有機(jī)培肥對(duì)設(shè)施黃瓜產(chǎn)量及土壤化學(xué)性質(zhì)的影響

張 霞， 葛新偉， 孫 權(quán)， 顧 欣， 王 銳

(寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院，寧夏銀川 750021)

生物有機(jī)肥對(duì)改良土壤理化性質(zhì)，提高土壤肥力，實(shí)現(xiàn)土壤可持續(xù)生產(chǎn)具有重要意義[1]。它將化肥、微肥、有機(jī)肥系統(tǒng)地結(jié)合起來，發(fā)揮整體優(yōu)勢(shì)，具有化肥的速效性、微量元素的增效性、有機(jī)肥的長(zhǎng)效性[2]。施用生物有機(jī)肥能改良土壤通氣狀況，增加土壤肥沃性、保墑性、耕性[3]。有機(jī)培肥土壤可提高土壤中有機(jī)物質(zhì)含量，還可更替土壤中逐漸退化的腐殖質(zhì)，改善土壤的結(jié)構(gòu)性質(zhì)，增強(qiáng)土壤的緩沖能力，調(diào)節(jié)土壤生產(chǎn)力，緩解土壤退化問題[4-6]。稻草配施生物菌劑可以明顯改善土壤微生物區(qū)系，降低黃瓜枯萎病的發(fā)生[7]。生物有機(jī)肥能促進(jìn)黃瓜根系的生長(zhǎng)，且土壤中速效鉀、速效磷、銨態(tài)氮含量均有不同程度的提高[8]。劉長(zhǎng)慶等研究表明施用生物有機(jī)肥可提高黃瓜產(chǎn)量，改善黃瓜植物學(xué)性狀和生物學(xué)性狀[9]。鐘希瓊等研究得出生物有機(jī)肥的施用能大幅提高蔬菜根系活力，并能提高豆類和瓜類植株葉片中的葉綠素含量，明顯提高各種蔬菜食用部位的可溶性糖含量[10]。

栽培年限的延長(zhǎng)、長(zhǎng)期不合理的施肥，嚴(yán)重影響了設(shè)施黃瓜的產(chǎn)量及品質(zhì)，而且設(shè)施黃瓜還存在連作障礙的問題，容易引發(fā)根結(jié)線蟲、病害(如鐮刀菌引發(fā)的枯萎病和灰葡萄孢菌侵染引發(fā)的灰霉病)等。本試驗(yàn)采用黃瓜溫室試驗(yàn)，通過施用不同有機(jī)肥，研究不同生物有機(jī)肥對(duì)黃瓜產(chǎn)量效益、品質(zhì)以及對(duì)土壤化學(xué)性質(zhì)的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地設(shè)在寧夏吳忠市孫家灘國(guó)家科技園區(qū)，地處105°43′45″～106°42′50″E、37°28′08″～37°37′23″N，屬典型的溫帶大陸性氣候，常年干旱少雨，晝夜溫差大。年平均降水量 251 mm，年平均蒸發(fā)量2 387 mm。年平均氣溫8.7 ℃，日溫差13.7 ℃，全年﹥10 ℃積溫3 200 ℃以上，全年日照時(shí)數(shù) 2 900～3 550 h。供試土壤表層0～20 cm化學(xué)性質(zhì)見表1。

表1 供試土壤基本理化性質(zhì)

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用單因素完全隨機(jī)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，共設(shè)5個(gè)處理；處理1(CK)，僅不施基肥，追施滴灌肥與其余處理相同；處理2(TK1)，羊糞基生物有機(jī)肥；處理3(TK2)，牛糞基生物有機(jī)肥；處理4(TK3)，雞糞基生物有機(jī)肥；處理5(TK4)，城市污泥基生物有機(jī)肥。

