長(zhǎng)期定位施肥對(duì)設(shè)施黃瓜肥料利用率的影響

劉新社，劉艷霞，黃紹敏

長(zhǎng)期定位施肥對(duì)設(shè)施黃瓜肥料利用率的影響

劉新社1，劉艷霞1，黃紹敏2

（1.商丘職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南商丘，476000；2.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物營(yíng)養(yǎng)與資源環(huán)境研究所研究所）

通過8 a來對(duì)8個(gè)不同施肥方式進(jìn)行定位試驗(yàn)，研究了大棚黃瓜對(duì)氮磷鉀肥的當(dāng)季利用率和累積利用率。試驗(yàn)結(jié)果表明，在施氮量相同的情況下，常量施用有機(jī)肥配合化肥的處理黃瓜肥料利用率最高，氮、磷、鉀利用率分別為63.2%，28.5%，53.6%。氮肥利用率大小順序?yàn)?MNPK＞NPK＞NK＞1.5MNPK＞N＞NP。養(yǎng)分不均衡處理N、NK、PK對(duì)肥料的利用率均很低。磷肥的當(dāng)季利用率要小于氮肥，但前5 a有一定的累加效應(yīng)。磷肥利用率大小順序?yàn)镸NPK＞NPK＞1.5MNPK＞NP＞PK。鉀肥利用率大小順序?yàn)镸NPK＞1.5MNPK＞NPK＞NP＞NK。肥料用量愈大，肥料利用率愈低，MNPK處理的肥料使用量是1.5MNPK處理的67%，而該處理的N、P、K的平均當(dāng)季利用率分別是1.5MNPK處理的1.8倍、1.9倍、1.2倍。

設(shè)施黃瓜；長(zhǎng)期定位施肥；肥料利用率

20世紀(jì)80年代中期以來，我國(guó)設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)持續(xù)快速發(fā)展，1980年設(shè)施蔬菜不足6 667 hm2，到2007年達(dá)到333萬hm2，增長(zhǎng)490多倍。為人民生活水平的提高和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做出了很大的貢獻(xiàn)。設(shè)施蔬菜生產(chǎn)是高度集約化的種植業(yè)。因其產(chǎn)量和復(fù)種指數(shù)高，每年都要從土壤中吸收大量的養(yǎng)分，這就要求均衡的養(yǎng)分投入和合理的供肥強(qiáng)度。但在大多數(shù)農(nóng)田中，土壤自然供給的養(yǎng)分不能滿足設(shè)施栽培下作物高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的需要，必須通過施肥才能保證作物優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)，當(dāng)前化肥、有機(jī)肥仍是N、P、K養(yǎng)分的主要來源。肥料利用率的高低受多種因素的影響。影響肥料中養(yǎng)分在土壤中的轉(zhuǎn)化、運(yùn)移、固定、釋放的因素均影響氮肥的利用效果。設(shè)施條件中的土壤溫度偏高，光照不足、土壤濕度大、土壤的通氣狀況等因素都直接或間接地影響作物對(duì)氮磷鉀的吸收[1～3]。肥料利用率不僅存在當(dāng)季利用和后季利用問題，而且因受氣候因素、土壤條件、作物品種等的影響，在短時(shí)間內(nèi)評(píng)價(jià)肥料利用，特別是磷肥的累積效應(yīng)和殘效[4～5]上得出的結(jié)論與長(zhǎng)期試驗(yàn)的結(jié)果有差異[6～7]。目前肥料利用率研究主要集中在大田作物上，在我國(guó)大田作物中，肥料利用率引用和參照最多的是朱兆良等[1]、陳倫壽[8]和魯如昆等[9]的結(jié)果，這些結(jié)果是在全國(guó)多點(diǎn)短期試驗(yàn)中得到的，受地域和氣候、栽培制度和土壤條件等因素影響較大。設(shè)施農(nóng)業(yè)所占的比重逐年增加，如何科學(xué)評(píng)價(jià)設(shè)施農(nóng)業(yè)的肥料利用率，是采取合理管理措施的基礎(chǔ)。目前在國(guó)內(nèi)外很少見設(shè)施蔬菜長(zhǎng)期施肥的研究，但其他作物的長(zhǎng)期施肥試驗(yàn)以及類似研究可以作為本項(xiàng)研究的參考[10]。長(zhǎng)期定位試驗(yàn)可以減少試驗(yàn)誤差，能較準(zhǔn)確地評(píng)估肥料利用狀況[11]。本試驗(yàn)?zāi)康氖抢每茖W(xué)合理的試驗(yàn)方法，得到準(zhǔn)確的肥料利用率，為設(shè)施栽培中肥料的合理施用、節(jié)約資源、降低生產(chǎn)成本提供更為可靠的理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

