處理之間的差異不顯著，表明施肥量與西葫蘆的產(chǎn)量并無(wú)顯著性相關(guān)關(guān)系。在常規(guī)施肥條件下，T1＞T4＞T3，即滴灌產(chǎn)量＜漫灌產(chǎn)量，但各處理間差異不顯著；減量施肥條件下，T5＞T2，即滴灌產(chǎn)量＞漫灌產(chǎn)量，但各處理間差異不顯著，表明西葫蘆產(chǎn)量與灌溉量無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系。常規(guī)水肥對(duì)照中，T1＞T4，即施加生物炭產(chǎn)量＜不施生物炭產(chǎn)量，但二者之間的差異不顯著；施加生物炭對(duì)照組中，T5＞T4，即減肥減水處理產(chǎn)量＞常規(guī)水肥處理產(chǎn)量，且差異不顯著，表明生物炭的施用與否與西葫蘆產(chǎn)量也無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系。

表3 各處理西葫蘆的產(chǎn)量、灌溉生產(chǎn)率、肥料偏生產(chǎn)力比較

2.1.2 施肥灌溉及生物炭施用對(duì)西葫蘆灌溉水生產(chǎn)率的影響 從表3 可以看出，對(duì)于西葫蘆灌溉水生產(chǎn)率，T5＞T3＞T1＞T2＞T4，T2、T4 處理較T1 處理分別減少1.74%、2.30%；T3、T5 處理較T1 處理分別增加12.98%、14.50%。T3、T5 處理與T1、T2、T4處理間差異顯著（P＜0.05）。常規(guī)灌溉漫灌條件下，T1＞T2＞T4，即常規(guī)施肥＞減量施肥，但各處理間差異不顯著；滴灌條件下，T5＞T3，即減量施肥＞常規(guī)施肥，但2 個(gè)處理之間的差異不顯著，表明西葫蘆灌溉生產(chǎn)率與施肥量無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系。在常規(guī)施肥條件下，T3＞T1＞T4，即滴灌＞漫灌，且差異顯著（P＜0.05）；減量施肥條件下，T5＞T2，即滴灌＞漫灌，差異顯著（P＜0.05），表明西葫蘆灌溉生產(chǎn)率與灌溉量有顯著相關(guān)關(guān)系。常規(guī)水肥對(duì)照中，T1＞T4，即不添加生物炭處理＞添加生物炭處理，但差異不顯著；施加生物炭對(duì)照組中，T5＞T4，即減肥減水處理＞常規(guī)水肥處理，且差異顯著（P＜0.05），表明西葫蘆灌溉生產(chǎn)率與添加生物炭與否無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系。

2.1.3 施肥灌溉及生物炭施用對(duì)西葫蘆氮磷鉀肥料偏生產(chǎn)力的影響 由表3 可知，對(duì)于西葫蘆氮肥偏生產(chǎn)力，T5＞T2＞T1＞T4＞T3，T3、T4 處理較T1處理分別減少1.94%、1.31%；T2、T5 處理較T1 處理分別增加23.93%、24.21%。T2、T5 處理與T1、T3、T4 處理間差異顯著（P＜0.05）。常規(guī)灌溉漫灌條件下，T2＞T1＞T4，即減量施肥＞常規(guī)施肥，且差異顯著（P＜0.05）；滴灌條件下，T5＞T3，即減量施肥＞常規(guī)施肥，且差異顯著（P＜0.05），表明西葫蘆氮肥偏生產(chǎn)力與施肥量有顯著相關(guān)關(guān)系。在常規(guī)施肥條件下，T1＞T4＞T3，即漫灌＞滴灌，但差異不顯著；減量施肥條件下，T5＞T2，即滴灌＞漫灌，但差異不顯著，表明西葫蘆氮肥偏生產(chǎn)力與灌溉量無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系。常規(guī)水肥對(duì)照中，T1＞T4，即添加生物炭處理＞不添加生物炭處理，差異不顯著；施加生物炭對(duì)照組中，T5＞T4，即減肥減水處理＞常規(guī)水肥處理，且差異顯著（P＜0.05），表明西葫蘆氮肥偏生產(chǎn)力與添加生物炭與否無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系。