各種生物有機(jī)肥的用量均是15 t/hm2。每個(gè)處理重復(fù)2次，共10個(gè)小區(qū)，每小區(qū)的面積是14 m2，小區(qū)間隔0.6 m，試驗(yàn)凈面積8 m2。采用起壟覆膜種植方式，壟上雙行種植，壟面寬80 cm，壟間距60 cm，株距45 cm，行距25 cm，雙行單株間交錯(cuò)種植，密度32 145株/hm2。供試黃瓜品種為德爾99(非嫁接)，2016年5月11日定植，2016年6月13日第1次采摘，2016年8月12日拉秧。

1.3 樣品采集與測(cè)定

1.3.1 土壤樣品 定植前采用五點(diǎn)采樣法采集土壤，混合均勻后四分法留1份待測(cè)；拉秧前各處理采用三點(diǎn)法采樣，混合均勻后四分法留1份待測(cè)。

土壤化學(xué)指標(biāo)測(cè)定：pH值(水土比為5 ∶1)采用 SH-3精密酸度計(jì)測(cè)定；全鹽含量用DDS-11電導(dǎo)率儀測(cè)定；有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀容量法-外加熱法測(cè)定；堿解氮含量采用堿解擴(kuò)散-0.01 mol/L 1/2H2SO4滴定法測(cè)定；硝態(tài)氮含量采用濃硫酸-水楊酸比色法測(cè)定；速效磷含量采用 0.5 mol/L NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法測(cè)定；速效鉀含量用1 mol/L NH4OAc溶液浸提-火焰光度法(FP 6400型火焰光度計(jì))測(cè)定；全磷含量采用鉬銻抗比色法測(cè)定；全氮含量采用半微量凱氏定氮法測(cè)定[11]。

1.3.2 植株樣品 葉綠素含量用SPAD-502葉綠素儀測(cè)量；株高，測(cè)量時(shí)自莖底部至生長(zhǎng)點(diǎn)量起；莖粗測(cè)距莖基部 10 cm 處。將植株根莖葉等部分經(jīng)105 ℃殺青，在 65 ℃條件下烘干后分別粉碎，全部通過1 mm篩，用H2SO4-H2O2消煮，采用半微量凱氏定氮法測(cè)定全氮含量，采用釩鉬黃比色法測(cè)定全磷含量，采用火焰光度計(jì)法測(cè)定全鉀含量，最后以烘干樣質(zhì)量為基礎(chǔ)計(jì)算植株全量氮磷鉀養(yǎng)分含量。黃瓜果實(shí)可滴定酸含量采用標(biāo)準(zhǔn)NaOH溶液滴定法測(cè)定；還原型維生素C含量采用鉬藍(lán)比色法測(cè)定；可溶性固形物含量采用WYT-32型手持糖量計(jì)測(cè)定；可溶性糖含量采用蒽酮比色法測(cè)定；硝酸鹽含量采用濃硫酸-水楊酸比色法測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

以Excel 2003軟件整理數(shù)據(jù)和作圖，同時(shí)采用SPSS 17.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并對(duì)相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 黃瓜生育期生長(zhǎng)指標(biāo)變化規(guī)律

由圖1可以看出，在整個(gè)黃瓜生育期內(nèi)，植株生長(zhǎng)速度總體上呈現(xiàn)先快后慢的趨勢(shì)，在定植后54 d增長(zhǎng)開始趨于平穩(wěn)。莖粗在定植后的前54 d也呈現(xiàn)了快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)，之后則趨于穩(wěn)定，在拉秧前幾天，出現(xiàn)略微下降。說明在黃瓜的苗期和結(jié)果初期，土壤養(yǎng)分能較好地滿足黃瓜生長(zhǎng)，在結(jié)果中后期，更多的養(yǎng)分則轉(zhuǎn)移至果實(shí)當(dāng)中，促進(jìn)果實(shí)的生長(zhǎng)，而能提供給黃瓜植株生長(zhǎng)的養(yǎng)分減少。

