申正香，談守瑋

（甘肅省景泰川電力提灌水資源利用中心，甘肅白銀730400）

0 引言

景電灌區(qū)位于甘肅中部地區(qū)，該區(qū)光照充足、灌溉水資源豐富、耕地資源充足，有利于小麥、玉米、馬鈴薯等糧食作物以及茄子、辣椒等經(jīng)濟(jì)作物生長(zhǎng)。近年來(lái)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中施用化肥因其顯著的增產(chǎn)增收效應(yīng)，在當(dāng)?shù)刈魑锏姆N植中受到廣泛應(yīng)用，但為了追求更高產(chǎn)量與經(jīng)濟(jì)效益，過(guò)高使用化肥造成土壤質(zhì)量降低、作物病蟲(chóng)害加重、地下水受到污染等問(wèn)題[1]。茄子(Solanum melongena L.)，又名“茄瓜”，是大宗常用蔬菜，屬熱帶多年生植物，其根、莖、葉、果實(shí)亦具有一定的藥用價(jià)值，是景電灌區(qū)種植最為廣泛的經(jīng)濟(jì)作物之一，但隨著施肥報(bào)酬遞減、土壤板結(jié)加重、水資源污染、地下水下降、生態(tài)環(huán)境破壞等問(wèn)題日益凸顯，導(dǎo)致其產(chǎn)量、品質(zhì)等逐年降低，阻礙了當(dāng)?shù)剞r(nóng)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。近年來(lái)，有機(jī)肥因其環(huán)保、增產(chǎn)等特點(diǎn)，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中受到越來(lái)越廣泛的關(guān)注[2]。因此，如何合理施用生物有機(jī)肥，降低化肥使用量，成為該區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑[3]。

生物有機(jī)肥通過(guò)活化分解土壤中的有機(jī)、無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)成分，提供給植物直接吸收利用的小分子物質(zhì)，且有益微生物在整個(gè)代謝過(guò)程中分解的活性物質(zhì)能夠增強(qiáng)土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化、優(yōu)化根系生長(zhǎng)環(huán)境[4,5]，促進(jìn)作物增產(chǎn)。張迎春等[4]對(duì)研究表明，較純化肥處理，施用生物有機(jī)肥可提高萵筍葉片光合能力，增加產(chǎn)量并改善品質(zhì)。王琛等[6]研究表明，60%～100%有機(jī)肥替代化肥可顯著提高春玉米土壤微生物量及葉片莖稈產(chǎn)量。李磊等[7]研究發(fā)現(xiàn)，較純化肥處理，化肥減氮1/3 配施有機(jī)肥條件下，玉米可增產(chǎn)5.20%。蒲瑤瑤等[8]通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，較單施化肥處理，有機(jī)肥部分替代化肥顯著提高西瓜葉片光合性能，產(chǎn)量增高33.63%。曹丹等[9]研究表明，生物有機(jī)肥促進(jìn)黃瓜根系發(fā)展，有利于葉片葉綠素增加，增產(chǎn)顯著。然而，大部分研究均為降低化肥中單種元素用量對(duì)作物產(chǎn)生的影響，而在茄科作物減少純化肥用量配施生物有機(jī)肥對(duì)作物生長(zhǎng)生理特性與產(chǎn)量的影響方面報(bào)道較少。因此，本試驗(yàn)在大田生長(zhǎng)條件下，以茄子為研究對(duì)象，探究化肥減量配施生物有機(jī)肥對(duì)茄子生長(zhǎng)、光合生理特性、產(chǎn)量、品質(zhì)的影響，并借助灰色關(guān)聯(lián)度分析法進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)分析，以期尋求一種較為適宜的施用生物肥種植模式，旨在為景泰地區(qū)茄子優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)和可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2021年5月在甘肅省景泰縣一條山鎮(zhèn)條山農(nóng)場(chǎng)進(jìn)行，位于東經(jīng)103°38′，北緯36°59′，海拔1 474 m，氣候條件為干旱大陸性氣候，土壤質(zhì)地為沙壤土，肥力中等，灌溉條件良好。平均氣溫8.20 ℃，月平均最高與最低溫度分別為29.0 和-12 ℃，年均日照2 726 h，平均無(wú)霜期141 d，年平均降水量185 mm，蒸發(fā)量3 038 mm，晝夜溫差大且光能資源充沛。