對(duì)于西葫蘆磷肥偏生產(chǎn)力，T5＞T2＞T1＞T4＞T3，T3、T4 處理較T1 處理分別減少1.94%、1.31%；T2、T5 處理較T1 處理分別增加23.93%、24.22%。T2、T5 處理與T1、T3、T4 處理間差異顯著（P＜0.05）。在常規(guī)灌溉漫灌條件下，T2＞T1＞T4，差異顯著（P＜0.05）；滴灌條件下，T5＞T3，即減量施肥＞常規(guī)施肥，差異顯著（P＜0.05），表明西葫蘆磷肥偏生產(chǎn)力與施肥量有顯著相關(guān)關(guān)系。在常規(guī)施肥條件下，T1＞T4＞T3，即漫灌＞滴灌，但差異不顯著；減量施肥條件下，T5＞T2，即滴灌＞漫灌，差異也不顯著，表明西葫蘆磷肥偏生產(chǎn)力與灌溉量無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系。常規(guī)水肥對(duì)照中，T1＞T4，即不添加生物炭處理＞添加生物炭處理，且差異不顯著；施加生物炭對(duì)照組中，T5＞T4，即減肥減水處理＞常規(guī)水肥處理，且差異顯著（P＜0.05），表明西葫蘆磷肥偏生產(chǎn)力與添加生物炭與否無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系。

對(duì)于西葫蘆鉀肥偏生產(chǎn)力，T5＞T2＞T1＞T4＞T3，T3、T4 處理較T1 處理分別減少1.93%、1.30%；T2、T5 處理較T1 處理分別增加23.94%、24.22%。T2、T5 處理與T1、T3、T4 處理間差異顯著（P＜0.05）。在常規(guī)灌溉漫灌條件下，T2＞T1＞T4，且差異顯著（P＜0.05）；滴灌條件下，T5＞T3，即減量施肥處理＞常規(guī)施肥處理，且差異顯著（P＜0.05），表明西葫蘆鉀肥偏生產(chǎn)力與施肥量有顯著相關(guān)關(guān)系。在常規(guī)施肥條件下，T1＞T4＞T3，即漫灌＞滴灌，但差異不顯著；減量施肥條件下，T5＞T2，即滴灌＞漫灌，但差異不顯著，表明西葫蘆鉀肥偏生產(chǎn)力與灌溉量無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系。常規(guī)水肥對(duì)照中，T1＞T4，即不添加生物炭處理＞添加生物炭處理，但差異不顯著；施加生物炭對(duì)照組中，T5＞T4，即減肥減水處理＞常規(guī)水肥處理，且差異顯著（P＜0.05），表明西葫蘆鉀肥偏生產(chǎn)力與添加生物炭與否無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系。

2.2 施肥灌溉及生物碳施用對(duì)西葫蘆地上部、地下部生物量的影響

從表4 可以看出，對(duì)于西葫蘆地上部生物量，T4＞T2＞T5＞T3＞T1，T2、T3、T4、T5 處理較T1 處理分別增加6.66%、2.06%、24.19%、6.01%，但各處理間差異不顯著。常規(guī)灌溉漫灌條件下，T4＞T2＞T1，即減量施肥生物量＞常規(guī)施肥生物量，差異不顯著；滴灌條件下，T5＞T3，即減量施肥生物量＞常規(guī)施肥生物量，差異不顯著，表明西葫蘆地上部生物量與施肥量無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系。在常規(guī)施肥條件下，T4＞T3＞T1，即漫灌生物量＞滴灌生物量，差異不顯著；減量施肥條件下，T2＞T5，即漫灌生物量＞滴灌生物量，差異不顯著，表明西葫蘆地上部生物量與灌溉量無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系。常規(guī)水肥對(duì)照中，T4＞T1，即添加生物炭處理的生物量＞不添加生物炭處理的生物量，差異不顯著；施加生物炭對(duì)照組中，T4＞T5，即常規(guī)水肥處理生物量＞減肥減水處理生物量，差異不顯著，表明西葫蘆地上部生物量與添加生物炭與否無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系。

