有機肥料與化肥配施在黃瓜上減氮增效效應

喻華 秦魚生 陳琨 曾祥忠

摘要：通過田間小區試驗，研究不同氮肥水平下有機肥替代不同比例的化學肥對黃瓜的產量、養分吸收及效率、營養和品質等的影響。結果表明，有機肥替代部分化肥顯著增加黃瓜的產量，以施用75%化肥氮配施25%有機肥氮處理最佳，其氮素農學效率、氮肥偏生產力以及氮肥表觀利用率最高，品質指標（維生素C、氨基酸含量）明顯提高，硝酸鹽含量顯著降低。因此，適量有機肥與化學肥配施既能減少化肥用量、節約生產成本，又能提高黃瓜的產量和品質，同時還可以實現畜禽養殖廢棄物循環利用，減少對環境的污染風險。

關鍵詞：有機肥;化肥;黃瓜;氮肥利用率;氮素農學效率;氮肥偏生產力;農藝性狀;產量;品質

中圖分類號： S147.3;S147.5;S642.206? 文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2020）14-0158-05

黃瓜是成都平原蔬菜主產區夏季露地栽培的主要瓜類蔬菜，生長期短，產量高，需肥量大。由于種植黃瓜經濟效益高，使得種植戶大量用肥現象非常普遍，特別是偏施氮肥且過量施用。由此造成氮肥利用率偏低，增加農業生產成本[1]，同時還通過各種途徑造成土壤中硝酸鹽快速累積[2]。長期大量施肥還會引起氮素在土壤中無效累積，加大環境污染風險。黃瓜果實中硝酸鹽含量也隨施氮量增加而增加，品質下降，食用后對人體健康不利。因此，如何把施肥量降下來，提高氮肥利用率，保證黃瓜高產的同時提高品質，已成為當前亟待解決的問題。大量研究認為，有機肥料不僅可以促進作物產量的提高，更重要的是還能改善作物品質，特別是能顯著降低蔬菜可食部位硝酸鹽含量。除此之外，有機肥料施入土壤后，不僅能為作物提供一定量的氮、磷、鉀等元素，還能提高土壤活性有機碳含量，增加纖維素、多糖、腐殖酸等，特別是對補充土壤中、微量元素、改善蔬菜品質能起到重要作用，同時也能促進植株對無機氮的吸收，提高化肥利用率[3-9]。因此，為降低不合理施肥對農產品和環境的污染風險，[JP+1]施肥措施上提倡以有機肥替代部分化肥。目前的研究主要集中在設施蔬菜氮肥施用上[10-11]，對于露地種植的黃瓜，氮肥如何減量增效、替代量為多少合適等方面研究較少。本試驗針對露地黃瓜種植過程中過量施用氮肥、有機肥缺乏等問題，研究露地黃瓜優質高產的氮肥用量以及適宜的有機肥替代量，以期為四川省黃瓜產業化生產中增產提質及化肥減量增效提供理論依據，研究結果可為科學施肥和解決可持續生產問題提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗田塊位于四川省彭州市麗春鎮，土壤為河流沖積物發育而來的灰潮土。試驗前采集土壤樣品，參照文獻[12]測定理化性質（表1）。試驗地土壤質地為沙壤土，土壤pH值為4.78，有機質、全氮、全磷、全鉀含量中等。

1.2 供試材料

供試作物品種為燕白黃瓜。育苗時間為2017年4月12日，移栽時間為4月28日。供試化肥包括氮肥[尿素（46%N）]，磷肥[過磷酸鈣（12%P2O5）]，鉀肥[硫酸鉀（50%K2O）]。供試有機肥料以豬糞為原料，N含量為34 g/kg、P2O5含量為 24 g/kg、K2O含量為18 g/kg、有機質含量為 690 g/kg、含水量為25%，購自四川東環綠寶生物科技股份有限公司。

1.3 試驗設計

本試驗采用隨機區組設計，共設2個施氮水平，即低氮水平{N1～N5處理，純氮總用量[包括有機肥氮（ON）和化肥氮的用量之和]為 150 kg/hm2}和高氮水平（N6～N10處理，純氮總用量為 225 kg/hm2），共11個處理（表2）：CK（無N）、N1（單施化肥氮）、N2[75% CN+25% ON（有機肥氮）]、N3（50% CN+50% ON）、N4（25% CN+75% ON）、N5（100% ON）、N6（全CN）、N7（75% CN+25% ON）、N8（50% CN+50% ON）、N9（25% CN+75% ON）、N10（100% ON）。每個處理重復3次，共33個小區，小區面積為20 m2。磷、鉀用量分別為 105 kg/hm2、300 kg/hm2（包含有機肥中磷、鉀用量，有機肥一次施完，磷、鉀肥不足的量用化肥補），有機肥和過磷酸鈣作底肥一次施用，氮肥、鉀肥底追比為1 ∶1。種植黃瓜的廂面為1.5 m寬，每廂2行，株距為40 cm，其他田間管理措施與當地高產栽培一致。