1.2 供試材料

供試材料為天龍長(zhǎng)茄，生物有機(jī)肥（星碩）由甘肅星碩生物科技有限公司供應(yīng)（N+P2O5+K2O≥5%，有機(jī)質(zhì)≥45%），化肥為尿素(N 含量46%)、過(guò)磷酸鈣(P2O5含量16%)、硫酸鉀(K2O含量52%)。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

茄子采用移栽法，于5月15日移栽生長(zhǎng)一致、苗齡為40 d的幼苗，起壟覆膜種植，壟寬50 cm，高20 cm，壟長(zhǎng)15 m，壟間距為80 cm。種植模式為一壟二行，株行距為40 cm×50 cm。試驗(yàn)共設(shè)6 個(gè)處理（見(jiàn)表1）：不施肥（CK），常規(guī)100%化肥（CF），80%CF 配施生物有機(jī)肥3 000 kg/hm2（A1B1），80%CF 配施生物有機(jī)肥6 000 kg/hm2（A1B2），70%CF 配施生物有機(jī)肥3 000 kg/hm2（A2B1），70%CF 配施生物有機(jī)肥6 000 kg/hm2（A2B2）。每個(gè)處理重復(fù)3 次，田間隨機(jī)排列，共計(jì)18 個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積37.5 m2，生物有機(jī)肥作基肥在茄子移栽前一次性施入，化肥分別在開(kāi)花坐果期、結(jié)果前期和結(jié)果中期分3 次追施，追施比列為30%、40%、30%。其余田間管理措施均與當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶保持一致。

表1 化肥減量配施生物有機(jī)肥試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案

1.4 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.4.1 生長(zhǎng)指標(biāo)測(cè)定

茄子進(jìn)入成熟期后于第一次采收時(shí)各小區(qū)分別取6 株，株高、莖粗分別采用精度為1 mm 的鋼卷尺和0.01 mm 游標(biāo)卡尺測(cè)量。葉面積使用浙江托普云農(nóng)葉面積測(cè)量?jī)x測(cè)量。

1.4.2 光合生理指標(biāo)測(cè)定

在茄子開(kāi)花坐果期不同處理中選擇向光一致的葉片，即心葉向下第3 或第4 片完全展開(kāi)的功能葉，采用美國(guó)產(chǎn)CIRAS-3 型便攜式光合測(cè)定儀分別測(cè)定葉片凈光合速率(Pn，μmol·m-2·s-1)、氣孔導(dǎo)度(Gs，mmol·m-2·s-1)、胞間CO2濃度(Ci，μmol/mol)、蒸騰速率(Tr，mmol·m-2·s-1)。

1.4.3 產(chǎn)量及品質(zhì)測(cè)定

茄子進(jìn)入成熟期后分批采收并記錄其產(chǎn)量，統(tǒng)計(jì)各個(gè)小區(qū)茄子總產(chǎn)量?？扇苄缘鞍缀坎捎每捡R斯亮藍(lán)G-250 測(cè)定；可溶性糖含量采用蒽酮吸光值法測(cè)定；維生素C含量采用2,4-二硝基苯肼吸光值法測(cè)定；纖維素含量采用蒽酮吸光值法測(cè)定。

1.5 數(shù)據(jù)分析與處理

采用Microsoft Excel2010 對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理，Origin2018 繪圖，SPSS26.0 統(tǒng)計(jì)分析。利用灰色關(guān)聯(lián)度對(duì)6 個(gè)處理及對(duì)照進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，利用灰色關(guān)聯(lián)度所得加權(quán)關(guān)聯(lián)值進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析。由于利用單一產(chǎn)量指標(biāo)評(píng)價(jià)施肥模式不具代表性，故本文采用產(chǎn)量、品質(zhì)指標(biāo)建立綜合評(píng)價(jià)模型。根據(jù)灰色系統(tǒng)理論，將影響產(chǎn)量的各形態(tài)指標(biāo)作為一個(gè)灰色系統(tǒng)，對(duì)6個(gè)不同施肥模式進(jìn)行綜合分析[10]。