表4 各處理西葫蘆地上部、地下部生物量比較

對(duì)于西葫蘆地下部生物量，T2＞T3＞T1＞T4＞T5，T4、T5 處理較T1 處理分別減少0.79%、2.68%；T2、T3 處理較T1 處理分別增加10.46%、2.66%，各處理間差異不顯著。常規(guī)灌溉漫灌條件下，T2＞T1＞T4，即減量施肥生物量＞常規(guī)施肥生物量，差異不顯著；滴灌條件下，T3＞T5，即常規(guī)施肥生物量＞減量施肥生物量，差異不顯著，表明西葫蘆地下部生物量與施肥量無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系。在常規(guī)施肥條件下，T3＞T1＞T4，即漫灌生物量＞滴灌生物量，差異不顯著；減量施肥條件下，T2＞T5，即漫灌生物量＞滴灌生物量，差異不顯著，表明西葫蘆地下部生物量與灌溉量無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系。常規(guī)水肥對(duì)照中，T1＞T4，即不添加生物炭處理的生物量＞添加生物炭處理的生物量，差異不顯著；施加生物炭對(duì)照組中，T4＞T5，即常規(guī)水肥處理生物量＞減肥減水處理生物量，差異不顯著，表明西葫蘆地下部生物量與添加生物炭與否無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系。

2.3 施肥灌溉及生物碳施用對(duì)西葫蘆不同部位養(yǎng)分含量的影響

從圖1 可以看出，漫灌條件下，僅西葫蘆T1、T2、T4 處理間全氮含量差異顯著（P＜0.05），即常規(guī)施肥與減量施肥差異顯著，T1、T2、T4 處理間全氮含量差異不顯著；西葫蘆、莖葉和根部T1、T2、T4 處理間全磷含量差異均不顯著，即常規(guī)施肥與減量施肥差異不顯著；滴灌條件下，西葫蘆、莖葉和根部T3、T5 處理間全氮、全磷含量差異均不顯著，即常規(guī)施肥與減量施肥差異不顯著，表明施肥量對(duì)西葫蘆、莖葉和根部全氮、全磷含量基本無(wú)顯著影響。常規(guī)施肥條件下，西葫蘆、莖葉和根部的T1、T3、T4 處理間全氮與全磷含量差異不顯著；減量施肥條件下，西葫蘆、莖葉和根部的T2、T5 處理間全氮與全磷含量差異均不顯著，即漫灌與滴灌差異不顯著，表明灌溉量對(duì)西葫蘆、莖葉和根部全氮、全磷含量沒(méi)有顯著影響。施加生物炭對(duì)照組中，西葫蘆、莖葉和根部的T1、T4 處理間全氮與全磷含量差異不顯著，即施加生物碳與不施加生物碳差異不顯著，表明西葫蘆、莖葉和根部的全氮、全磷含量與施加生物碳無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系。

2.4 施肥灌溉及生物碳施用對(duì)土壤pH 及養(yǎng)分含量的影響

從表5 可以看出，試驗(yàn)后的表層土壤pH 值為T(mén)4＞T1＞T2＞T3＞T5，差異不顯著；土壤有機(jī)質(zhì)含量為T(mén)5＞T2＞T4＞T3＞T1，差異未達(dá)顯著水平，土壤中有機(jī)質(zhì)含量是基礎(chǔ)土樣的56.23%～178.79%；土壤銨態(tài)氮含量為T(mén)1＞T3＞T5＞T4＞T2，試驗(yàn)前后差異不顯著，土壤硝態(tài)氮含量為T(mén)3＞T1＞T2＞T5＞T4，差異也不顯著，與基礎(chǔ)土樣相比，試驗(yàn)后土樣硝態(tài)氮含量大幅減少，為試驗(yàn)前的17.75%～59.12%，0～20 cm 的硝態(tài)氮累積量減少；土壤有效磷含量為T(mén)5＞T4＞T3＞T1＞T2，差異不顯著；土壤CaCl2-P含量為T(mén)5＞T4＞T3＞T2＞T1，T3 與T5 處理間差異顯著（P＜0.05）。表明減肥減水均未造成表層土壤pH、有機(jī)質(zhì)、硝態(tài)氮、銨態(tài)氮、有效磷的顯著變化，施加生物炭使得表層土壤CaCl2-P 顯著增加。

