北方半干旱區(qū)氮肥不同配施方式對小南瓜產(chǎn)量的影響*

塔　娜，崔艷偉，小沢圣，拾　濤，中本和夫，王　海※

(1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院草原研究所，內(nèi)蒙古呼和浩特　010010； 2.明治大學(xué)，日本川崎　2150035；3.日本國際農(nóng)林水產(chǎn)業(yè)研究中心，日本筑波　305-8686)

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·中日合作項目——“北方農(nóng)業(yè)循環(huán)型系統(tǒng)設(shè)計與評價”專欄·

北方半干旱區(qū)氮肥不同配施方式對小南瓜產(chǎn)量的影響*

塔娜1，崔艷偉1，小沢圣2，拾濤1，中本和夫3，王海1※

(1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院草原研究所，內(nèi)蒙古呼和浩特010010； 2.明治大學(xué)，日本川崎2150035；3.日本國際農(nóng)林水產(chǎn)業(yè)研究中心，日本筑波305-8686)

小南瓜是北方半干旱區(qū)增加經(jīng)濟產(chǎn)值的適生作物之一。研究選用日本赤甘栗品種，采用田間小區(qū)試驗，研究了在兩種灌溉方式(灌溉、灌溉施肥)和四個牛糞氮添加水平(25、50、75、100 kg N/hm2)處理下氮肥不同配施方式對小南瓜產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明，在小南瓜生長前期，滴灌施肥方式可有效促進葉綠素的積累及葉片的復(fù)壯，有利于植株生長。單施有機肥組，隨著牛糞氮添加水平的增加小南瓜產(chǎn)量未見明顯增加，平均產(chǎn)量為10 t/hm2； 有機肥結(jié)合灌溉施肥組，隨著牛糞氮添加水平的增加小南瓜產(chǎn)量顯著增加，最高達到21.5 t/hm2。當總氮添加量為100～140 kg/hm2，有機無機肥配比為3： 7～5： 5時，小南瓜產(chǎn)量比單施牛糞肥增產(chǎn)60%，平均達到16 t/hm2。

小南瓜產(chǎn)量灌溉灌溉施肥氮添加量

0　引言

小南瓜是糧菜兼用作物，性喜溫暖，能耐干旱和瘠薄，適應(yīng)性強，對土質(zhì)要求不嚴，是北方半干旱區(qū)增加經(jīng)濟產(chǎn)值的適生作物。內(nèi)蒙古四季分明，具有豐富的光熱資源且晝夜溫差大，水資源匱乏但牛糞等有機肥資源豐富； 加之小南瓜營養(yǎng)價值高、品質(zhì)獨特且易栽培管理，易運輸儲存等優(yōu)點使得其易于種植推廣，可使農(nóng)牧交錯區(qū)零星農(nóng)閑地或自留地得到有效利用[1， 2]。但由于缺乏栽培管理措施和技術(shù)指導(dǎo)，存在水肥管理不合理，導(dǎo)致減產(chǎn)，水肥資源浪費和環(huán)境污染等問題[3]。

干旱半干旱地區(qū)水、氮是影響作物生長的兩個重要因子。水肥一體化技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)新性地將作物生產(chǎn)中的灌溉與施肥兩個重要技術(shù)有機融為一體，充分發(fā)揮了“水氮耦合”作用。在設(shè)施園藝和經(jīng)濟作物的應(yīng)用中，通過水氮的適時適量供給，充分滿足作物的水分與營養(yǎng)需求，保證了根區(qū)養(yǎng)分的供應(yīng)[4]，減少氮素淋溶[5]，降低養(yǎng)分損失[6]，顯著提高水肥利用率[7]，達到高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效的目標[8]。而灌溉施肥模式過分依賴溶解性好的化學(xué)肥料，致使有機肥用量逐年減少[9]。因此，在滴灌系統(tǒng)中理應(yīng)重視有機肥的施用。長期定位研究發(fā)現(xiàn)，合理地配合施用有機肥和化肥，是逐年穩(wěn)步提升作物產(chǎn)量、品質(zhì)和提高土壤肥力的重要因素[10]。有機+無機施肥模式，有利于有機肥的肥效不斷積累，增強了土壤養(yǎng)分容量及供應(yīng)能力，促進養(yǎng)分循環(huán)和再利用[11， 12]； 同時實現(xiàn)了有機質(zhì)與化肥養(yǎng)分的互補，可促進提高作物對肥料的養(yǎng)分利用率，進而增產(chǎn)增效[13-15]。但由于土壤類型、生態(tài)環(huán)境、作物品種及肥料種類的不同，合理的有機無機肥配施量是不同的。