絕對(duì)差值計(jì)算公式：Δi(h)=■Xi(h)-X0(h)■式中：h為處理代號(hào)，h取1～6。

使用ΔMin表示最小絕對(duì)差值，使用ΔMax表示最大絕對(duì)差值。分辨系數(shù)ξ=0.5[16]。

關(guān)聯(lián)系數(shù)計(jì)算公式：

關(guān)聯(lián)度公式：

權(quán)重系數(shù)計(jì)算公式：

加權(quán)關(guān)聯(lián)度計(jì)算公式：

2 結(jié)果與分析

2.1 化肥減量配施生物有機(jī)肥對(duì)茄子生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

2.1.1 株高和莖粗

由圖1 可以看出，化肥減量配施生物有機(jī)肥對(duì)茄子株高、莖粗影響顯著。較CF 處理，A1B2 處理茄子株高提高最為顯著，提高6.35%， A1B1、A2B1、A2B2 處理分別提高2.75%、1.07%、1.70%?；蕼p施量相同的情況下，隨著生物有機(jī)肥施用量的增加，茄子株高隨之增高，其中A1B2 較A1B1 處理可增高3.50%，A2B2 較A2B1 處理增高0.88%，但均無(wú)顯著差異（P＞0.05）。茄子莖粗的變化趨勢(shì)和株高相似，各施肥處理中A1B2 莖粗最大，達(dá)19.51 cm，顯著高于CF 處理。盡管A1B2 莖粗較A1B1 處理可增加8.15%，A2B2 莖粗較A2B1 處理增加6.35%，但A1B1、A2B1、A2B2 處理莖粗與CF 處理間無(wú)顯著差異。在生物有機(jī)肥配施用量相同情況下，化肥減量20%的處理莖粗優(yōu)于減量30%的處理。

圖1 化肥減量配施生物有機(jī)肥對(duì)茄子株高和莖粗的影響

2.1.2 葉面積指數(shù)

由圖2可見(jiàn)，化肥減量配施生物有機(jī)肥較常規(guī)施肥對(duì)茄子葉面積指數(shù)影響顯著（P＜0.05），其中A1B2 處理效果最佳，較CF 顯著提高37%，其次為A1B1、A2B2 處理，較CF 分別顯著提高19.82%、25.56%?；蕼p量相同的條件下，茄子的葉面積指數(shù)隨生物有機(jī)肥配施量增加而增大，A1B2 較A1B1 處理顯著增加14.33%，A2B2 較A2B1 處理顯著增加10.47%。此外，有機(jī)肥用量相同的情況下，茄子的葉面積指數(shù)隨化肥減施程度的增加呈下降趨勢(shì)，其中，A2B1 較A1B1 處理降低5.15%，A2B2 較A1B2 處理降低8.36%，但均無(wú)顯著差異（P＞0.05）。

