不同施肥方式對(duì)設(shè)施黃瓜產(chǎn)量及水肥利用效率的影響

諸海燾,蔡樹(shù)美,李建勇,張德閃,付子軾,徐四新

(1 上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境保護(hù)研究所,上海市設(shè)施園藝技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,農(nóng)業(yè)部上海農(nóng)業(yè)環(huán)境與耕地保育科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站,上海201403;2 上海市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心,上海201103)

滴灌施肥技術(shù)在中國(guó)又稱(chēng)為微灌施肥技術(shù)[1],是借助壓力系統(tǒng)將可溶性固體或液體肥料,按土壤養(yǎng)分含量和蔬菜作物需肥規(guī)律的特點(diǎn),配兌成肥液與灌溉水一起相融后,利用可控管道系統(tǒng)供水、供肥,將水分、養(yǎng)分均勻、定時(shí)、定量按比例直接提供給作物[2],該技術(shù)在節(jié)水、提高肥料利用率、增加作物產(chǎn)量和品質(zhì)、節(jié)省勞動(dòng)力、改善土壤環(huán)境等方面具有顯著優(yōu)勢(shì)[3-4]。

原農(nóng)業(yè)部2015年提出,力爭(zhēng)到2020年主要農(nóng)作物化肥用量實(shí)現(xiàn)零增長(zhǎng),肥料利用率達(dá)到40%以上,灌溉施肥技術(shù)作為既能提高肥料利用率、又可節(jié)水省工的技術(shù)受到學(xué)者的廣泛關(guān)注。由于我國(guó)是一個(gè)缺水農(nóng)業(yè)大國(guó),很多學(xué)者對(duì)通過(guò)灌溉施肥技術(shù)提高灌溉水利用效率做了大量研究,鄒曉霞[5]總結(jié)了14 篇與微灌有關(guān)的文獻(xiàn),結(jié)果顯示微灌的節(jié)水幅度為35%—70%,平均節(jié)水率為52.7%,節(jié)水效果顯著。劉蘭育等[6]在新疆棉花上的研究表明,膜下滴灌可提高灌溉水的利用效率,與溝灌相比可節(jié)水53.96%。而在灌溉施肥技術(shù)對(duì)提高肥料利用率方面,文獻(xiàn)報(bào)道多集中在糧食、棉花、果樹(shù)等作物上,張國(guó)橋等[7]研究了水肥一體化對(duì)玉米磷利用效率的影響,張大鵬等[8]研究了滴灌施肥對(duì)蘋(píng)果氮素吸收與利用的影響,但在設(shè)施蔬菜方面的研究不多。本研究通過(guò)設(shè)置全營(yíng)養(yǎng)滴灌施肥、滴灌施肥無(wú)氮區(qū)、滴灌施肥無(wú)磷區(qū)、滴灌施肥無(wú)鉀區(qū)、常規(guī)溝灌沖施區(qū)(對(duì)照)等不同施肥方式,調(diào)查各處理地上部莖、葉、瓜累積生物量及氮磷鉀養(yǎng)分含量,明確灌溉施肥技術(shù)對(duì)提高設(shè)施黃瓜肥料氮、磷、鉀養(yǎng)分利用率的效果,為化肥的合理減施提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)地點(diǎn)位于上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院莊行試驗(yàn)站新建大棚(8 m ×40 m),土壤基礎(chǔ)肥力為:有機(jī)質(zhì)15.67 g∕kg,全氮1.23 g∕kg,堿解氮105.3 mg∕kg,有效磷28.39 mg∕kg,速效鉀160 mg∕kg;設(shè)置5個(gè)處理,3次重復(fù),隨機(jī)區(qū)組排列。試驗(yàn)小區(qū)長(zhǎng)13 m,寬1.6 m,面積21 m2。黃瓜幼苗長(zhǎng)到3—4 片真葉時(shí)定植。2016年8月21日起壟做畦,8月22日施基肥、覆膜。黃瓜品種為‘碧玉’,播種日期8月25日,9月9日移栽,壟寬1.1—1.2 m,每棚5 壟,一壟雙行定植。每壟鋪滴灌帶2 條,每條滴灌帶進(jìn)水口上裝獨(dú)立閉合開(kāi)關(guān),方便不同處理間單獨(dú)灌溉施肥。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)5個(gè)處理,分別為:等氮磷鉀常規(guī)沖施對(duì)照(TCNPK),無(wú)氮等磷鉀滴灌施肥處理(TFPK),無(wú)磷等氮鉀滴灌施肥處理(TFNK),無(wú)鉀等氮磷滴灌施肥處理(TFNP)和氮磷鉀滴灌施肥處理(TFNPK)。試驗(yàn)棚的東端放4個(gè)滴灌施肥處理,最西端放常規(guī)沖施處理,滴灌區(qū)與沖施區(qū)用土工膜隔離,土工膜入土深度30 cm,肥料用量和運(yùn)籌見(jiàn)表1,全生育期施基肥1 次,追肥6 次。滴灌施肥區(qū)采用膜下滴灌,施肥用TF2502 比例式注肥泵按小區(qū)滴灌施肥,常規(guī)施肥開(kāi)溝撒施后澆水沖施,每次灌水量0.3 m3∕壟,各處理其他病蟲(chóng)害防治和農(nóng)藝措施等保持一致。