適宜設(shè)施蔬菜生產(chǎn)的水肥管理模式，優(yōu)化有機無機肥配施，促進土壤養(yǎng)分循環(huán)和利用，增產(chǎn)增效，同時實現(xiàn)有機廢棄物資源化利用和無害化循環(huán)利用，對設(shè)施農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。研究主要探討北方半干旱區(qū)氮肥不同配施方式對小南瓜產(chǎn)量的影響，旨在為小南瓜在干旱、半干旱區(qū)高產(chǎn)高效栽培及牛糞有機肥的循環(huán)利用提供理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1試驗區(qū)概況

試驗于2013年5月9日至9月25日在位于內(nèi)蒙古呼和浩特市南郊的中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院草原研究所農(nóng)牧交錯試驗示范基地進行。地處111°45′E，40°36′N，海拔1055 m，屬于典型的半干旱大陸性氣候。具有干旱、少雨、寒冷、多風(fēng)沙等氣候特點。年平均溫度為6.2℃，≥10℃積溫2 700℃年； 平均降水量430mm，降雨主要集中在夏季； 無霜期127d。試驗地土質(zhì)為重粘質(zhì)砂土，輕度鹽堿土，pH8.5，土壤貧瘠。

1.2田間管理

供試材料為小南瓜，日本品種“赤甘栗”。采用育苗移栽的種植方式， 5月9日在溫室內(nèi)育苗，至5月24日， 2葉時定植， 4葉后摘心，采取三蔓整枝爬蔓栽培，第8葉開始授粉留瓜， 9月25日收獲。春季能進地時將16kg硫酸亞鐵(100g/m2，用于降低土壤pH)和腐熟牛糞均勻鋪撒在播種帶地面，并淺翻30cm，一次性均勻施入。移植密度為1666株/hm2，株間距1.5m。覆50cm寬地膜， 1膜1行，旁邊鋪1條滴灌帶，南瓜苗定植于膜心。兩行間鋪3m寬厚黑PE膜，用于防雜草。

灌溉施肥系統(tǒng)采用水肥一體化膜下滴灌技術(shù)，由水泵、水表、過濾器(Amiad)、氮肥溶液罐，自動比例泵(MixRite)、電子水閥定時開關(guān)(Netafim)、總輸水管(直徑60mm)、PE支管(直徑30mm)、毛管(4/ 7)壓力補償?shù)晤^(流量為2.3L/h)等組成。氮肥為硫酸銨，適用于堿性土壤，氮添加量為150mg/L，硫酸銨用量為7.32kg/100L。滴灌施肥時將硫酸銨溶解為飽和溶液，通過水肥系統(tǒng)，均勻輸送到作物根部土壤。灌溉施肥與無肥灌溉，灌溉量一致，從定植后開始直至雨期來臨。灌溉量梯度增加，分別為： 5月25日至6月4日， 0.5mm/d； 6月5～15日， 1mm/d； 6月16～27日， 2.5mm/d；6月28日至7月8日， 5mm/d。

1.3試驗設(shè)計

二因素試驗設(shè)計：(1)兩種灌溉方式，灌溉施肥(水肥)、灌溉(水)； (2)四個牛糞氮添加量， 25、50、75、100 kg N/hm2。共8個處理，田間隨機區(qū)組排列，重復(fù)3次，每重復(fù)7株小南瓜。不同處理氮添加量如表1所示。

表1　不同處理氮添加水平

處理灌溉(水處理)灌溉施肥(水肥處理)基肥(牛糞,Nkg/hm2)255075100255075100灌溉施肥量(硫酸銨,Nkg/hm2)————74747474有效施肥量(Nkg/hm2)336699131107139174202

1.4測定指標和方法

收獲時稱取各處理每顆小南瓜鮮質(zhì)量，作為實收產(chǎn)量。每日測定土壤水分含量(用土壤濕度計)和灌溉量； 從5月29日至7月17日選取主枝倒3葉用SPAD-502便攜式葉綠素儀測定葉綠素含量8次，并記錄葉片數(shù)6次； 同時用溫度計及雨量筒記錄空氣、土壤溫度和降雨量。

1.5數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)用 Excel 處理后進行圖表制作，用DPS統(tǒng)計軟件進行方差分析。

2　結(jié)果與分析

圖1　土壤水吸力變化與降雨量

2.1土壤水吸力變化與降雨量

圖1記錄了5月22日至9月25日間的土壤水吸力變化及降雨量。6～9月份降雨量基本保持在往年的平均水平，但雨量分配不均勻，降雨主要集中在7月，而6、8和9月有效降雨非常低。一年中降水分配不均勻會造成農(nóng)作物產(chǎn)量的不穩(wěn)定。土壤水吸力是能夠反映土壤水分有效性的參考指標，作為控制標準更能客觀反映土壤對水分的吸納能力及土壤水分對作物的供給狀況。對于不同土壤，凡是土壤水吸力在0～-10 kPa范圍均為過濕，-10～-30 kPa 范圍為濕潤，-30～-50 kPa為干爽，<-50 kPa為干燥[16]。土壤干燥時，作物基本上停止生長。該試驗中， 7月末前， 30cm深土壤水吸力基本保持在-10～-30 kPa濕潤范圍內(nèi)； 7月末到8月初和8月中旬為-40kPa左右，出現(xiàn)了短期的干爽； 9月中旬則降到-50kPa，達到了干燥水平。而50cm深土壤水吸力在9月份前一直保持在-10 kPa濕潤以上水平，甚至出現(xiàn)了過濕情況， 9月份則逐漸降低至干燥水平。