圖2 化肥減量配施生物有機(jī)肥對(duì)茄子葉面積指數(shù)的影響

2.2 化肥減量配施生物有機(jī)肥對(duì)茄子光合生理特性的影響

由圖3 可以看出，茄子開(kāi)花坐果期A1B1、A1B2、A2B1、A2B2處理較CF在同一化肥施用量下隨著配施有機(jī)肥含量的增加凈光合速率明顯增大，但化肥施用量不同時(shí)，凈光合速率表現(xiàn)為雙峰曲線。各處理均在上午10∶00 時(shí)左右達(dá)到全天第一個(gè)峰值，所有處理中CK 的凈光合速率最小，配施有機(jī)肥處理A1B2較處理CF茄子凈光合速率顯著提高（P＜0.05）。各處理氣孔導(dǎo)度亦呈現(xiàn)單峰曲線，A1B2 處理氣孔導(dǎo)度最高，其次為A2B2處理。各處理在12∶00時(shí)左右達(dá)到峰值，隨后開(kāi)始逐漸下降，主要是上午氣溫隨著太陽(yáng)光輻射的增強(qiáng)而不斷升高，植株葉片逐漸開(kāi)放進(jìn)行光合與蒸騰，下午光照減弱，溫度下降與蒸騰耗水導(dǎo)致保衛(wèi)細(xì)胞失水進(jìn)而降低氣孔導(dǎo)度。各處理蒸騰速率的日變化曲線表現(xiàn)為單峰趨勢(shì)，所有處理均在12∶00 時(shí)左右達(dá)到峰值，A1B2 和A2B2 處理的蒸騰速率較CF 顯著提高，而A1B1 與A2B1 處理與CF 無(wú)顯著差異。胞間CO2濃度日間變化呈單谷趨勢(shì)，CK 處理茄子葉片的日均胞間CO2濃度最高，顯著高于其他處理?；视昧肯嗤那闆r下，隨著有機(jī)肥用量的增大，胞間CO2濃度呈減小趨勢(shì)。

圖3 化肥減量配施生物有機(jī)肥對(duì)茄子葉片光合參數(shù)

2.3 化肥減量配施生物有機(jī)肥對(duì)茄子產(chǎn)量與經(jīng)濟(jì)效益的影響

不同施肥模式對(duì)茄子投入、經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量、產(chǎn)值和凈產(chǎn)值等指標(biāo)影響差異顯著（表2）?；逝涫┯袡C(jī)肥顯著提高了茄子的生產(chǎn)投入，其中A1B1、A1B2、A2B1 和A2B2 處理生產(chǎn)投入分別為35 920、38 920、35 680 和38 680 元/hm2，分別較CK顯著增多15.87%、25.55%、15.10%和24.77%，而純施化肥CF 處理較CK 增幅較小，為7.74%；化肥配施有機(jī)肥均不同程度提高茄子產(chǎn)量，其中A1B2 處理增幅最大，產(chǎn)量可達(dá)77 977.25 kg/hm2，較CF 顯著提高17.49%，其次為A2B2 處理，產(chǎn)量為75 157.65 kg/hm2，較CF 顯著提高13.24%，盡管A1B1、A2B1 處理較CF 分別提高7.16%和4.65%，但三者間無(wú)顯著差異，同時(shí)受產(chǎn)量影響，各處理產(chǎn)值與產(chǎn)量變化一致；A1B2 處理凈產(chǎn)值最高，其次為A2B2、A1B1、A2B1 和CF 處理，可達(dá)112 610.26～132 629.95 元/hm2， 較CK 顯著提高29.91%～53.00%。

表2 化肥減量配施生物有機(jī)肥下茄子產(chǎn)量與經(jīng)濟(jì)效益分析

2.4 化肥減量配施生物有機(jī)肥對(duì)茄子營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響

由表3可知，化肥減量配施生物有機(jī)肥能顯著改善茄子品質(zhì)，其中，A1B2 處理改善效果最佳。A1B2 處理的可溶性糖、可溶性蛋白、維生素C 含量分別較CF 顯著提高27.69%、16.13%、10.95%，纖維素含量顯著降低66.67%，較A1B1 處理分別顯著提高11.15%、13.68%、5.69%，纖維素含量顯著降低57.14%。說(shuō)明在一定量化肥減施水平下，增施生物有機(jī)肥用量可改善茄果品質(zhì)；A2B1較A1B1處理、A2B2較A1B2處理可溶性糖含量分別降低6.47%、9.06%，說(shuō)明在同一生物有機(jī)肥用量下，可溶性糖含量隨化肥減施水平的提高反而降低。