1.4 測定項目及方法

1.4.1 果實形態與產量測定 黃瓜結瓜盛期，每小區采5根黃瓜調查測量瓜長、瓜橫徑、單瓜質量。黃瓜每次采收時，按照小區實際測產，最后進行每個小區產量匯總。

1.4.2 果實品質與養分測定 用2，4-二硝基苯肼比色法測定黃瓜維生素C含量，氨基酸水解后用自動分析法測定其含量，用比色法測定硝酸鹽含量。果實和植株樣品烘干粉碎后采用凱氏定氮法測定全氮含量。

1.4.3 氮肥利用率與氮效率 根據氮的投入量和黃瓜對氮的吸收量，計算氮肥表觀利用率、氮素農學效率與氮肥偏生產力。

2 結果與分析

2.1 有機肥配施化學氮肥對黃瓜農藝性狀的影響

由表3可見，該品種黃瓜長約20 cm，施用氮肥的各處理比無氮處理下黃瓜的各項農藝性狀都有不同程度提升，在相同氮水平下有明顯的規律性：低氮水平下（N1～N5處理），瓜長隨施用化肥氮比例減少、有機肥氮比例增加呈先增后減的趨勢，瓜長以N2處理最高;當氮水平提高到225 kg/hm2時，瓜長的平均增幅比低氮水平時略大。無論在低氮水平還是高氮水平下，單施化學氮肥或者有機肥處理的瓜長都比有機肥和化學氮肥配施的短。施氮后黃瓜橫徑比無氮處理大，當氮水平為150 kg/hm2時，仍然以N2處理最大，與CK相比，增幅為751%;當氮水平為225 kg/hm2時，處理N8達最大值，增幅為9.54%。單瓜質量在不同氮水平下分別也是這2個處理表現最佳。然而，對于氮的施用水平來說，綜合這3項農藝性狀看，以處理N2最優，既不影響黃瓜的果形大小和單瓜質量，又節省了肥料用量。

2.2 有機氮肥配施化學氮肥對黃瓜產量的影響

從圖1可以看出，與無氮處理相比，各施氮處理的黃瓜產量均有所提高。當氮肥用量為 225 kg/hm2 時，N10處理產量最高，顯著高于單施化學氮肥處理;不同比例有機肥和化學氮肥配施處理產量無顯著差異。當純氮用量為150 kg/hm2時，N2處理產量最高，較其他處理增產明顯。因此，在 150 kg/hm2 施氮水平下，有機肥氮替代25%化肥氮能夠保證黃瓜的產量，不會降低其經濟效益，同時化肥氮總量可以減少約1/4。

2.3 有機肥配施化學氮肥對黃瓜品質的影響

從表4可以看出，在同一施氮水平下，全量化肥處理的維生素C含量都是最低的，甚至低于無氮處理;最高的處理為25% CN+75% ON。氨基酸含量也單施化學氮肥處理較低。總體趨勢是：有機肥替代部分化學氮肥處理提高了黃瓜維生素C、氨基酸含量，降低了硝酸鹽含量。由此可見，有機肥與化學氮肥配施不僅可以增加作物產量，而且還能改善農產品品質。各處理中，以N4處理維生素C含量最高，而氨基酸含量有隨著有機肥氮比例增加而提高的趨勢，但差異不顯著。高氮水平下硝酸鹽含量普遍高于低氮水平各處理，這表明氮肥施用過量顯著增加了黃瓜硝酸鹽含量。氮用量為150 kg/hm2時，隨著有機肥氮比例的增加黃瓜硝酸鹽含量逐步下降;而氮用量為225 kg/hm2水平時無此規律。