氮肥為尿素，含N 45%；磷肥為過磷酸鈣，P2O5為12.5%，開封磷肥廠生產(chǎn)；鉀肥為硫酸鉀，含K2O 50%。有機(jī)肥為牛糞，養(yǎng)分含量為有機(jī)質(zhì)14.5%、N 0.32%、P2O50.25%、K2O 0.15%。大棚種植方式為早春黃瓜（2月下旬至6月下旬）—秋延后黃瓜（9月中旬棚內(nèi)定植至翌年1月下旬），7、8月休茬。黃瓜品種前3 a津春2號(hào)，后5 a為津優(yōu)5號(hào)，試驗(yàn)栽植黃瓜用黑籽南瓜作砧木。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1999年河南省農(nóng)科院土壤肥料研究所為配合“土壤肥力和肥料效益長(zhǎng)期定位監(jiān)測(cè)試驗(yàn)網(wǎng)”的監(jiān)測(cè)范圍，在豫東地區(qū)的主要設(shè)施蔬菜栽培縣區(qū)設(shè)置了不同施肥方式下的設(shè)施作物產(chǎn)量與肥料效益定位監(jiān)測(cè)，試驗(yàn)分別設(shè)在商丘市夏邑縣劉店集鄉(xiāng)吳樓村，寧陵縣孔集鄉(xiāng)代莊村和開封市蘭考縣張君墓鎮(zhèn)張樓村。供試土壤為潮土，母質(zhì)為黃河沖積物，土壤質(zhì)地為壤質(zhì)。

耕層土壤養(yǎng)分平均為：有機(jī)質(zhì)10.2 g/kg，全氮0.72 g/kg，堿解氮48.6 g/kg，有效磷（P2O5）11.7 mg/kg，有效鉀（K2O）含量103.5 mg/kg，pH值6.9。試驗(yàn)在塑料大棚秋延后黃瓜地中進(jìn)行，設(shè)9個(gè)處理：①空白（不種植，不施肥）；②CK（種植，不施肥）；③N（單施氮肥）；④NP（施氮磷肥，不施鉀肥）；⑤NK（施氮鉀肥，不施磷肥）；⑥PK（施磷鉀肥，不施氮肥）；⑦NPK（施氮磷鉀肥）；⑧MNPK（M指有機(jī)肥），即有機(jī)肥+N、P、K化肥；⑨1.5MNPK（處理8各肥料用量的1.5倍）；含有機(jī)肥處理中有機(jī)氮與無機(jī)氮之比為7∶3；處理中N∶P2O5∶ K2O=1.2∶0.6∶1。3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)各處理均設(shè)3次重復(fù)，小區(qū)面積18 m2（3 m×6 m)。產(chǎn)量為各試驗(yàn)點(diǎn)的平均值。施肥量和各處理8 a平均產(chǎn)量見表1。

1.3 試驗(yàn)方法

每年黃瓜收獲期間，收獲的果實(shí)全部稱質(zhì)量。按照常規(guī)分析方法[12]，在收獲前中后期分3次抽樣測(cè)定果實(shí)中N、P、K含量，全部收獲后對(duì)黃瓜秸稈取樣測(cè)定N、P、K含量，求平均值。

有機(jī)肥提供的P、K養(yǎng)分量 （kg/hm2）=有機(jī)肥用量（kg/hm2）×有機(jī)肥P、K含量（%）。

當(dāng)季表觀利用率（%）=[施肥處理黃瓜當(dāng)季吸收N、P、K養(yǎng)分量（kg/hm2）－不施肥處理黃瓜當(dāng)季吸收的N、P、K養(yǎng)分量（kg/hm2）]/黃瓜施用N、P、K量（kg/hm2）×100%。