由圖2可以看出，地上部鮮干比在定植后的0～54 d，總體上呈現(xiàn)先快速上升后下降的趨勢(shì)，說明在黃瓜的苗期和結(jié)果初期，為了滿足黃瓜生長(zhǎng)需求，黃瓜地上部器官需要吸收大量的水分；在結(jié)果中后期，地上部的干物質(zhì)積累越來越多，此時(shí)也進(jìn)入夏季，蒸發(fā)量增加，因此，結(jié)果中后期的鮮干比下降。

根冠比在移栽后的前47 d呈現(xiàn)快速下降的趨勢(shì)，47 d后則呈現(xiàn)出穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)變化。說明黃瓜生育前期養(yǎng)分主要用于營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)與供應(yīng)根部的數(shù)量相對(duì)較少，根冠比降低。

2.2 有機(jī)培肥對(duì)黃瓜產(chǎn)量和效益的影響

由表2可知，各處理間產(chǎn)量差異顯著，T1處理對(duì)黃瓜產(chǎn)量影響最高，與CK相比，增產(chǎn)率達(dá)102%，其次是T2，增產(chǎn)了96%。T1的產(chǎn)值、成本以及凈收益最高，T3的產(chǎn)值和凈收益最低，T4的成本最低。CK的產(chǎn)投比最低，且不足1，說明虧本，其余處理均大于1，說明都有盈余。綜上所述，羊糞基生物有機(jī)肥的產(chǎn)量和效益最好，其次是牛糞基生物有機(jī)肥。

表2 有機(jī)培肥對(duì)黃瓜產(chǎn)量和效益的影響

注：同列數(shù)值后不同小寫字母表示在0.05水平上差異顯著。下表同。

2.3 有機(jī)培肥對(duì)黃瓜品質(zhì)的影響

由表3可見，T2處理的維生素C含量最高，為 77.71 mg/g，比CK提高了94%，與其他處理差異顯著；其次是T1，維生素C含量為71.25 mg/g，比CK提高了78%，說明生物有機(jī)肥對(duì)提高黃瓜維生素C含量效果顯著，其中牛糞基生物有機(jī)肥對(duì)黃瓜維生素C的積累效果最好。CK的總酸含量最高，為3.67%；T3、T4與CK處理3者之間差異不顯著，分別比CK降低了5%和7%；T1的總酸度最低，其次是T2，分別為2.67%和2.88%，比CK降低了27%和22%，兩者之間差異不顯著，均與其余3個(gè)處理差異顯著，說明羊糞基生物有機(jī)肥和牛糞基生物有機(jī)肥都能顯著降低黃瓜酸度。T1和T2的可溶性糖含量均為1.15%，均比CK高出105%，其次是T4，為1.09%，比CK提高了95%，三者之間差異不顯著，均與其余2個(gè)處理差異顯著；T3的可溶性糖含量相對(duì)較低，僅為0.76%，僅比CK提高了36%；CK的可溶性糖含量最低，僅為0.56%，與其余處理均差異顯著。T1的糖酸比最高，為0.44，比CK提高了193%，除與T2之間差異不顯著外，與其余處理差異均達(dá)顯著水平；其次是T2，比CK提高了167%，與T4之間差異不顯著；CK的糖酸比最低，僅為 0.15，除與T3之間差異不顯著外，與其余處理均差異顯著。這3個(gè)指標(biāo)說明羊糞基生物有機(jī)肥更有利于糖度的積累，提高果實(shí)品質(zhì)和風(fēng)味。CK的硝酸鹽含量最低，為 78.32 mg/kg，其次是T4，為83.12 mg/kg，比CK提高了6%，兩者之間差異不顯著，均與其余處理差異顯著；T3的硝酸鹽含量最高，為115.09 mg/kg，比CK提高了47%，與其余處理均差異顯著；各處理硝酸鹽含量均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。綜上所述，羊糞基生物有機(jī)肥處理對(duì)黃瓜品質(zhì)的提升效果最明顯。