表1 黃瓜試驗(yàn)方案Table 1 Experimental design of cucumber fertilization

1.3 記錄項(xiàng)目

每小區(qū)定點(diǎn)選取20 株,編號(hào)并掛吊牌,收集被掛牌植株整個(gè)生育期的整枝及落葉,記錄其質(zhì)量。自黃瓜開(kāi)始采收起,每次采摘時(shí)記錄黃瓜果實(shí)質(zhì)量并留取樣品供檢測(cè)。結(jié)束期測(cè)單株總生物量并留莖葉樣品。將每次采集的地上部樣品稱(chēng)鮮重后,于105 ℃干燥箱殺青30 min,然后在65 ℃干燥箱烘干至恒重,稱(chēng)干重。

1.4 檢測(cè)指標(biāo)

將黃瓜地上部分莖、葉烘干后粉碎待測(cè),黃瓜樣品直接鮮樣測(cè)定。樣品通過(guò)H2SO4-H2O2消化后,用半微量凱氏定氮法、釩鉬黃比色法和火焰光度法測(cè)定植株全N、P、K 含量,并按公式計(jì)算肥料氮磷鉀當(dāng)季利用效率。

氮肥利用率=(施氮區(qū)蔬菜地上部分吸氮量-等磷鉀的無(wú)氮區(qū)蔬菜地上部分吸氮量)∕施氮量×100%;

磷肥利用率=(施磷區(qū)蔬菜地上部分吸磷量-等氮鉀的無(wú)磷區(qū)蔬菜地上部分吸磷量)∕施磷量×100%;

鉀肥利用率=(施鉀區(qū)蔬菜地上部分吸鉀量-等氮磷的無(wú)鉀區(qū)蔬菜地上部分吸鉀量)∕施鉀量×100%。

維生素C 含量采用2,6-二氯靛酚滴定法測(cè)定,可溶性糖含量采用蒽酮比色法測(cè)定[9]。

1.5 數(shù)據(jù)計(jì)算

采用Excel 2010 和SPSS 17.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,采用LSD 法進(jìn)行差異顯著性比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對(duì)黃瓜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

從表2 可知,等氮磷鉀滴灌施肥區(qū)黃瓜產(chǎn)量最高,每667 m2的產(chǎn)量為4921.8 kg,比等氮磷鉀沖施對(duì)照提高6.90%,差異達(dá)顯著水平。3個(gè)缺素處理均表現(xiàn)減產(chǎn),其中無(wú)氮處理減產(chǎn)幅度最大,比等氮磷鉀沖施對(duì)照(CK)減產(chǎn)20.38%,無(wú)磷施肥區(qū)減產(chǎn)幅度其次,比CK 減產(chǎn)14.96%,差異均達(dá)顯著水平。無(wú)鉀施肥區(qū)黃瓜減產(chǎn)幅度最小,僅比等氮磷鉀沖施對(duì)照減產(chǎn)0.96%,無(wú)顯著差異。黃瓜單果質(zhì)量與產(chǎn)量趨勢(shì)表現(xiàn)一致,無(wú)氮施肥區(qū)單果質(zhì)量最低,等氮磷鉀滴灌區(qū)最高,平均單果質(zhì)量為89.3 g。

表2 不同施肥處理對(duì)黃瓜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響Table 2 Effects of different fertilization treatments on yield and quality of cucumber