不施氮肥處理黃瓜吸氮量指CK、PK的平均值；不施磷肥處理黃瓜吸磷量指CK、N、NK的平均值；不施鉀肥處理黃瓜吸鉀量指CK、N、NP處理的平均值。

累積表觀利用率（%）=[在一定時(shí)間內(nèi)施肥處理黃瓜累積吸收N、P、K養(yǎng)分量（kg/hm2）－在一定時(shí)間內(nèi)不施肥處理黃瓜累積吸收N、P、K養(yǎng)分量（kg/hm2）]/該時(shí)期內(nèi)N、P、K養(yǎng)分在黃瓜上的累積施肥量（kg/hm2）×100%。

不施氮肥處理黃瓜累積吸氮量指CK、PK的平均值；不施磷肥處理黃瓜累積吸磷量指CK、N、NK的平均值；不施鉀肥處理黃瓜累積吸鉀量指CK、N、NP處理的平均值。

表1 長(zhǎng)期定位試驗(yàn)大棚黃瓜施肥量和各處理8年平均產(chǎn)量

表2 長(zhǎng)期施肥對(duì)氮肥當(dāng)季利用率和累積利用率的影響

表3 長(zhǎng)期施肥對(duì)氮肥當(dāng)季利用率和累積利用率的影響

2 結(jié)果與分析

2.1 長(zhǎng)期施肥對(duì)氮肥當(dāng)季利用率和累積利用率的影響

從表2可以看出，在6個(gè)施氮處理中氮肥當(dāng)季利用率差異較大，其中MNPK處理最高，8 a平均為63.2%；其次為NPK處理，為49.8%；第三位為NK，為41.7%；然后是1.5MNPK和N處理，分別為34.9%和33.3%，二者基本相當(dāng)。NP處理的利用率最低，平均為21.3%。各處理年際間差異較大，NP處理變異系數(shù)最大為82.3%；NK處理最低為22.7%。而各處理的年內(nèi)變異系數(shù)相差較小。由此可見，僅氮磷肥配合施用或氮肥單獨(dú)施用，大棚黃瓜的氮肥利用率低而不穩(wěn)，受外界因素影響最大，而有機(jī)無機(jī)肥結(jié)合（MNPK），氮肥的利用率高而穩(wěn)定；氮磷鉀肥配合（NPK）次之，受栽培因子的影響較小，這與產(chǎn)量的結(jié)果是一致的。

從表3可知，在設(shè)施連作黃瓜栽培中，在前4 a氮肥累積利用率相對(duì)穩(wěn)定，從第5年開始，各處理的氮肥利用率下降很快。在第7，8年已降至很低水平。如MNPK處理的氮肥累積利用率從第1年的86.2%到第5年為69.9%，再到第8年為38.3%。與大田作物不同[1，11]，設(shè)施黃瓜的氮肥利用率前期穩(wěn)定到后期下降，這可能與蔬菜重茬導(dǎo)致土壤中病原菌增加，影響根系對(duì)肥料的吸收有關(guān)[13]。各施肥處理氮肥累積利用率大小順序?yàn)椋篗NPK＞NPK＞NK＞1.5MNPK＞N＞NP。影響黃瓜產(chǎn)量的因素都影響氮肥的利用率，產(chǎn)量高的年份當(dāng)季利用率高。

2.2 長(zhǎng)期施肥對(duì)磷肥當(dāng)季利用率和累積利用率的影響

從表4，5可知，磷肥在大棚黃瓜上的當(dāng)季利用率各處理間及年際間的變異系數(shù)都比較高，差異比較大，說明大棚黃瓜對(duì)磷肥的吸收很不穩(wěn)定。5種施磷肥處理中磷肥利用率以MNPK的最高，平均為28.5%，其次是NPK處理，為20.5%。這2個(gè)處理年際間變異系數(shù)分別為29.0%，63.9%；進(jìn)一步說明有機(jī)肥的存在有利于磷的穩(wěn)定吸收。NP和1.5MNPK的磷肥平均當(dāng)季利用率分別為13.6%，14.9%，變異系數(shù)分別為46.5%，66.2%。PK處理磷肥利用率平均為4.2%，年際間變異系數(shù)高達(dá)122.4%，低而不穩(wěn)，可能是由于氮素的存在有利于磷素的吸收，缺氮易造成磷素的淋失和固定[14]。從表3還可以看出，磷肥累積利用率從開始階段到第3～5年間有增加趨勢(shì)，然后又有逐漸下降。如NPK處理第1年的累積利用率為 10.9%，到第 4、5年的分別為34.2%，32.1%，再到第8年的11.0%。這說明設(shè)施栽培中磷肥具有后效，施肥時(shí)間愈長(zhǎng)，后效愈不明顯[5]，同時(shí)蔬菜重茬可能也影響磷肥的利用。所有施肥處理中磷肥利用率大小順序?yàn)镸NPK＞NPK＞1.5MNPK＞NP＞PK。