表5 表層0～20 cm 土壤不同處理pH 值、有機(jī)質(zhì)、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮含量比較

2.4.1 施肥灌溉及生物碳施用對(duì)土壤pH 值及有機(jī)質(zhì)含量的影響 從圖2 可以看出，漫灌條件下，種植后60～120、180～200 cm 土壤T1、T2、T4 處理間差異顯著（P＜0.05），即常規(guī)施肥與減量施肥差異顯著，其余土層差異不顯著；滴灌條件下，種植后0～200 cm 土壤的T3、T5 處理間差異均不顯著，即常規(guī)施肥與減量施肥差異不顯著，表明大部分土層減量施肥對(duì)耕層pH 值無(wú)顯著影響。常規(guī)施肥條件下，種植后20～40、60～80、180～200 cm 土壤的T1、T3、T4 處理間差異顯著（P＜0.05），即漫灌與滴灌差異顯著，其余土層差異不顯著；減量施肥條件下，種植后0～200 cm 土壤的T2、T5 處理間差異均不顯著，即漫灌與滴灌差異不顯著，表明大部分土層減少灌溉量對(duì)耕層pH 值無(wú)顯著影響。施加生物炭條件下，種植后60～80、160～200 cm 土壤的T1、T4 處理間差異顯著（P＜0.05），即施加生物碳與不施加生物碳差異顯著，其余土層差異不顯著，表明大部分土層施加生物碳對(duì)耕層土壤pH 值無(wú)顯著影響。

土壤中有機(jī)質(zhì)含量是基礎(chǔ)土樣的56.23%～178.79%。采用不同灌水量、肥料用量對(duì)表土層有機(jī)質(zhì)含量影響均不顯著；種植前后土壤有機(jī)質(zhì)均基本集中在耕層。從圖3 可以看出，漫灌條件下，種植后20～60、180～200 cm 土壤的T1、T2、T4 處理間差異顯著（P＜0.05），即常規(guī)施肥與減量施肥處理間差異顯著，其余土層常規(guī)施肥與減量施肥處理間差異不顯著；滴灌條件下，0～200 cm 土壤的T3、T5處理間差異不顯著，即常規(guī)施肥與減量施肥處理間差異不顯著，表明大部分土層土壤有機(jī)質(zhì)含量與施肥量無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系。常規(guī)施肥條件下，20～60、180～200 cm 土壤的T1、T3、T4 處理間差異顯著（P＜0.05），其余土層差異不顯著；減量施肥條件下，0～200 cm 土壤的T2、T5 處理間差異不顯著，即漫灌與滴灌處理間差異不顯著，表明大部分土層土壤有機(jī)質(zhì)含量與灌溉量無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系。添加生物炭的20～60、180～200 cm 土壤的T1、T4 處理間差異顯著（P＜0.05），即施加生物碳與不施加生物碳處理間差異顯著，其余土層差異不顯著，表明大部分土層土壤有機(jī)質(zhì)含量與施加生物碳與否無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系。

2.4.2 施肥灌溉及生物碳施用對(duì)土壤表層的硝態(tài)氮累積及剖面硝態(tài)氮分布的影響 從圖4 可以看出，漫灌條件下，0～200 cm 土壤的T1、T2、T4 處理間差異不顯著；滴灌條件下，0～200 cm 土壤的T3、T5 處理間差異不顯著，即常規(guī)施肥與減量施肥差異不顯著，表明土壤硝態(tài)氮含量與施肥量無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系。常規(guī)施肥條件下，0～200 cm 土壤的T1、T3、T4 處理間差異不顯著；減量施肥條件下，0～200 cm 土壤的T2、T5 處理間差異不顯著，即漫灌與滴灌差異不顯著，表明土壤硝態(tài)氮含量與灌溉量無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系。施加生物炭條件下，0～200 cm 土壤的T1、T4 處理間差異不顯著，表明土壤硝態(tài)氮含量與施加生物碳與否無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系。種植后耕層中施加生物炭的T4、T5 處理硝態(tài)氮相對(duì)于T1 處理有所減少，說(shuō)明施加生物炭可能有助于減少土壤硝態(tài)氮在表層土壤中的積累。

