化肥減量配施有機肥對日光溫室土壤質(zhì)量及茄子產(chǎn)量、品質(zhì)的影響

肖 讓,張永玲,趙蕓晨,郭世乾,崔增團,師偉杰

(1.河西學(xué)院 土木工程學(xué)院,河西走廊水資源保護利用研究所,甘肅 張掖 734000; 2.河西學(xué)院 農(nóng)業(yè)與生態(tài)工程學(xué)院,甘肅 張掖 734000;3.甘肅省耕地質(zhì)量建設(shè)保護總站,甘肅 蘭州 730020; 4.張掖市甘州區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心,甘肅 張掖 734000)

茄子(SolanummelongenaL.)屬茄科茄屬植物,其果實豐富的營養(yǎng)成分和獨特的風(fēng)味成為大眾蔬菜,同時具有防治胃癌、抗衰老、清熱活血、消腫止痛、降血脂、降血壓、清熱解毒等藥用和保健價值,有著“昆侖紫瓜”的美譽[1-3]。河西走廊作為甘肅省重要的瓜果蔬菜供應(yīng)基地,近年來茄子種植規(guī)模不斷擴大,依靠大量化肥來提高產(chǎn)量與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率已成為必要農(nóng)藝措施。但過量施用化肥破壞土壤結(jié)構(gòu),造成農(nóng)田土壤板結(jié)、養(yǎng)分失衡以及農(nóng)業(yè)污染等多方面環(huán)境問題[4-5]。已有研究證實長期施用化肥會造成土壤養(yǎng)分流失、降低土壤質(zhì)量,影響土壤養(yǎng)分循環(huán)和土壤固碳能力,最終影響作物產(chǎn)量[6-8]。邢力等[6]通過長期定位試驗表明,常年施用化肥會降低土壤養(yǎng)分含量和土壤固碳效率、凈固碳效率,對作物生長和土壤環(huán)境產(chǎn)生負面影響。姜麗偉等[7]研究發(fā)現(xiàn),連續(xù)2 a施用氮肥會降低冬小麥產(chǎn)量和土壤有機氮組分含量。Reardon等[8]研究表明,長期施用氮肥會降低土壤質(zhì)量,影響土壤微生物群落和土壤養(yǎng)分循環(huán)。因此,合理的農(nóng)田肥料管理措施是實現(xiàn)作物增產(chǎn)提質(zhì)與農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展的重要措施。

有機肥是一種經(jīng)過動植物殘體加工且富含大量有益物質(zhì)、肥效長的含碳物料,能夠調(diào)節(jié)土壤理化性和有機質(zhì),促進土壤微生物繁殖,為作物生長發(fā)育提供全面營養(yǎng)[9]。已有研究表明,配施有機肥可顯著提高土壤活性有機碳和微生物碳含量以及多樣性指數(shù),并在一定程度上增加土壤堿解氮與速效鉀含量[10]。目前,有機肥已在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用,但不同種類肥力效果各有差異,同時受農(nóng)業(yè)氣候區(qū)環(huán)境的影響,其表現(xiàn)效果有所不同。郭龍等[11]研究表明,配施牛糞有機肥替代70%氮肥能改善茶葉內(nèi)在成分,提高茶葉產(chǎn)量,調(diào)節(jié)土壤養(yǎng)分含量,且土壤脲酶、蔗糖酶、酸性磷酸酶依次提高160.00%～183.33%,36.13%～58.98%,12.14%～20.98%,37.13%～76.36%。范曉暉等[12]以葡萄為研究對象,通過化肥減量配施有機肥發(fā)現(xiàn)葡萄單果質(zhì)量、產(chǎn)量分別提高15.90%,33.68%,可溶性固形物、維生素C含量依次增加6.41%,25.17%,土壤有機質(zhì)增幅12.25%～57.23%。王寧等[13]通過3 a定位試驗發(fā)現(xiàn),化肥減量配施有機肥可改善土壤酶活性,提高土壤微生物數(shù)量,促進作物生長發(fā)育,提高產(chǎn)量。先前研究為化肥減量配施有機肥利用技術(shù)應(yīng)用提供了理論指導(dǎo),但作物品種和土壤類型對化肥減量和配施有機肥在不同農(nóng)業(yè)氣候區(qū)的響應(yīng)亦不相同。當前研究較為關(guān)注化肥減量配施有機肥對大田作物品質(zhì)、產(chǎn)量及土壤質(zhì)量的影響,而對設(shè)施蔬菜的研究較少,且該項技術(shù)在河西綠洲對日光溫室茄子產(chǎn)量及土壤質(zhì)量的影響研究更是鮮有報道。本研究通過連續(xù)2 a定位試驗,研究化肥減量配施有機肥對日光溫室茄子生長發(fā)育、產(chǎn)量及土壤質(zhì)量的影響,尋求最優(yōu)施肥配比,為化肥減量配施有機肥技術(shù)在茄子及其他設(shè)施蔬菜栽培上的應(yīng)用提供理論支撐。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗于2019,2020年在甘肅省河西走廊中段的張掖市甘州區(qū)馬站十社鋼架棚溫室(100°50′E、38°88′N)進行。移栽前對日光溫室土壤養(yǎng)分含量進行取樣測定,溫室土壤為沙壤土,耕層土壤田間最大持水量25.4%,作物萎蔫系數(shù)為7.8%,土壤容重1.36 g/cm3。0～40 cm耕層土壤pH值8.57,有機質(zhì)含量12.80 g/kg,全氮、全磷和全鉀磷含量依次為1.27,0.95,31.20 g/kg,肥力中等。栽培方式采用壟植,壟寬30 cm,壟高20 cm,覆蓋地膜,膜下鋪設(shè)滴灌帶,株距50 cm。