2.3 長(zhǎng)期施肥對(duì)鉀肥當(dāng)季利用率和累積利用率的影響

由表6，7可知，在肥料利用率中鉀肥的利用率變化最大，處理間變異系數(shù)為33.5%～171.1%，各處理年際間在41.3%～91.1%。MNPK、1.5MNPK和NPK三個(gè)處理的鉀肥的平均當(dāng)季利用率在41%以上，說明黃瓜吸收的鉀素比較多。PK、NK處理與NPK處理施用鉀肥量相同，PK處理的當(dāng)季利用率出現(xiàn)負(fù)值，平均為4.1%，說明在缺氮時(shí)施用鉀肥效果很小。原因是氮肥的缺乏影響黃瓜的根系生長(zhǎng)，從而降低了鉀的吸收。施肥處理影響鉀肥的當(dāng)季利用率，其中MNPK最高，8 a平均為53.6%，值得注意的是在2005年的當(dāng)季利用率為101.3%，大于1，說明在當(dāng)年黃瓜吸收的鉀素遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于化肥提供的鉀素，必須從土壤中吸收部分鉀素。所有施肥處理中鉀肥當(dāng)季利用率大小順序?yàn)椋篗NPK＞1.5MNPK＞NPK＞NK＞PK。施肥處理不同，鉀肥的累積利用率變化趨勢(shì)也不同。NK、PK、NPK三個(gè)只施用無機(jī)肥的處理累積利用率逐漸降低，NK、NPK處理降低較慢，PK處理快速降低。從第1年的12.2%降低到第8年的-0.6%。MNPK和1.5MNP處理相反，有逐漸增加的趨勢(shì)。這與有機(jī)肥中鉀肥逐漸礦物質(zhì)化，和缺乏有機(jī)肥的設(shè)施土壤容易引起次生鹽漬化有關(guān)[2，15]。

表4 期施肥對(duì)磷肥當(dāng)季利用率和累積利用率的影響

表5 期施肥對(duì)磷肥當(dāng)季利用率和累積利用率的影響

表6 長(zhǎng)期施肥對(duì)鉀肥當(dāng)季利用率和累積利用率的影響

表7 長(zhǎng)期施肥對(duì)鉀肥當(dāng)季利用率和累積利用率的影響

3 小結(jié)與討論

據(jù)朱兆良等[1]研究報(bào)道，全國(guó)平均氮素利用率在30%～41%。孫文濤等[16]在溫室散葉生菜對(duì)養(yǎng)分吸收利用研究中，N、P、K的平均利用率分別為10.1%，4.5%，17.3%，他是在東北地區(qū)肥沃的黑土上進(jìn)行2 a試驗(yàn)得到的結(jié)果，且生菜根系不發(fā)達(dá)。欽繩武在潮土上的5 a定位試驗(yàn)結(jié)果是 NPK處理氮素的累積利用率為55.8%，大于42.1%的當(dāng)季利用率，并認(rèn)為氮素存在累積效應(yīng)。本試驗(yàn)中，MNPK、NPK處理氮素第8年累積利用率分別為38.3%和27.1%，與當(dāng)季利用率基本相當(dāng)，說明設(shè)施條件下氮素利用率無明顯累積效應(yīng)?；侍幚鞱、NP的累積利用率33.3%和21.3%，有降低趨勢(shì)，而NK的利用率為41.7%，說明氮肥在黃瓜上連續(xù)單施，肥效下降，鉀肥在發(fā)揮和提高氮肥利用率上起著重要作用。