2.4.3 施肥灌溉及生物碳施用對(duì)土壤表層銨態(tài)氮累積及剖面銨態(tài)氮分布的影響 從圖5 可以看出，漫灌條件下，0～200 cm 土壤的T1、T2、T4 處理間差異不顯著；滴灌條件下，0～200 cm 土壤的T3、T5處理間差異不顯著，即常規(guī)施肥與減量施肥差異不顯著，表明土壤銨態(tài)氮含量與施肥量無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系。常規(guī)施肥條件下，0～200 cm 土壤的T1、T3、T4處理間差異不顯著；減量施肥條件下，0～200 cm 土壤的T2、T5 處理間差異不顯著，即漫灌與滴灌差異不顯著，表明土壤銨態(tài)氮含量與灌溉量無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系。添加生物炭條件下，0～200 cm 土壤的T1、T4處理間差異不顯著，表明土壤銨態(tài)氮含量與施加生物碳與否無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系。

2.4.4 施肥灌溉及生物碳施用對(duì)土壤表層有效磷累積及剖面有效磷分布的影響 從圖6 可以看出，漫灌條件下，0～200 cm 土壤的T1、T2、T4 處理間差異不顯著；滴灌條件下，0～200 cm 土壤的T3、T5處理間差異不顯著，即常規(guī)施肥與減量施肥差異不顯著，表明土壤有效磷含量與施肥量無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系。常規(guī)施肥條件下，0～200 cm 土壤的T1、T3、T4處理間差異不顯著；減量施肥條件下，0～200 cm 土壤的T2、T5 處理間差異不顯著，即漫灌與滴灌差異不顯著，表明土壤有效磷含量與灌溉量無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系。施加生物炭條件下，0～200 cm 土壤的T1、T4處理間差異不顯著，表明土壤有效磷含量與施加生物碳與否無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系。

2.4.5 施肥灌溉及生物碳施用對(duì)土壤表層CaCl2-P累積及剖面CaCl2-P 分布的影響 由圖7 可知，漫灌條件下，100～120 cm 土壤的T1、T2、T4 處理間差異顯著（P＜0.05），即常規(guī)施肥與減量施肥差異顯著，其余土層差異不顯著；滴灌條件下，0～20 cm土壤的T3、T5處理間差異顯著（P＜0.05），即常規(guī)施肥與減量施肥差異顯著，其余土層差異不顯著，表明大部分土層土壤CaCl2-P 含量與施肥量無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系。常規(guī)施肥條件下，80～140 cm 土壤的T1、T3、T4 處理間差異顯著（P＜0.05），即漫灌與滴灌差異顯著，其余土層差異不顯著；減量施肥條件下，0～20 cm 土壤的T2、T5 處理間差異顯著（P＜0.05），即漫灌與滴灌差異顯著，其余土層差異不顯著，表明大部分土層土壤CaCl2-P 含量與灌溉量無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系。施加生物炭條件下，80～140cm土壤的T1、T4 處理間差異顯著（P＜0.05），其余土層差異不顯著，表明大部分土層土壤CaCl2-P 含量與施加生物碳與否無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系。