1.2 試驗設(shè)計

試驗以天龍八號紫紅長茄為供試材料,種植密度為4.4×104株/hm2。試驗設(shè)施有機肥下設(shè)6個有機肥(Organic fertilizer,OF)與化肥(Chemical fertilizer,CF)配施處理,分別為:施用100%普通化肥(CF100%+OF0%)、施用80%普通化肥+20%有機肥(CF80%+OF20%)、施用60%普通化肥+40%有機肥(CF60%+OF40%)、施用40%普通化肥+60%有機肥(CF40%+OF60%)、施用20%普通化肥+80%有機肥(CF20%+OF80%)、施用100%有機肥(CF0%+OF100%),1個不施肥對照處理(CF0%+OF0%),共7個處理(表1),每個處理3次重復(fù),共21個小區(qū),小區(qū)面積40 m2(4 m×10 m),采用裂區(qū)試驗設(shè)計,各處理之間均用埋深60 cm的棚膜隔開,以防止肥水側(cè)滲。壟面鋪設(shè)滴灌帶(大禹節(jié)水集團股份有限公司生產(chǎn)),采用膜下滴灌進行灌溉。2019年5月9日和2020年5月15日定植生長一致、苗齡為50 d左右的幼苗。

表1 試驗處理及施肥量Tab.1 Treatment and fertilization amount kg/hm2

普通化肥養(yǎng)分含量分別為尿素(含N≥46%,新疆中能萬源化工有限責(zé)任公司)、過磷酸鈣(含P2O5≥46%,昆明紅海磷肥有限責(zé)任公司)和硫酸鉀(含K2O≥52%,新疆羅布泊鉀鹽有限責(zé)任公司)系市場肥料銷售公司購買。有機肥由甘肅星碩生物科技有限公司提供,每袋40 kg,其中有機質(zhì)含量≥45%、總養(yǎng)分含量N+P2O5+K2O ≥5%,其中N、P、K含量為2.9∶1.6∶0.7。試驗中施肥量、有機肥和化肥的用量以純氮量進行折算。有機肥均作為基肥在定植前一次性施入,普通化肥分4次利用水肥耦合滴灌追肥施入,追肥時間分別為定植后18,40,65,84 d,追施比例分別為2∶2∶3∶3。除肥料施用方式不同外,其他管理措施均保持一致。2019年茄子生育期內(nèi)灌溉7次,分別為定植后第1,18,40,52,65,84,100天,灌水定額分別為437.6,290.8,338.9,428.7,509.5,628.3,361.4 m3/hm2,灌溉定額為2 995.2 m3/hm2;2020年茄子生育期內(nèi)灌溉7次,分別為定植后第1,18,40,53,65,84,103 天,灌水定額分別為340.7,323.3,261.8,450.2,443.4,556.8,384.3 m3/hm2,灌溉定額為2 760.5 m3/hm2。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 土壤微生物和養(yǎng)分 茄子收獲后,各試驗小區(qū)使用五點法在長勢一致的茄子間取樣,取樣深度為20 cm,取樣后帶回實驗室將土樣置于4 ℃冷藏室立即測定微生物數(shù)量與養(yǎng)分。細菌采用牛肉膏固體培養(yǎng)基法測定[14],真菌采用馬丁培養(yǎng)基法測定[14],放線菌采用高氏培養(yǎng)基法測定[14]。土壤全氮[15]采用凱氏定氮法測定,全磷采用鉬銻抗比色法測定[15],全鉀采用NaOH熔融法測定[15],有機質(zhì)采用重鉻酸鉀氧化-外加熱法測定[15]。