結(jié)果表明， 8月中旬前，作物主要消耗地下30cm以上土壤水分，之后逐漸消耗更深層土壤水分。另， 9月中旬土壤出現(xiàn)了干燥，而此時小南瓜果實已開始成熟，已不需要太多水分的供應(yīng)。

2.2兩種灌溉方式下小南瓜葉片葉綠素含量與主蔓葉片數(shù)比較

葉片是作物營養(yǎng)生長期氮素營養(yǎng)狀況較靈敏的指示器官，通過測定SPAD值可以了解葉片“綠色度”的變化，進而判斷小南瓜植株的氮素營養(yǎng)狀況，也為植株生長狀況提供參考[17， 18]。圖2為兩種灌溉方式下小南瓜葉片葉綠素平均含量在7周內(nèi)(5月29日至7月17日)的變化比較。在試驗期內(nèi)，兩種灌溉方式下SPAD值變化趨勢基本一致，遵循“升高—下降—再升高”這一規(guī)律。水肥處理組SPAD值在第0周和第1周極顯著高于水處理組(P<0.01)，第2和第3周則顯著高于水處理組(P<0.05)，且水肥處理組SPAD峰值出現(xiàn)時間比水處理組峰值出現(xiàn)時間早1周； 第4～7周，兩處理間沒有明顯差異，變化趨勢一致。這表明，通過生長前期滴灌施肥管理，水肥處理表現(xiàn)出更好的長勢，至生長后期，各處理間 SPAD值變化趨于平緩，植株開始進入發(fā)育期。

圖2　葉綠素含量比較　　　　　　　　　　　　　　　　圖3 主蔓葉片數(shù)比較

小南瓜生長狀況的好壞將直接影響到小南瓜產(chǎn)量的高低和品質(zhì)的優(yōu)劣。葉片數(shù)是作物生長參數(shù)指標之一。圖3為兩種灌溉方式下小南瓜主蔓葉片數(shù)在5周內(nèi)(6月12日至7月17日)的變化比較。在試驗期內(nèi)，兩種灌溉方式差異性顯著水平變化規(guī)律與葉片SPAD值基本一致。第0～3周，水肥處理組主蔓葉片數(shù)極顯著高于水處理組(P<0.01)，而第4、5周則兩處理組間沒有明顯的差異?？傮w而言，與水處理組相比，在生長前期滴灌施肥對小南瓜葉片的影響較大，通過促進有效葉片數(shù)的增加，從而促進生長，也為后期小南瓜的發(fā)育打下了較好的基礎(chǔ)。

2.3小南瓜果實產(chǎn)量

圖4　不同氮添加量下小南瓜產(chǎn)量

如表1所示，根據(jù)試驗田用腐熟牛糞平均氮含量而設(shè)定的牛糞氮添加量為25～100 kg/hm2時，而有效氮添加量分別為，未使用硫酸銨處理組為33～131 kg/hm2，硫酸銨處理組為107～202 kg/hm2。

兩種灌溉方式下不同氮添加水平的小南瓜產(chǎn)量如圖4所示。結(jié)果表明，水處理組，當?shù)砑恿孔?3增加到131 kg/hm2時，小南瓜產(chǎn)量未受到氮水平的顯著影響，基本保持在10t/hm2； 水肥處理組則隨著氮添加水平的增加小南瓜產(chǎn)量顯著增加(P<0.05)。當?shù)綖?07～139 kg/hm2時，小南瓜平均產(chǎn)量為16 t/hm2，與水處理組同氮水平產(chǎn)量增加了60%?？梢钥闯鏊幚斫M中基肥氮水平未對小南瓜產(chǎn)量構(gòu)成了影響，而滴灌施肥處理對產(chǎn)量形成因素產(chǎn)生了顯著影響。

3　討論

針對北方半干旱農(nóng)牧交錯區(qū)的貧瘠土壤和少雨、多風(fēng)沙氣候及水資源匱乏的自然條件下，急需引進更多、更好的節(jié)水、節(jié)肥、高效的灌溉施肥新技術(shù)[19]。而該研究中采用的小南瓜滴灌施肥技術(shù)不僅實現(xiàn)了水肥一體化管理，而且能高效利用有限的水肥資源，值得在該地區(qū)推廣應(yīng)用。