不同處理間黃瓜維生素C 含量結(jié)果表明,與等氮磷鉀沖施對(duì)照比較,無(wú)氮區(qū)和無(wú)鉀區(qū)維生素C 含量分別降低了4.89%和9.32%,其中無(wú)鉀區(qū)差異達(dá)顯著水平,無(wú)磷區(qū)和等氮磷鉀滴灌施肥區(qū)黃瓜維生素C比常規(guī)對(duì)照增加了3.97%和2.86%,但差異均未達(dá)顯著水平。可溶性糖指標(biāo)3個(gè)缺素區(qū)處理均低于等氮磷鉀沖施對(duì)照,而等氮磷鉀滴灌施肥區(qū)比對(duì)照增加了0.11個(gè)百分點(diǎn),但差異未達(dá)顯著水平,說(shuō)明科學(xué)合理氮磷鉀配比和灌溉施肥方式,可以提高黃瓜果實(shí)的維生素C 和可溶性糖含量,從而提升黃瓜的口感和食用品質(zhì)。

2.2 不同施肥處理對(duì)黃瓜地上部各器官氮磷鉀吸收量影響

表3 不同施肥處理黃瓜地上部器官吸氮量及吸收比例Table 3 Nitrogen absorption and and absorption ratio of cucumber organs of different fertilization treatments

通過(guò)對(duì)全生育期地上部各器官樣品的生物量進(jìn)行統(tǒng)計(jì),分別測(cè)定各器官樣品的氮、磷、鉀含量,可以計(jì)算出黃瓜不同部位氮(表3)、磷(表4)、鉀(表5)的累積吸收量和不同部位吸收比例。結(jié)果表明:不同器官間比較,黃瓜果實(shí)中的氮、磷、鉀吸收量占比最高,果實(shí)中氮、磷、鉀吸收量分別占到整株吸收量的70.71%—73.66%、76.28%—78.82%和66.96%—69.43%。各處理黃瓜莖中氮、磷、鉀吸收量分別占到整株吸收量的7.55%—9.25%、5.63%—6.71%、14.70%—16.67%,各處理黃瓜葉片中氮、磷、鉀吸收量分別占到整株吸收量的12.18%—15.58%、7.36%—10.65%、8.21%—9.15%,打杈落葉中氮、磷、鉀吸收量分別占整株吸收量的4.28%—6.61%、5.90%—7.09%、5.94%—7.87%。

表4 不同施肥處理黃瓜地上部器官吸磷量及吸收比例Table 4 Phosphorus absorption and absorption ratio of cucumber organs of different fertilization treatments

表5 不同施肥處理黃瓜地上部器官吸鉀量及吸收比例Table 5 Potassium absorption and absorption ratio of cucumber organs of different fertilization treatments

不同器官間氮、磷、鉀三要素吸收量比較,各器官吸氮量占整株吸收比例從高到低順序?yàn)?果實(shí)＞葉片＞莖＞打杈落葉(表3),各器官吸磷量占整株吸收比例從高到低順序?yàn)?果實(shí)＞葉片＞打杈落葉＞莖(表4),各器官吸鉀量占整枝吸收比例從高到低順序?yàn)?果實(shí)＞莖＞葉片＞打杈落葉(表5)。

不同施肥處理間比較,各器官中氮、磷、鉀整株累積吸收量表現(xiàn)基本一致,等氮磷鉀滴灌施肥區(qū)養(yǎng)分吸收量最高,其次為等氮磷鉀沖施對(duì)照區(qū),缺素區(qū)最低。其中,整株吸氮量等氮磷鉀滴灌施肥區(qū)和等氮磷鉀沖施對(duì)照區(qū)顯著高于其他3個(gè)缺素區(qū),滴灌施肥和常規(guī)沖施間無(wú)顯著差異;整株吸磷量和吸鉀量等氮磷鉀滴灌施肥區(qū)顯著高于等氮磷鉀沖施區(qū)和其他3個(gè)缺素區(qū)。