1.3.2 土壤水分 生育期內(nèi),每隔10 d在長勢一致的2株茄子植株中間位置取土,利用烘干法測定土壤含水量。測深100 cm,以20 cm為梯度,共5個層次。

土壤貯水量SWS (mm)=h×ρ×ω×10,h為土層深度(cm),ρ為土壤容重(g/cm3),ω為土壤含水量(%)。

1.3.3 生長指標 每隔10 d隨機選取5株茄子,帶回實驗室用量程150 cm的卷尺測定株高,用0.01 mm游標卡尺測定莖粗,然后將每株茄子的所有葉片剪下后利用YMJ-B葉面積測量儀(浙江拓普云農(nóng)科技股份有限公司生產(chǎn))測量葉面積,最后取平均值并計算葉面積指數(shù)(LAI=總?cè)~面積/土地面積)。隨后將植株分解后用紙袋標記分裝,105 ℃恒溫烘箱殺青40 min,然后將溫度調(diào)至80 ℃,烘干至恒質(zhì)量,采用精度為0.001 g電子秤稱質(zhì)量。

1.3.4 產(chǎn)量及農(nóng)藝性狀 茄子成熟后按小區(qū)分批次單獨收獲,記錄每次采收的茄子數(shù)量和單果質(zhì)量,最終按小區(qū)累計進行測產(chǎn)。

1.3.5 水分利用效率 利用土壤水分平衡方程計算茄子耗水量。

耗水量(ET,mm)=播前100 cm土壤貯水量-收獲時100 cm土壤貯水量+生育期灌水量

水分利用效率(WUE,kg/m3)=茄子產(chǎn)量/生育期耗水量

1.3.6 品質(zhì)指標 可溶性糖含量采用斐林試劑滴定法,維生素C含量采用2,6-二氯靛酚滴定法進行測定,粗蛋白含量采用凱氏定氮法測定,粗纖維采用酸堿消煮發(fā)測定,游離氨基酸含量茚三酮顯色法測定,硝酸鹽采用鹽酸萘乙二胺法測定。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

采用Microsoft Excel 2010對所測數(shù)據(jù)進行計算,利用SPSS 19.0軟件中LSD多重比較法比較各處理相關(guān)數(shù)據(jù)差異的顯著性,OriginPro 8.0作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 化肥減量配施有機肥對土壤微生物的影響

由表2可知,化肥減量配施有機肥可顯著提高土壤耕層內(nèi)細菌、真菌、放線菌與微生物總量,且不同處理對微生物影響差異顯著。綜合2 a數(shù)據(jù)分析表明,處理FS微生物總量、細菌、真菌、放線菌最高,較CK依次顯著提高52.79%,65.43%,57.76%,107.04%;其次為FE,較CK顯著增加46.16%,39.70%,34.26%,75.09%,表明配施有機肥可顯著提高土壤細菌和真菌數(shù)量,處理FT與FZ微生物總量、細菌、真菌與放線菌數(shù)量較CK增幅依次為13.01%～15.08%,10.20%～21.19%,13.27%～21.29%,46.51%～51.34%。施用純化肥處理對土壤微生物數(shù)量無顯著影響。配施有機肥處理FE、FS、FF微生物總量、細菌、真菌、放線菌較FH增幅為16.01%～46.10%,24.60%～59.08%,12.21%～40.34%,46.37%～94.76%,表明增施有機肥可改善土壤耕層微生物數(shù)量,為作物生長發(fā)育創(chuàng)造有利條件,但隨著有機肥用量增加微生物數(shù)量提升幅度較小,除放線菌提高37.28%～42.36%外,微生物總量、細菌、真菌增幅分別為8.06%～10.05%,5.97%～16.53%,0.76%～7.81%。