2.5 養(yǎng)分表觀平衡分析

由表6 可知，西葫蘆氮素和磷素均有較多盈余，養(yǎng)分施入量遠(yuǎn)大于輸出量，其中，T3 處理的氮素與磷素盈余量最大。漫灌條件下氮素、磷素在T1、T2、T4 處理間盈余量差異顯著（P＜0.05）；滴灌條件下，氮素、磷素在T3、T5 處理間盈余量差異顯著（P＜0.05），即常規(guī)施肥與減量施肥差異顯著，表明土壤氮素、磷素盈余量與施肥量顯著相關(guān)。常規(guī)施肥條件下，氮素、磷素在T1、T3、T4 處理間盈余量差異均不顯著；減量施肥條件下，氮素、磷素在T2、T5 處理間盈余量差異不顯著，即漫灌與滴灌差異不顯著，表明土壤氮素、磷素盈余量與灌溉量無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系。添加生物炭條件下，氮素、磷素在T1、T4 處理間盈余量差異均不顯著，表明土壤氮素、磷素盈余量與施加生物碳與否無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系。結(jié)果顯示，減肥對(duì)土壤氮素、磷素盈余量有顯著影響，而減水對(duì)土壤氮素、磷素盈余量無(wú)顯著影響，施加生物碳對(duì)土壤氮素、磷素的盈余量也均無(wú)影響。

表6 西葫蘆養(yǎng)分表觀平衡比較 kg/hm2

3 結(jié)論與討論

葫蘆的產(chǎn)量并未因施肥量以及灌水量減少而受到明顯的影響。說(shuō)明在試驗(yàn)條件下，減肥減水不會(huì)造成西葫蘆減產(chǎn)，肥、水仍可滿(mǎn)足西葫蘆生長(zhǎng)需要。這與趙亞南等[17]、徐云連等[18]研究得出的長(zhǎng)期減量化施肥，作物產(chǎn)量未明顯降低的結(jié)論一致。灌溉量相同的條件下，減量施肥處理的氮磷鉀偏生產(chǎn)力顯著高于常規(guī)處理，說(shuō)明試驗(yàn)條件下減少施肥量可以提高氮磷鉀肥料的利用效率。施肥量相同的情況下，滴灌與漫灌處理的灌溉水生產(chǎn)率有顯著差異，滴灌處理的灌溉水生產(chǎn)率顯著高于漫灌處理，說(shuō)明試驗(yàn)條件下減少灌溉量可以顯著提升灌溉水生產(chǎn)率。在試驗(yàn)設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，減肥減水提高了西葫蘆的水與肥料的利用率，表現(xiàn)為灌溉水生產(chǎn)率和肥料偏生產(chǎn)率的提高，且西葫蘆產(chǎn)量未減產(chǎn)。這與羅勤等[19-21]在當(dāng)?shù)厥┓柿炕A(chǔ)上減量施肥能有效提高肥料利用率結(jié)論相一致。

施肥量相同時(shí)，不施生物炭處理的灌溉水生產(chǎn)率、肥料偏生產(chǎn)率高于施加生物炭處理，但無(wú)顯著差異。T5 處理的西葫蘆產(chǎn)量、肥料偏生產(chǎn)力和灌溉水生產(chǎn)率最高，說(shuō)明減肥減水并施加生物炭能對(duì)西葫蘆生產(chǎn)產(chǎn)生積極影響，有利于水肥利用效率的提高。減水減肥并施加生物炭造成西葫蘆產(chǎn)量增加，可能由于生物炭是良好的土壤改良劑，并且生物炭本身具有吸持氮、磷等養(yǎng)分的能力強(qiáng)，能夠增加耕層土壤的氮磷養(yǎng)分，提高水肥利用率。這與鄭琴等[22]、冉成等[23]、劉燕妮等[24]在不同類(lèi)型土壤中施入生物炭，作物出現(xiàn)增產(chǎn)現(xiàn)象，水肥利用效率提高且土壤養(yǎng)分增加的結(jié)果相一致。

根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果可知，西葫蘆的地上、地下部生物量并未因灌溉量和施肥量的減少以及添加生物炭而受到顯著影響。相反，施加生物炭的處理有利于提高地上部生物量。

不同水肥條件下西葫蘆養(yǎng)分差異基本沒(méi)有顯著影響，可能是由于試驗(yàn)地土壤中已有的基礎(chǔ)養(yǎng)分供應(yīng)比較充足，使得不同處理對(duì)西葫蘆養(yǎng)分吸收的影響無(wú)明顯差異。與傳統(tǒng)灌溉相比，減水滴灌能夠增加西葫蘆地上部和地下部的養(yǎng)分含量，試驗(yàn)條件下差異不顯著，這與王美玲等[25]將農(nóng)民習(xí)慣灌溉量降低30%對(duì)西葫蘆植株生長(zhǎng)及產(chǎn)量沒(méi)有顯著影響的研究結(jié)果相一致。