2.3 不同施肥處理對(duì)黃瓜養(yǎng)分吸收量和肥料利用率的影響

從表6 數(shù)據(jù)可知,等氮磷鉀沖施對(duì)照區(qū)每667 m2氮、磷、鉀的吸收量分別為8.62 kg、4.43 kg、10.59 kg,三要素累積吸收量為23.64 kg,等氮磷鉀滴灌施肥區(qū)氮磷鉀三要素累積吸收量為26.72 kg,比對(duì)照區(qū)提高了13.03%,氮、磷、鉀單元素吸收量分別比常規(guī)沖施對(duì)照提高了10.44%、14.45%和14.54%。經(jīng)差減法計(jì)算,沖施對(duì)照區(qū)氮、磷、鉀當(dāng)季利用率分別為23.16%、11.67%和10.7%,而滴灌施肥區(qū)氮磷鉀利用率分別達(dá)到了30.67%、22.33%和26.1%,較沖施對(duì)照區(qū)分別提高了7.51、10.66 和15.40個(gè)百分點(diǎn),表明采用滴灌施肥技術(shù)可有效提高肥料利用率,減少肥料的流失浪費(fèi)。

表6 不同施肥處理的化肥氮磷鉀利用率Table 6 Nitrogen,phosphorus and potassium use percent of different fertilization treatments

2.4 不同施肥處理對(duì)黃瓜生產(chǎn)效益分析

由表7 可見(jiàn),黃瓜滴灌施肥技術(shù)平均每667 m2可節(jié)水95 t,節(jié)約51.4%;水溶肥肥料成本每667 m2增加112 元(人民幣,下同);灌溉施肥省工55.6%,全生產(chǎn)過(guò)程省工5 工,綜合效益較常規(guī)沖施每667 m2增加1283.9 元,其中節(jié)約成本330.5 元。

表7 黃瓜滴灌施肥技術(shù)應(yīng)用效益分析Table 7 Analysis of Economic benefit of Drip fertilization in cucumber

3 討論與結(jié)論

3.1 滴灌施肥可提高黃瓜產(chǎn)量,等氮磷鉀滴灌施肥區(qū)每667 m2黃瓜產(chǎn)量為4921.8 kg,比等氮磷鉀沖施對(duì)照提高6.90%,差異達(dá)顯著水平。3個(gè)缺素處理均表現(xiàn)減產(chǎn),其中缺氮對(duì)黃瓜產(chǎn)量影響最大,缺磷其次,缺鉀影響最小,說(shuō)明缺少氮磷鉀任一元素均會(huì)降低黃瓜產(chǎn)量。等氮磷鉀滴灌施肥區(qū)黃瓜維生素C 和可溶性糖含量均高于等氮磷鉀沖施對(duì)照,其中維生素C 含量提高了2.86%,可溶性糖含量提高了0.11個(gè)百分點(diǎn),有效提升了黃瓜口感和食用品質(zhì)。缺少任一元素均會(huì)降低黃瓜維生素C 和可溶性糖的含量,其中缺鉀區(qū)維生素C 含量最低,且差異達(dá)顯著水平,這與張恩平等[10]鉀肥處理對(duì)維生素C 含量影響顯著的研究結(jié)果一致,表明鉀元素對(duì)改善黃瓜品質(zhì)有重要影響。

3.2 不同器官間氮、磷、鉀三要素吸收量比較,各器官吸氮量占整株吸收比例為:果實(shí)＞葉片＞莖＞打杈落葉,各器官吸磷量占整株吸收比例為:果實(shí)＞葉片＞打杈落葉＞莖,各器官吸鉀量占整枝吸收比例為:果實(shí)＞莖＞葉片＞打杈落葉。三要素中氮和鉀的吸收比例順序較為相似,都是果實(shí)中養(yǎng)分吸收量最高,整枝落葉中吸收量最低,區(qū)別在于吸氮量葉片＞莖,而吸鉀量莖＞葉片,這應(yīng)該是與器官中氮、鉀含量有關(guān)。

3.3 滴灌施肥可顯著提高肥料利用率,氮、磷、鉀利用率分別為30.67%、22.33%、26.1%,滴灌施肥的氮、磷、鉀利用率較常規(guī)沖施對(duì)照分別提高了7.51、10.66 和15.4個(gè)百分點(diǎn),其中鉀素的利用率偏低,可能是因?yàn)樵囼?yàn)土壤供鉀相對(duì)較充足,不施鉀肥對(duì)黃瓜產(chǎn)量影響較小。

3.4 從經(jīng)濟(jì)效益分析,雖然水溶肥價(jià)格比普通肥料每667 m2增加了112 元,但滴灌施肥可減少施肥用工和用水成本,而且還可提高黃瓜產(chǎn)值,綜合效益較常規(guī)沖施每667 m2增加1283.9 元,經(jīng)濟(jì)效益顯著。