表3 化肥減量配施生物有機(jī)肥對(duì)茄子品質(zhì)的影響

2.5 化肥減量配施生物有機(jī)肥對(duì)茄子影響的綜合分析

利用灰色關(guān)聯(lián)度分析法原理，對(duì)6 個(gè)處理進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，亦即茄子施肥模式綜合排序，可作為施肥模式綜合評(píng)價(jià)的依據(jù)。通過(guò)表4 可知，A1B2 處理的等權(quán)關(guān)聯(lián)度、權(quán)重系數(shù)、加權(quán)關(guān)聯(lián)值均為最佳，其次為處理A2B2、A1B1，CK 最低。6種施肥模式參數(shù)綜合排序情況為A1B2＞A2B2＞A1B1＞A2B1＞CF＞CK。

表4 不同施肥處理灰色關(guān)聯(lián)度綜合評(píng)價(jià)

3 討論

大量施用化肥會(huì)造成土壤和養(yǎng)分結(jié)構(gòu)破壞、生態(tài)環(huán)境持續(xù)惡化，對(duì)作物生長(zhǎng)和農(nóng)業(yè)發(fā)展構(gòu)成極大威脅[11]。作物農(nóng)藝性狀是作物外在最直觀的表現(xiàn)，能夠更加客觀的反應(yīng)作物生長(zhǎng)優(yōu)劣。王慶玲[12]、Saifei 等[13]試驗(yàn)表明，適宜的生物有機(jī)肥施用量能夠顯著促進(jìn)植株葉面積指數(shù)與葉片數(shù)的增長(zhǎng)。本試驗(yàn)中，化肥減量配施生物有機(jī)肥可以顯著促進(jìn)茄子的生長(zhǎng)發(fā)育，其中，20%化肥減施水平下，A1B1、A1B2 處理較CF 顯著提高了茄子株高、莖粗和葉面積指數(shù)，表明茄子在生物有機(jī)肥替代20%化肥水平下能夠獲取足量的肥料供其利用，這與張迎春等[4]對(duì)萵筍的試驗(yàn)結(jié)果相似，但A2B1、A2B2處理下株高、莖粗較CF 無(wú)顯著差異（P＞0.05），究其原因可能是化肥減施幅度過(guò)大，且作物只能吸收生物有機(jī)肥中經(jīng)過(guò)礦化分解成無(wú)機(jī)或小分子的有機(jī)養(yǎng)分，致使有機(jī)肥肥效緩慢，影響作物生長(zhǎng)發(fā)育[14,15]。

光合作用是評(píng)價(jià)作物發(fā)育狀況的主要依據(jù)，直接控制作物的光合產(chǎn)力[16]。本研究中，在茄子開(kāi)花坐果期，相較于常規(guī)施肥模式，有機(jī)肥配施化肥可提高凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率，同時(shí)顯著降低胞間CO2濃度，這與馮克云[17]、薛磊等[18]研究結(jié)果相一致。其原因可能是施用生物有機(jī)肥環(huán)境下，土壤中CO2釋放量偏多，有利于作物光合速率的增加[19]。生物有機(jī)肥部分替代化肥有利于氣孔導(dǎo)度的提高，從而使更多的CO2進(jìn)入作物葉肉細(xì)胞，提高了光合速率。而單施化肥條件下，葉片中氮含量的增加促進(jìn)氮同化能力的增強(qiáng)，與光合碳的同化競(jìng)爭(zhēng)限制了RuBP 在卡爾文循環(huán)中的再生能力，減小了光合速率[20]。胞間CO2濃度受CO2濃度、氣孔開(kāi)度以及葉片光合能力等影響顯著[21]。生物有機(jī)肥施用量相同時(shí)，化肥減量過(guò)多會(huì)阻礙作物氣孔開(kāi)度，引起胞間CO2濃度減少，進(jìn)而減緩光合速率。茄子葉片以不施肥處理胞間CO2濃度最高，顯著高于其他處理，這可能與茄子凈光合速率減弱，進(jìn)行光合作用消耗的CO2用量減少導(dǎo)致胞間CO2濃度累積有關(guān)。劉宇朝等[22]研究指出，僅當(dāng)凈光合速率和胞間CO2濃度同步減小時(shí)，氣孔導(dǎo)度是引起凈光合速率的減小主要因素，否則為光合作用的非氣孔限制造成胞間CO2濃度增大。本研究中，凈光合速率、氣孔導(dǎo)度的變化與胞間CO2含量的變化不同步，說(shuō)明光合速率的下降并不是由氣孔導(dǎo)度的減小造成，而是非氣孔因素影響了CO2的利用，引起CO2的累積，與鄭國(guó)保[23]、劉術(shù)均等[24]等研究結(jié)果一致。