表3 有機(jī)培肥對(duì)黃瓜品質(zhì)的影響

2.4 有機(jī)培肥對(duì)土壤化學(xué)性質(zhì)的影響

2.4.1 有機(jī)培肥對(duì)土壤全鹽和pH值的影響 pH值和電導(dǎo)率值對(duì)土壤中有機(jī)質(zhì)的礦化和氮素的硝化作用有很大影響，所以對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育有直接影響。由圖3可見，CK和T3的全鹽含量最高，為0.74 g/kg；T1的全鹽含量最低，為 0.71 g/kg，比CK降低了4%，與CK差異顯著；說明羊糞基生物有機(jī)肥降低土壤全鹽含量效果最顯著。CK的pH值最高，為8.53，與其余4個(gè)處理均差異顯著；T3最低，為8.42，比CK降低了1.29%，T3與CK之間差異顯著。說明4種生物有機(jī)肥均可降低土壤pH值，其中以雞糞基生物有機(jī)肥效果最顯著(圖4)。

2.4.2 有機(jī)培肥對(duì)土壤養(yǎng)分的影響 土壤有機(jī)質(zhì)含量是土壤肥力和土壤質(zhì)量的重要指標(biāo)，有機(jī)質(zhì)可以使土壤具有保肥力和緩沖力，使土壤酥松和形成結(jié)構(gòu)，從而改善土壤物理性質(zhì)[12]；土壤水溶性氮含量是反映土壤供氮能力的重要指標(biāo)[13]；速效磷含量是土壤有效磷中對(duì)作物最為有效的部分，可以直接被作物吸收和利用，是評(píng)價(jià)土壤供磷能力的重要指標(biāo)。土壤養(yǎng)分狀況變化如表4所示。

由表4可以看出，CK的有機(jī)質(zhì)含量最低，為5.07 g/kg，與其他處理均差異顯著；其次是T1，為8.85 g/kg，比CK提高75%；T2的有機(jī)質(zhì)含量最高，為10.29 g/kg，比CK提高了103%， 4種生物有機(jī)肥處理在有機(jī)質(zhì)含量上差異不顯著。說明生物有機(jī)肥均可顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，其中牛糞基生物有機(jī)肥效果最好。CK處理的堿解氮含量最低，為 63.18 mg/kg； 其次是T2， 為81.03 mg/kg，比CK提高28%；T1的堿解氮含量最高，為94.50 mg/kg，比CK提高了50%；其次是T3，為94.33 mg/kg，比CK提高了49%；T1和T3之間差異不顯著，均與其余處理之間差異顯著。說明羊糞基生物有機(jī)肥和雞糞基生物有機(jī)肥對(duì)堿解氮的影響更顯著。CK的有效磷含量最低，為22.47 mg/kg，僅與T1和T3之間差異顯著；T1的有效磷含量最高，為36.67 mg/kg，比CK提高了63%，與其余處理均差異顯著。說明羊糞基生物有機(jī)肥能顯著提高土壤有效磷含量。CK的速效鉀含量最低，為 160.96 mg/kg，與其余處理均差異顯著；T1的速效鉀含量最高，為246.32 mg/kg，比CK提高了53%，除與T3差異不顯著外，與其余處理均差異顯著；其次是T3，為236.24 mg/kg，比CK提高了47%。說明羊糞基生物有機(jī)肥能顯著提高土壤速效鉀含量。CK的全氮含量最低，為0.39 g/kg，除與T4之間差異不顯著外，與其他處理差異顯著。說明生物有機(jī)肥均能現(xiàn)明顯提高土壤全氮含量，各生物有機(jī)肥在提高全氮含量上差異不明顯。CK的全磷含量最低，為16.34 g/kg，與其余處理差異顯著。綜上所述，羊糞基生物有機(jī)肥和牛糞基生物有機(jī)肥相較于另外2種生物有機(jī)肥，更有利于土壤化學(xué)性質(zhì)的改善。