在0～200 cm 土壤的大部分土層中，施加生物炭處理的土壤pH 值顯著高于其他處理，而耕層的土壤pH 值明顯低于20 cm 以下土層。相較于種植前各層土壤有機(jī)質(zhì)含量基本都有所增加，收獲后0～20 cm 耕層減水減肥加生物炭（T5）處理的有機(jī)質(zhì)含量最高，施加生物炭能增加表層土中有機(jī)質(zhì)含量。種植后土壤硝態(tài)氮與銨態(tài)氮表現(xiàn)出了向下淋溶并在100 cm 以下土層中積累的現(xiàn)象，常規(guī)水肥并施加生物碳（T4）處理的硝態(tài)氮淋失現(xiàn)象最輕，說(shuō)明施加生物碳可能防止土壤硝態(tài)氮向下淋溶。這與胡錦昇等[26]將化肥配施生物炭，減少了硝態(tài)氮淋溶累積，進(jìn)而提高氮素利用效率的研究結(jié)果一致。常規(guī)施肥并滴灌（T3）處理的土壤銨態(tài)氮淋失現(xiàn)象最輕。土壤中的有效磷與CaCl2-P 在試驗(yàn)前后都大部分聚集于0～40 cm 的土層中，試驗(yàn)后0～80 cm 土壤的施加生物碳處理的CaCl2-P 含量相對(duì)較高，這與宋彬等[27]在土壤改良中施加生物碳，減少了磷的淋溶損失的結(jié)論相符。減肥減水與施加生物碳對(duì)于土壤pH、有機(jī)質(zhì)、硝態(tài)氮、銨態(tài)氮、有效磷及CaCl2-P含量基本沒(méi)有顯著影響。

西葫蘆氮素和磷素均有較多盈余，出現(xiàn)養(yǎng)分盈余現(xiàn)象，養(yǎng)分施入量遠(yuǎn)大于輸出量。減肥對(duì)土壤氮素、磷素盈余量有顯著影響，而減水對(duì)土壤氮素、磷素盈余量無(wú)顯著性影響；施加生物碳對(duì)土壤氮素、磷素的盈余量也均無(wú)影響，其中，減水并施加生物碳（T3）處理的氮素與磷素盈余量最大，減肥（T2）處理及減肥減水并施加生物碳（T5）處理對(duì)養(yǎng)分盈余影響顯著。這與郝桂琴等[28]控制施肥灌溉量可減少旱地小麥—玉米農(nóng)區(qū)氮素淋失的結(jié)果相一致。因此，在生產(chǎn)過(guò)程中，要合理地控制肥料用量，減少養(yǎng)分盈余，提升肥料的利用效率。

本試驗(yàn)表明，與農(nóng)民習(xí)慣施肥模式相比，試驗(yàn)條件下減少施肥灌溉量并未影響西葫蘆產(chǎn)量，且提高了肥料偏生產(chǎn)力和灌溉水生產(chǎn)率，對(duì)西葫蘆地上部、地下部生物量及西葫蘆、根系養(yǎng)分含量無(wú)明顯影響。減肥減水并施加生物炭提高了西葫蘆產(chǎn)量、肥料偏生產(chǎn)力和灌溉水生產(chǎn)率，并對(duì)西葫蘆產(chǎn)量、養(yǎng)分含量未產(chǎn)生明顯影響。

減肥減水對(duì)于土壤pH、有機(jī)質(zhì)、硝態(tài)氮、銨態(tài)氮、有效磷及CaCl2-P 含量基本沒(méi)有顯著影響，施加生物炭具有增加耕層有機(jī)質(zhì)含量、減輕土壤硝態(tài)氮淋溶的作用。減水與施加生物碳處理對(duì)土壤氮素、磷素盈余量無(wú)顯著影響。