磷肥的當(dāng)季利用率比較低，一般認(rèn)為只有15%～25%。朱兆良等[1]總結(jié)全國(guó)旱田在15%～20%；魯如坤等[9]認(rèn)為在15%～25%；本試驗(yàn)表明，磷肥的當(dāng)季利用率低于氮肥，在所有磷肥處理中，MNPK、NPK磷肥利用率最高，8 a平均為28.5%和20.5%。不施氮肥，磷肥幾乎無效。在設(shè)施條件下磷肥的累積效果從初期到第5年緩慢增加且大于大田作物，但5 a以后又緩慢下降。這可能是因?yàn)樵O(shè)施條件下，土壤濕度大，溫度高，前期有利于磷肥的吸收，又由于重茬，5 a后土壤中病菌大量增加，影響了黃瓜根系對(duì)磷的吸收。

孫文濤等[16]研究認(rèn)為，溫室中生菜鉀肥利用率為17.3%；陳倫壽[8]總結(jié)全國(guó)的資料認(rèn)為，鉀肥的利用率平均在35%～50%，這些結(jié)果是1～2 a短期多點(diǎn)試驗(yàn)得到的，受地域和氣候、土壤等因素影響較大，時(shí)間短，代表性差。本試驗(yàn)中，在氮磷鉀肥料中，鉀肥的利用率數(shù)值略大，年際和施肥處理間的變異也較大。MNPK處理黃瓜對(duì)鉀肥的平均利用率最高達(dá)53.6%，是因?yàn)辄S瓜的瓜條和植物都需要大量的鉀，且大棚土壤透氣性好有利用鉀的吸收[3]。不配合施用氮肥或有機(jī)肥，施鉀肥效果很低。

試驗(yàn)中施肥量增加，肥料利用率反而降低，1.5MNPK處理的3種肥料的利用率全部低于MNPK處理，出現(xiàn)了超量施肥報(bào)酬減少的現(xiàn)象[2，17]。蔬菜多年重茬影響肥料的利用，特別是氮、磷的利用。所以，要想提高蔬菜設(shè)施栽培中的肥料利用率，第一，要合理的輪作和間作，既能使植物吸收土壤中的不同養(yǎng)分，又可減輕土壤傳播病害的發(fā)生。第二，加強(qiáng)設(shè)施土壤生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)與可持續(xù)利用研究。進(jìn)行土壤消毒，消除蔬菜連作障礙。

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Effect of Long-term Fertilization on Fertilizer Utilization Efficiency of Protected Cucumber

LIU Xingshe1,LIU Yanxia1,HUANG Shaomin2
(1.Shangqiu Vocational and Technical College,Shangqiu,Henan 476000;2.Institute of Plant Nutrition and Resources and Environment,Henan Academy of Agricultural Sciences)

8-year long-term fertilization experiments in fluvor aquic soil were carried out in protected field.Comparison of eight treatments of fertilization including fertilizers on fertilizer utilization efficiency in protected cucumber were studied.The results showed that at the same nitrogen applied rate,the NFUE,PFUE and KFUE of cucumbers in green house were the highest,63.2%,28.5%and 53.6%in MNPK fertilization treatments.The order of NFUE was MNPK＞NPK＞NK＞1.5MNPK＞N＞NP.In nutrient imbalanced treatments,the FUE were very low.The PFUE was less than the NFUE in MNPK,NPK treatments accumulated during 5 years.The order of PFUE was MNPK＞NPK＞1.5MNPK＞NP＞PK.The order of KFLTE was MNPK＞1.5MNPK＞NPK＞NP＞NK.With the increasing of the amount of manure and fertilizer applied,the FUE decreased.The NUE,PFUE and KFUE in 1.5MNPK treatment were 1.8,1.9 and 1.2 times of that in MNPK treatment,in other wise the rate were only 67%of that in 1.5MNPK.

Protected cucumber;Long-term fertilization experiment;Fertilizer utilization efficiency

10.3865/j.issn.1001-3547.2010.10.020

國(guó)家潮土肥力與肥料效益長(zhǎng)期定位試驗(yàn)（農(nóng)業(yè)部野外試驗(yàn)臺(tái)站平臺(tái)項(xiàng)目（SF2005-5），“十一五”科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2006BAD25B06），商丘市人民政府科技研究項(xiàng)目（2000-14 B-0211）

劉新社（1970-），男，碩士，副教授，主要從事果蔬專業(yè)教學(xué)和設(shè)施農(nóng)業(yè)研究，電話：0370-3182286，13837097528，E-mail：sqzyliu@163.com

2009-10-22