表2 生物有機肥部分替代化肥對茄子土壤微生物的影響Tab.2 Effect of partial substitution of bio-organic fertilizer for chemical fertilizer on eggplant soil microorganisms

2.2 土壤養(yǎng)分

從表3可以看出,化肥減量配施有機肥處理較CK可顯著提高土壤全氮、全磷、全鉀和有機質(zhì)含量,且施用純化肥處理土壤養(yǎng)分也顯著增加。綜合2 a平均數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn),施用60%化肥+40%有機肥處理FS土壤全氮、全磷、全鉀、有機質(zhì)較CK依次增幅為72.38%,68.67%,63.84%,19.60%。處理FH和FE土壤養(yǎng)分含量無顯著差異,全氮、全磷、全鉀、有機質(zhì)較CK分別增加38.10%,34.94%,36.27%,4.40%和49.52%,31.33%,29.71%,15.61%;處理FT與FZ土壤全氮、全磷、全鉀、有機質(zhì)含量無顯著差異,較CK分別提高54.29%,66.27%,41.81%,35.05%和45.71%,48.19%,46.24%,46.01%。與施用化肥處理FH相比,化肥減量配施有機肥可以調(diào)節(jié)土壤養(yǎng)分,增加土壤有機質(zhì)含量,且隨著化肥減量有機肥用量增加土壤有機質(zhì)含量呈現(xiàn)出逐漸增大趨勢。其中,處理FZ有機質(zhì)含量最高,達到17.58 g/kg,較各化肥減量配施有機肥處理增幅8.12%～39.86%,但土壤全氮、全磷、全鉀較FS分別降低15.47%,12.14%,10.74%。

表3 生物有機肥部分替代化肥對茄子土壤養(yǎng)分的影響Tab.3 Effect of partial substitution of bio-organic fertilizer for chemical fertilizer on soil nutrients of eggplant g/kg

2.3 生長指標的動態(tài)變化

2.3.1 株高 由圖1可知,各處理茄子生育期內(nèi)隨著移栽天數(shù)的延長株高表現(xiàn)出逐漸增長的趨勢,在移栽100 d后達到最大。茄子移栽初期,各處理株高并無顯著差異,隨著移栽天數(shù)的增加,化肥減量配施有機肥處理FE、FS、FF和FT能顯著促進茄子株高增加,且在移栽后30～100 d增長幅度較快。綜合分析2019,2020年生長季數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),處理FH、FE、FS、FF、FT、FZ與CK(不施肥)相比,株高均有顯著提高,其中FS最大株高較CK提高12.08%,19.26%,處理FH、FE、FF、FT和FZ株高較CK平均增幅分別是11.58%,12.76%,12.46%,9.53%,6.42%。不同化肥減量配施有機肥處理間茄子株高表現(xiàn)各有差異,其中配施純有機肥處理處理FH、FE、FS、FF、FT最大株高顯著高于FZ,2 a株高平均增幅依次為4.85%,5.95%,8.62%,5.67%,2.92%。

圖1 化肥減量配施有機肥方式下茄子株高動態(tài)變化Fig.1 Dynamic change of plant height of eggplant under the mode of reducing chemical fertilizer and applying organic fertilizer