國內(nèi)外較多的氮肥實驗表明，蔬菜產(chǎn)量并不是隨施氮量的增加而無限增加。李淑儀等[20](2011)研究表明，施入過量有機肥會對蔬菜產(chǎn)量和品質(zhì)都會產(chǎn)生不良影響。而化肥的增產(chǎn)作用也不一定是立竿見影的。王冰清等[21](2012)得出，化肥減量對連續(xù)種植的蔬菜產(chǎn)量沒有明顯影響，但提高了蔬菜的品質(zhì)。有機無機肥配施模式，在增加作物產(chǎn)量的同時，對化肥利用率提高及提升農(nóng)田地力等效果明顯(Schjonning et al， 2002； Tayebeh et al， 2010)[22， 23]。然而對有機肥與化肥配施的最適比例研究結(jié)果仍不盡相同。該研究中，小南瓜生長前期的滴灌施肥管理加快了葉綠素的積累及葉片的復(fù)壯，從而促進生長，為后期小南瓜的發(fā)育打下了較好的基礎(chǔ)。單施發(fā)酵牛糞未導(dǎo)致小南瓜增產(chǎn)，這可能與牛糞添加量不高有關(guān)。由于牛糞肥養(yǎng)分釋放較慢，在作物生長期未能發(fā)揮作用。牛糞配施化肥情況下，小南瓜增產(chǎn)效果明顯，同氮水平下增產(chǎn)達到60%，可以看出肥效明顯增加。研究表明，堆肥的養(yǎng)分釋放雖然較緩慢，但可以阻止無機肥養(yǎng)分通過反硝化、揮發(fā)和淋溶而損失掉，進而提高了養(yǎng)分利用率。同時，有機肥可通過改變土壤物理性質(zhì)可促進根系的復(fù)壯而提高對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收[22]。

4　結(jié)論

內(nèi)蒙古半干旱地區(qū)春末夏季氣候有利于小南瓜的種植。在小南瓜生長前期，滴灌施肥方式可有效促進葉綠素的積累及葉片的復(fù)壯，有利于植株生長。單施有機肥組，隨著牛糞氮添加水平的增加小南瓜產(chǎn)量未見明顯增加，平均產(chǎn)量為10 t/hm2； 有機肥結(jié)合灌溉施肥組，隨著牛糞氮添加水平的增加小南瓜產(chǎn)量顯著增加，最高達到21.5 t/hm2。當總氮添加量為100～140 kg/hm2，有機無機肥配比為3： 7～5： 5時，小南瓜產(chǎn)量比單施牛糞肥增產(chǎn)60%，平均達到16 t/hm2。

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EFFECTS OF COMBINED APPLICATION OF CHEMICAL FERTILIZER WITH MANURE ON PUMPKIN YIELD IN NORTHERN SEMI-ARID REGION*

Tana1，Cui Yanwei1，Kiyoshi Ozawa2，Shi Tao1，Nakamoto Kazuo3，Wang Hai1※

(1.Institute of Grassland Research, Chinese Academy of Agricultural Sciences，Hohhot，Inner Mongolia 010010, China；2.Meiji University，Kawasaki 2150035，Japan；3.Japan International Research Center for Agricultural Sciences，Tsukuba 305-8686，Japan)

Pumpkin is one of suitable crops for increasing economic output in northern semi-arid region. Taking the pumpkin variety, "Red Sweet Chestnut", as an example, through two irrigation treatments (irrigation and fertigation), and four of cow dung application level treatments (25, 50, 75, and 100 kg nitrogen/ hm2, this paper evaluated the effects of combined application of chemical fertilizer with manure on pumpkin yield. The results showed that fertigation treatment can effectively promote the growth of the main stem and leaf color index. The yield in treatment irrigation was approximately 10t/ hm2when the nitrogen application level ranged from 33 to 131kg/ hm2.For the organic fertilizer combined with fertigation treatment, the increase of cow dung level of nitrogen significantly increased small pumpkin production, the highest yield reached 21.5 t/hm2.When the total nitrogen input was 100-140 kg/hm2and the organic and inorganic fertilizer ratio was 3∶7 ～ 5∶5, the small pumpkin yield increased by 60% with an average of 16 t/hm2, compared with organic treatment.

pumpkin； yield； irrigation； fertigation； nitrogen application

10.7621/cjarrp.1005-9121.20160711

2016-04-20

塔娜(1980—)，女，內(nèi)蒙古蘇尼特左旗人，副研究員。研究方向：草地生態(tài)與飼料科學(xué)?！ㄓ嵶髡撸和鹾?1981—)，男，內(nèi)蒙古赤峰人，助理研究員。研究方向：草地管理與生態(tài)評價。Email：grassland302@aliyun.com

S642.1; S147

A

1005-9121[2016]07-0073-05

*資助項目：中日合作項目