2.4 有機氮肥配施化學氮肥對黃瓜氮肥利用率的影響

對于氮的吸收量來說，無氮處理由于氮素供應不足，不論是植株還是果實，對氮的吸收量都顯著低于其余各施氮處理，僅為各施氮處理的一半左右。低氮水平下，植株吸氮量、果實吸氮量以及氮吸收總量均以N2處理最高，但各施氮處理間差異不顯著;高氮水平下，則以N9處理最高，各施氮處理間差異也不顯著。與單施化學氮肥相比，配施有機肥氮能夠提高黃瓜的氮肥表觀利用率。低氮水平下，N2處理的氮肥表觀利用率最高，達40.05%，與高氮水平下N6處理差異達顯著;高氮水平下，N9處理的氮肥表觀利用率最高。在高氮水平下，各處理氮肥表觀利用率均低于30%;而低氮水平下，除N1處理外，其他各處理均高于30%。由此可見，低氮水平各處理較高氮水平各處理的氮肥表觀利用率更高。

2.5 有機肥素配施化學氮肥對黃瓜氮肥效率的影響

低氮水平下，N2處理黃瓜氮素農學效率和偏生產力最高，氮素農學效率達到121.89 kg/kg，偏生產力高達645.3 kg/kg，顯著高于該氮水平下N5（單施有機氮肥）處理;在該氮水平下，N5處理氮素的農學效率最低，僅41.44 kg/kg。高氮水平下，N6處理的氮素農學效率和氮肥偏生產力最低。低氮水平下的氮肥偏生產力普遍高于高氮水平各處理，差異達顯著水平。相同比例的有機肥與化肥配施下，低氮處理的氮素農學效率普遍高于高氮處理，說明增加氮肥用量，氮素農學效率反而會降低，高氮水平施氮量已顯得過量。氮肥偏生產力也是高氮處理普遍低于低氮處理。

3 結論與討論

黃瓜生物量大，開花結果期長，屬于多次采收作物，因此需要長效肥料持續供應養分。有機肥與化肥搭配施用，才能充分發揮肥料緩效與速效相結合的優點，調控蔬菜的生長與品質[12]。有機肥與化肥配施對提高氮肥利用率十分有利，但不同原料的有機肥養分含量差異較大，且適宜用量不易準確把握，施用過多會導致當季作物減產，施用過少對提升蔬菜品質和改良土壤結構的作用又不明顯。因此，根據試驗結果，可以按照當季黃瓜施用氮總量的25%左右折算為有機肥氮用量來施用。有機氮肥與化學氮肥的最佳組合為75% CN+25% ON，使有機肥氮替代量約25%化肥氮，既能夠保證黃瓜的產量，氮素農學效率、氮肥偏生產力以及氮肥表觀利用率最高，品質指標維生素C和氨基酸含量也較高，硝酸鹽含量較低;還能使化肥氮用量減少約1/4，在節約生產成本的同時，大大減少了對環境的氮排放。以禽畜糞便為主要原料的有機肥氮含量較其他種類有機肥高，施用量可相應減少。

在該試驗區域，由于連續種植蔬菜，土壤有效氮、磷、鉀較高，因此，特別要控制氮的用量。氮素過多易造成落花、落果現象嚴重，有時也會導致其他營養元素缺乏癥[13]。閔炬等指出，隨著施肥量的增加，蔬菜從土壤中吸收的NO-3也增加，而NO-3還原的速度趕不上吸收的速度，從而造成NO-3大量積累[14-15]。在本試驗中，適量的化學氮肥與有機氮肥配施即使在低氮水平下也并未使黃瓜減產，同時，還可以降低果實中硝酸鹽累積的風險。由此可見，肥料的平衡施用以及有機肥和化學氮肥配施不僅能減少氮用量，而且能提高作物對氮的利用效率。在試驗區相當肥力水平土壤上種植露地黃瓜，從試驗設計的2個施氮水平來看，最佳氮總用量為 150 kg/hm2。氮肥用量由225 kg/hm2減量為 150 kg/hm2 后，氮的利用率顯著提高。選擇適宜的氮肥用量以及有機肥和化學氮肥配施是蔬菜生產中減肥增效的重要措施。

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收稿日期：2019-08-15

基金項目：四川省科技計劃（編號：2017NZ0080）;四川省財政專項資金（編號：2017CYTS-014）;國家重點研發計劃（編號：2018YFD0201210-3）;四川省財政創新能力提升工程專項（編號：2019QNJJ-016）。

作者簡介：喻 華（1981—），女，重慶人，碩士，副研究員，主要從事植物營養與蔬菜高效施肥研究。E-mail：348017117@qq.com。

通信作者：秦魚生，博士，研究員，主要從事植物營養與施肥研究。E-mail：shengyuq@126.com。