2.3.2 莖粗 由圖2可知,各處理茄子莖粗變化趨勢與株高變化趨勢相似,即隨著茄子移栽天數(shù)的推進莖粗逐漸增加,且在移栽100 d后達到最大,同時化肥減量配施有機肥處理莖粗均顯著高于對照(不施肥)處理。2019年處理FH、FE、FS、FF、FT、FZ茄子最大莖粗較CK平均增幅分別是15.68%,19.86%,22.26%,18.39%,14.02%,11.75%,2020年最大莖粗較CK平均增幅分別是11.59%,13.63%,17.96%,16.21%,10.47%,9.07%。各化肥減量配施有機肥處理下茄子最大莖粗增幅無顯著差異,與處理FZ相比,FH、FE、FS、FF、FT最大莖粗增幅為1.29%～9.41%;與處理FH(配施純化肥)相比,處理FZ 2 a生長季最大莖粗分別降低1.44%,1.00%。

圖2 化肥減量配施有機肥方式下茄子莖粗動態(tài)變化Fig.2 Dynamic change of eggplant stem diameter under the mode of reducing chemical fertilizer and applying organic fertilizer

2.3.3 葉面積指數(shù) 由圖3可知,隨著移栽天數(shù)的推移,茄子葉面積指數(shù)表現(xiàn)出先增大后減小的趨勢,移栽后0～50 d各處理茄子生長發(fā)育較快,葉面積指數(shù)提升幅度較大,且各處理均在移栽后80 d達到最大值,隨后進入生殖生長階段,葉面積指數(shù)增長幅度較小,到生育后期葉片逐漸衰老,葉面積指數(shù)逐漸降低。全生育期內(nèi),處理CK葉面積指數(shù)顯著低于化肥減量配施有機肥處理,且在生育后期葉面積指數(shù)下降幅度較大。2019,2020年數(shù)據(jù)分析表明,移栽初期各處理茄子葉面積指數(shù)變化幅度較小,無顯著差異;移栽后10～80 d,處理FH、FE、FS、FF、FT、FZ較CK增幅為9.20%～180.00%,移栽后90～100 d增幅為11.45%～29.81%,生育后期化肥減量配施有機肥有利于光合產(chǎn)物分配,為高產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。移栽后90～100 d,配施純化肥(FH)茄子葉面積指數(shù)低于化肥減量配施有機肥處理,較FE、FS、FF、FT分別降低5.62%～11.64%,7.14%～16.38%,7.89%～17.67%,7.89%～18.53%。

圖3 化肥減量配施有機肥方式下茄子葉面積指數(shù)動態(tài)變化Fig.3 Dynamic change of eggplant cotyledon area index under the mode of reducing chemical fertilizer and applying organic fertilizer

2.4 品質(zhì)

由表4可知,相較于配施純化肥,化肥減量配施有機肥可提高茄子可溶性糖、粗蛋白、VC、游離氨基酸含量,依次提高13.52%～35.01%,6.92%～37.51%,7.34%～48.69%,11.92%～107.32%,同時還可降低茄子硝酸鹽含量。綜合2 a數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn),可溶性糖含量、粗蛋白含量、粗纖維含量、VC含量與游離氨基酸含量以FS處理最高,較CK分別提高30.36%～35.01%,28.81%～37.51%,1.77～3.98百分點,45.43%～48.69%,76.94%～107.32%,同時硝酸鹽含量與CK處理無顯著差異。FH處理可溶性糖含量、粗蛋白含量、粗纖維含量、VC含量與游離氨基酸含量和硝酸鹽含量分別提高10.35%～21.45%,6.92%～7.63%,0.54～0.59百分點,7.34%～12.18%,11.92%～48.28%,24.90%～38.39%?；蕼p量配施有機肥處理FE、FS、FF、FT可溶性糖含量、粗蛋白含量、VC含量與游離氨基酸含量較FH增幅為1.45%～39.80%,且硝酸鹽含量降低11.88%～35.00%。

表4 化肥減量配施有機肥對茄子品質(zhì)的影響Tab.4 Effect of reduced chemical fertilizer and organic fertilizer on eggplant quality