經(jīng)濟(jì)效益是衡量作物化肥減量配施生物有機(jī)肥增效最主要指標(biāo)之一，也是當(dāng)?shù)剞r(nóng)民是否采用該項(xiàng)技術(shù)最核心問(wèn)題。馬臣等[25]研究指出，較純化肥處理，配施有機(jī)肥可節(jié)省12.9%～21.3%的氮肥用量，且提高產(chǎn)量2.0%～18.3%。本試驗(yàn)研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，較不施肥處理，施肥處理可顯著增產(chǎn)24.07%～45.77%，其中化肥減量配施生物有機(jī)肥可顯著增產(chǎn)29.84%～45.77%?；蕼p量配施生物有機(jī)肥較純化肥處理雖然肥料成本增加2 280～5 520 元/hm2，但產(chǎn)量顯著高于常規(guī)施肥3 087.5～11 608.95 kg/hm2，經(jīng)濟(jì)效益增加4 512.5～20 019.69 元/hm2。究其原因可能是生物有機(jī)肥中含有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀以及微量元素等大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，其中含有的活菌和腐殖酸能活化土壤中部分難溶性養(yǎng)分，促進(jìn)作物吸收養(yǎng)分。

可溶性糖、維生素C含量是衡量植物碳營(yíng)養(yǎng)水平與作物品級(jí)的重要因素[26]。劉慧等[27]研究發(fā)現(xiàn)，生物有機(jī)肥部分替代化肥能夠增加茄子維生素C含量，降低果實(shí)中硝酸鹽含量。本研究發(fā)現(xiàn)，較純化肥處理，生物有機(jī)肥部分替代化肥提高了茄子維生素C、可溶性糖、可溶性蛋白含量，減少了粗纖維的含量，且A1B2 處理顯著優(yōu)于CF 處理，顯著增加茄果可溶性蛋白、維生素C以及可溶性糖含量16.13%、10.95%和27.69%，其原因可能是施入生物有機(jī)肥后提高了相關(guān)代謝酶活性，改善了茄果綜合品質(zhì)。同一化肥減施水平下，隨生物有機(jī)肥施用量增加，茄果維生素C、可溶性糖、可溶性蛋白含量較純化肥處理均存在不同幅度的增加，增幅分別為3.26%～10.94%、14.87%～27.68%和2.15%～16.12%，這可能與生物有機(jī)肥中含有豐富氮、磷、鉀和大量有機(jī)碳外，還含有較多的微量元素和生物活性物質(zhì)有關(guān)，作物易吸收利用[28]。纖維素是由葡萄糖組成的大分子多糖，含量過(guò)高影響口感[29]。本研究中化肥減量配施生物有機(jī)肥均可降低纖維素含量，降幅為18.51%～66.67%，其中處理A1B2 纖維素含量明顯小于其他處理，茄果綜合品質(zhì)得到有效提升，這與梁中秀等[30]研究結(jié)果相似。

4 結(jié)論

以灰色關(guān)聯(lián)度分析和聚類分析為依據(jù)，綜合分析各施肥模式下對(duì)茄子生長(zhǎng)特征、生理特性、產(chǎn)量以及品質(zhì)的影響，最佳施肥模式為A1B2 處理，即80%化肥配施施生物有機(jī)肥6 000 kg/hm2，較常規(guī)施肥模式，可顯著促進(jìn)茄子植株生長(zhǎng)、增強(qiáng)葉片光合速率、提高產(chǎn)量、優(yōu)化茄果品質(zhì)，達(dá)到了肥料資源的合理配置，可實(shí)現(xiàn)景電灌區(qū)茄子高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)種植、減肥增效的目的。