表4 有機(jī)培肥對(duì)溫室試驗(yàn)土壤(表層0～20 cm)養(yǎng)分的影響

3 結(jié)論與討論

施用生物有機(jī)肥能有效促進(jìn)黃瓜生長(zhǎng)，提高產(chǎn)量。生物有機(jī)肥處理的產(chǎn)量顯著高于CK處理，這可能是由于CK處理的養(yǎng)分不能滿足黃瓜生長(zhǎng)的需求，而生物有機(jī)肥的施用補(bǔ)充了這部分養(yǎng)分，滿足了黃瓜生長(zhǎng)的需求。生物有機(jī)肥中含有大量植物生長(zhǎng)所需要的營(yíng)養(yǎng)元素和各種微量元素，能夠提高農(nóng)作物的產(chǎn)量及品質(zhì)[14-18]。本研究也發(fā)現(xiàn)生物有機(jī)肥處理能顯著提高黃瓜產(chǎn)量。

糖度和酸度是衡量果實(shí)口感風(fēng)味的重要指標(biāo)。還原性糖含量提高會(huì)相應(yīng)提高糖酸比，從而提高蔬菜口感及品質(zhì)[19]。本研究中施用生物有機(jī)肥顯著提高了黃瓜維生素C含量，提高了黃瓜糖酸比，改善了黃瓜口感風(fēng)味，這也與上述的研究相近。硝酸鹽在某些細(xì)菌的還原作用下可變成亞硝酸鹽。亞硝酸鹽進(jìn)入人體后，可使血液中血紅蛋白失去攜氧能力，致使組織缺氧，它還有致癌作用，嚴(yán)重危害人體健康。含氮的農(nóng)藥、化學(xué)氮肥對(duì)土壤和水造成污染，使蔬菜中亞硝酸鹽含量增加，而土壤是植物性食品中亞硝酸鹽的主要來源[20]。本研究中施用生物有機(jī)肥的處理硝酸鹽含量顯著高于CK處理，這與前人研究結(jié)果相同，但各處理的黃瓜硝酸鹽含量均低于GB 18406.1—2001《農(nóng)產(chǎn)品安全質(zhì)量 無公害蔬菜安全要求》中的含量(瓜果類蔬菜硝酸鹽含量以NO3-計(jì)，不大于438 mg/kg)。

生物有機(jī)肥含有較多的有機(jī)質(zhì)和一些活性微生物，肥效持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，能夠逐步釋放營(yíng)養(yǎng)成分，補(bǔ)充土壤中的氮磷鉀[10]。本研究中施用生物有機(jī)肥顯著提高了土壤中的養(yǎng)分含量。土壤離子含量直接影響土壤次生鹽漬化程度，而造成設(shè)施連作土壤離子含量變化的主要因素是不合理地大量施用化肥和有機(jī)肥[21-22]。在鹽漬地的改良方面，前人采取了灌溉排水、添加改良劑、覆蓋生物秸稈以及施用生物有機(jī)肥等措施[23-26]。生物有機(jī)肥屬于偏酸性肥料，含有較高的土壤有機(jī)質(zhì)以及土壤有益微生物[27]。其中有益微生物在生命活動(dòng)過程中，能產(chǎn)生大量有機(jī)酸，并可以不斷釋放土壤中緩效態(tài)的氮磷鉀，因而可以改善輕度鹽堿土的pH值，減緩?fù)寥乐杏袡C(jī)質(zhì)的損耗，也減緩了土壤中的水解氮、有效磷的消耗，明顯提高了速效鉀的含量，這些都對(duì)改良鹽漬土起到了一定的積極作用[28]。本研究發(fā)現(xiàn)生物有機(jī)肥可降低土壤全鹽含量和土壤pH值。生物有機(jī)肥處理可提高土壤養(yǎng)分含量，提升肥力，改善土壤環(huán)境；生物有機(jī)肥的施用，可提高果實(shí)品質(zhì)，改善果實(shí)口感，提高產(chǎn)量[29]。

綜上所述，優(yōu)選羊糞基生物有機(jī)肥和牛糞基生物有機(jī)肥。