2.5 產(chǎn)量和水分利用效率

2.5.1 產(chǎn)量構(gòu)成要素 由表5可知,化肥減量配施有機肥可顯著改善茄子產(chǎn)量構(gòu)成因子,茄子單株結(jié)果數(shù)、單果質(zhì)量、茄果縱徑、茄果橫徑較CK依次增幅為11.48%～36.84%,19.10%～37.16%,11.21%～21.56%,6.43%～18.69%,產(chǎn)量提高23.12%～58.38%。綜合2019,2020年數(shù)據(jù)分析表明,處理FS較CK茄子單株結(jié)果數(shù)、單果質(zhì)量、茄果縱經(jīng)、茄果橫經(jīng)較CK平均提高32.20%,31.86%,19.73%,18.42%。處理FS和FT茄子產(chǎn)量構(gòu)成因子分別較CK提高27.87%～36.84%,26.79%～37.16%,17.94%～21.56%,18.15%～18.69%和22.95%～29.82%,22.32%～31.39%,17.04%～20.64%,16.74%～17.55%?；蕼p量配施有機肥處理FE、FS單株結(jié)果數(shù)、單果質(zhì)量、茄果縱經(jīng)、茄果橫較FH增幅為6.75%,2.79%,1.20%,1.96%和16.42%,4.02%,5.81%,5.23%,配施純有機肥處理和純化肥處理茄子產(chǎn)量構(gòu)成因子無顯著差異,且2020年FZ處理茄子單果質(zhì)量有所降低。

表5 化肥減量配施有機肥對茄子產(chǎn)量構(gòu)成因子的影響Tab.5 Effect of reduced chemical fertilizer and organic fertilizer on yield components of eggplant

2.5.2 產(chǎn)量及水分利用效率 由表6可知,化肥減量配施有機肥對日光溫室茄子耗水量、產(chǎn)量、收獲指數(shù)、水分利用效率和灌溉水利用效率等指標影響差異顯著,其中處理FS產(chǎn)量、水分利用效率、灌溉水利用效率最大,分別可達42 495.83～42 936.46 kg/hm2,10.14～10.78 kg/m3,10.33～11.06 kg/m3。綜合2 a生長季平均數(shù)據(jù)分析表明,處理FH、FE、FS、FF、FT、FZ耗水量較CK依次提高16.06%,13.53%,8.36%,6.23%,3.09%,1.67%。處理FS經(jīng)濟產(chǎn)量最高,可達42 716.15 kg/hm2,其次為處理FF和FE,分別為41 922.06,40 302.74 kg/hm2,較CK顯著提高53.64%,50.78%和44.96%。處理FS水分利用效率最高,可達10.46 kg/m3,其次為處理FF和FT,分別為10.37,9.79 kg/hm3,較CK顯著提高47.53%,46.19%,38.08%。地上生物量和灌溉水利用效率較CK顯著提高18.06%～69.16%,23.33%～53.55%。隨著化肥減量配施有機肥茄子耗水量表現(xiàn)出下降趨勢,同時地上生物量與分水利用效率和灌溉水利用效率不斷提高,FS、FF耗水量和地上生物量較FH依次降低6.64%,8.47%和16.14%,22.28%,收獲指數(shù)提高31.76%,38.87%,水分利用效率和灌溉水利用效率增幅依次為13.94%,12.91%和9.92%,7.86%,且處理FH和FE之間耗水量、產(chǎn)量、地上生物量、水分利用效率以及灌溉水利用效率無顯著差異,但FE收獲指數(shù)較FH提高13.75%。2019年處理FT與FZ耗水量無顯著差異,2020年耗水量、地上生物量和灌溉水利用效率無顯著差異。

表6 化肥減量配施有機肥對茄子產(chǎn)量及水分利用效率的影響Tab.6 Effect of reduced chemical fertilizer and organic fertilizer on eggplant yield and water use efficiency

3 結(jié)論與討論

土壤養(yǎng)分和微生物是土壤生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分,養(yǎng)分是微生物的氮源和碳源,且微生物經(jīng)過分解動植物殘體參與農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的能量流動和物質(zhì)循環(huán),同時影響作物生長發(fā)育,是土壤肥力的重要指標之一[16-17]。有機肥具有養(yǎng)分全、肥效長等特點,能夠改善土壤質(zhì)量和作物品質(zhì),提高土壤保肥保水能力,促進微生物繁育[18]。宋以玲等[19]研究表明,化肥減量配施有機肥可顯著提高油菜根際土壤細菌和放線菌數(shù)量,改變土壤酶活性和有效養(yǎng)分含量。本研究表明,化肥減量配施有機肥可顯著提高土壤微生物數(shù)量和養(yǎng)分含量,而單一配施化肥會抑制土壤微生物活動,最終降低土壤養(yǎng)分含量。其中處理FS與FE細菌、真菌、放線菌數(shù)量較CK顯著提高65.43%,57.76%,107.04%和39.70%,34.26%,75.09%,且處理FS全氮、全磷、全鉀較CK依次提高72.38%,68.67%,63.84%。隨著有機肥用量增加,各處理有機質(zhì)含量逐漸增大,處理FZ有機質(zhì)含量較CK提高46.01%,較各化肥減量配施有機肥處理增幅8.12%～39.86%,同時各化肥減量配施有機肥處理間對細菌、真菌、放線菌數(shù)量的影響差異不同。王寧等[13]通過多年定位試驗發(fā)現(xiàn),化肥減量40%并配施1 800 kg/hm2普通有機肥和600 kg/hm2生物有機肥可顯著提高棉花蕾期、鈴期、吐絮期土壤細菌、真菌、放線菌數(shù)量,較CK分別提高84.6%,57.1%,43.5%。張國龍等[20]研究表明,化肥減量配施有機肥會影響土壤養(yǎng)分含量,土壤中全氮、全磷、全鉀含量較配施純化肥處理分別提高17.11%,16.3%,11.1%,同時能調(diào)節(jié)土壤pH值,且單一配施化肥對土壤養(yǎng)分含量和有機質(zhì)含量影響不大。張濤等[21]研究亦證實,化肥減量配施有機肥能顯著提高土壤中細菌和放線菌數(shù)量,且土壤速效養(yǎng)分和有機質(zhì)含量也顯著增加。本研究結(jié)論表明,化肥減量配施有機肥可以顯著提高土壤微生物數(shù)量和養(yǎng)分含量,但增幅與前者結(jié)論略有差異,這可能與有機肥種類、土壤質(zhì)量及肥料施用量等因素有關(guān),因此,應(yīng)根據(jù)地域土壤狀況、栽培作物及當?shù)厥┓视昧看_定化肥與有機肥最佳配比。

化肥減量配施有機肥能夠協(xié)調(diào)土壤養(yǎng)分供給和作物吸收的同步性,促進作物生長發(fā)育,有利于養(yǎng)分合理分配,最終提高作物產(chǎn)量[22]。本研究表明,化肥減量配施有機肥也可以促進茄子生長發(fā)育,提高葉面積指數(shù),且隨著移栽天數(shù)的推移,有機肥所釋放的養(yǎng)分被逐漸吸收,促使茄子營養(yǎng)物質(zhì)向果實分配,增加茄子營養(yǎng)成分含量,并改善產(chǎn)量構(gòu)成要素,提高茄子產(chǎn)量。張敏等[23]研究表明,化肥減量配施有機肥可顯著提高花生各生育期主莖高、側(cè)枝長和分枝數(shù),且隨著生育期推移和有機肥養(yǎng)分釋放,調(diào)節(jié)花生各器官干物質(zhì)分配比例,并促進光合產(chǎn)物分配至莢果,進而提高花生產(chǎn)量。這一研究結(jié)論與本研究結(jié)論基本一致,但受宿主作物、肥料用量及試驗區(qū)土壤質(zhì)量等因素影響,增幅各有差異。同時,本研究亦表明,化肥減量配施有機肥使茄子可溶性蛋白含量、粗蛋白含量、粗纖維含量、VC含量、游離氨基酸含量依次提高13.52%～35.01%,6.92%～37.51%,2.56%～19.14%,7.34%～48.69%,11.92%～107.32%,同時茄子單株結(jié)果數(shù)、單果質(zhì)量、茄果縱徑、茄果橫徑增幅俯次為11.48%～36.84%,19.10%～37.16%,11.21%～21.56%,6.43%～18.69%,產(chǎn)量提高23.12%～58.38%。王慶玲等[24]研究發(fā)現(xiàn),化肥減量配施生物有機肥處理下大蒜VC含量、可溶性蛋白含量與大蒜素含量顯著提高15.80%～37.36%,18.82%～67.50%,22.38%～41.26%,產(chǎn)量顯著提高57.64%～80.26%。趙滿興等[25]亦證實,紅棗配施有機肥后產(chǎn)量與單棗質(zhì)量分別顯著增加17.1%～27.3%,11.8%～21.1%,同時紅棗可食率也有所提高,且蛋白質(zhì)含量、維生素C含量、還原糖含量、可溶性總糖含量和黃酮含量依次增加16.2%～23.5%,8.8%～29.9%,20.2%～28.8%,21.5%～29.8%,4.5%～28.8,這與本研究結(jié)論一致。其原因可能與配施有機肥增加土壤中有益微生物,提高土壤微量元素有效性,改善土壤孔隙度和透水性,使有機肥肥效延長,為作物后期營養(yǎng)生長提供相對充足的養(yǎng)分有關(guān)[25-26]。

本研究發(fā)現(xiàn),隨著化肥減量和配施有機肥用量增加,茄子耗水量逐漸降低,同時水分利用效率和灌溉水利用系數(shù)不斷提高。其中,施用60%化肥+40%有機肥處理水分利用效率和灌溉水利用系數(shù)最高,且產(chǎn)量最高,凈收益較好?？赡苁桥涫┯袡C肥能夠影響作物生育期內(nèi)土壤容重和孔隙度的變化過程,調(diào)節(jié)土壤耕層土壤儲水量,降低土壤毛管水無效蒸發(fā),進而降低作物耗水量、提高水分利用效率和灌溉水利用系數(shù)[27]。裴雪霞等[28-29]研究亦表明,化肥減量配施有機肥改良土壤耕層水熱狀況,降低作物奢侈蒸騰和土壤水無效蒸發(fā),促進水分向蒸騰“有效水”轉(zhuǎn)化,最終表現(xiàn)為作物水分利用效率和灌溉水利用系數(shù)的提高,但影響程度與試驗區(qū)氣候、作物品質(zhì)以及化肥和有機肥用量等因素相關(guān)。同時,本研究發(fā)現(xiàn),化肥減量配施有機肥存在一定閾值,化肥施用量過低與有機肥用量過高抑制微生物繁衍,降低土壤微生物數(shù)量,影響土壤養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化和供應(yīng),不利于作物根系吸收養(yǎng)分,進而影響作物的正常生長發(fā)育和干物質(zhì)積累,最終降低作物產(chǎn)量。程煜等[27]研究表明,有機肥全量替代氮肥下,向日葵產(chǎn)量有所降低,這與本研究結(jié)果基本一致,但受作物種類以及試驗區(qū)環(huán)境等影響,降低幅度略有差異。

配施有機肥能提高土壤細菌、真菌、放線菌數(shù)量和全氮、全磷、全鉀、有機質(zhì)含量,促進土壤微生物繁育,調(diào)節(jié)土壤質(zhì)量,為作物根系生長創(chuàng)造良好條件,其中,施用60%化肥+40%有機肥改善效果最佳,其次為施用80%化肥+20%有機肥處理。

化肥減量配施有機肥能夠促進茄子根系養(yǎng)分吸收和生長發(fā)育,而配施純化肥對茄子生長發(fā)育影響較小,但化肥減量與有機肥配施可顯著提高茄子各生育期株高、莖粗和葉面積指數(shù),促進光合產(chǎn)物向果實分配,調(diào)節(jié)產(chǎn)量構(gòu)成要素。

化肥減量配施有機肥能不同程度影響茄子產(chǎn)量形成,其中,施用60%化肥+40%有機肥處理產(chǎn)量、水分利用效率、灌溉水利用效率最大,分別可達42 495.83～42 936.46 kg/hm2,10.14～10.78 kg/m3,10.33～11.06 kg/m3。

綜上所述,考慮茄子產(chǎn)量、水分利用效率及土壤質(zhì)量等相關(guān)指標,化肥與有機肥最佳用量組合為施用60%+40%有機肥,既能促進茄子根系對養(yǎng)分吸收,又能提高茄子產(chǎn)量、水分利用效率和灌溉水利用系數(shù),同時還能改善土壤耕層環(huán)境,也可為其他蔬菜配施化肥與有機肥提供理論依據(jù)。