降低化肥用量、配施微生物菌肥對設(shè)施黃瓜生長、品質(zhì)及產(chǎn)量的影響

劉趙帆　柳發(fā)財　李喜娥　張亞星　白銳琴　陳奕博

摘? ? 要：為了降低設(shè)施栽培黃瓜中化肥的施用量，探討微生物菌肥對黃瓜的施用效果，以黃瓜品種亮神P338為試驗對象，在設(shè)施內(nèi)連續(xù)開展2年試驗，研究了按不同比例降低化肥用量并配施不同比例微生物菌肥對植株生長、品質(zhì)和產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明，適當比例降低化肥用量、配施微生物菌肥能夠促進植株生長，提升黃瓜營養(yǎng)品質(zhì)，加深黃瓜表皮顏色，改善黃瓜口感，提高商品率，并降低硝酸鹽含量。與當?shù)貙φ眨?xí)慣施用復(fù)合肥量）相比，化肥用量降低60%、配施60%高微生物菌肥處理表現(xiàn)最佳，產(chǎn)量為7 236.15 kg·667 m-2，增產(chǎn)率為14.19%，凈收益增加14.80%。在試驗條件下，化肥用量40 kg·667 m-2，同時配施微生物菌肥72 kg·667 m-2作為基肥施用為設(shè)施黃瓜高效生產(chǎn)的最佳施肥方案。

關(guān)鍵詞：黃瓜；化肥減量；微生物菌肥；品質(zhì)；產(chǎn)量

中圖分類號：S642.2 文獻標志碼：Ａ 文章編號：1673-2871（2024）03-071-09

Effects of reducing chemical fertilizer usage and implementing microbial fertilizer application on growth， quality and yield of cucumber

LIU Zhaofan， LIU Facai， LI Xie， ZHANG Yaxing， BAI Ruiqin， CHEN Yibo

（Pingliang Academy of Agricultural Sciences， Pingliang 744000， Gansu， China）

Abstract： In order to reduce the application amount of chemical fertilizer in facility cultivated cucumber， to explore the application effect of microbial fertilizer on cucumber. Cucumber variety Liangshen P338 was used as the test materials， and the experiment was carried out in the facility for 2 years to study the effects of different proportions of reducing the amount of chemical fertilizer and applying different proportions of microbial fertilizer on plant growth， quality and yield. The results showed that reducing the amount of chemical fertilizer and applying microbial fertilizer could promote the growth of cucumber， improve the nutritional quality of cucumber， deepen the skin color of cucumber， improve the taste of cucumber， increase the commodity rate and reduce the content of nitrate. Compared with the local control， the amount of fertilizer was reduced by 60%， and the treatment with 60% high microbial bacteria resulted in a yield of 7 236.15 kg·667 m-2，? increase of 899.10 kg·667 m-2， yield increase of 14.19%， and net income increase of 14.80%. Under the experimental conditions，， the application of 40 kg·667 m-2 fertilizer and 72 kg·667 m-2 microbial fertilizer as the base fertilizer is the best fertilization scheme for the efficient production of cucumber in facilities.

Key words： Cucumber; Chemical fertilizer reduction; Microbial fertilizer; Quality; Yield

黃瓜富含維生素、苯丙酸、膳食纖維等多種營養(yǎng)物質(zhì)，可以清熱解毒、減壓降脂，是熱量最低的蔬菜[1]。FAO數(shù)據(jù)顯示，2020年中國是全球黃瓜生產(chǎn)面積最大、產(chǎn)量最高的國家。設(shè)施農(nóng)業(yè)是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技水平和集約化程度的集中體現(xiàn)形式[2]，已成為世界各國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的重點[3-4]，在甘肅省內(nèi)黃瓜生產(chǎn)也以設(shè)施栽培為主。但由于設(shè)施內(nèi)土壤集約化程度高，種植結(jié)構(gòu)單一，長期處于高蒸發(fā)、低淋洗等非自然環(huán)境下[5]，且長期大量施用化肥，造成的土壤板結(jié)，肥力低下，微生物活性降低，群落結(jié)構(gòu)異常，蔬菜產(chǎn)量不高，品質(zhì)下降等問題愈發(fā)凸顯[6-7]。我國化肥單位耕地面積施用量為434.46 kg·hm-2，遠高于國際公認的施肥上限225 kg·hm-2[8]。

已有研究表明，微生物菌肥具有活化有機質(zhì)、改善土壤理化性狀、培肥地力、增強土壤微生物活性、促進植物養(yǎng)分吸收、增強抵抗力、減少環(huán)境污染等優(yōu)勢[9-13]。沈?qū)氂畹萚14]、李琦等[15]、竇露等[16]、李鵬程等[17]、張萍等[18]、符菁等[19]、董偉偉等[20]、任瑞敏等[21]的研究結(jié)果表明，微生物菌肥可以促進作物增產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)，提升果實品質(zhì)，提高商品果率，降低硝酸鹽含量等。

但目前，甘肅省隴東地區(qū)設(shè)施黃瓜栽培中有關(guān)化肥減量、配施微生物菌肥的研究較少。筆者針對該區(qū)域化肥施用過量的現(xiàn)狀，探討化肥減量并配施微生物菌肥對黃瓜生物學(xué)性狀、營養(yǎng)品質(zhì)、商品性、產(chǎn)量及經(jīng)濟效益的影響，以期獲得一種適合隴東地區(qū)設(shè)施黃瓜優(yōu)質(zhì)高效生產(chǎn)的化肥減量施肥模式，為該地區(qū)設(shè)施蔬菜生產(chǎn)提供技術(shù)借鑒。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2019－2020年在平?jīng)鍪修r(nóng)業(yè)科學(xué)院崆峒試驗站塑料大棚中進行，前茬均為辣椒。該地區(qū)年最高氣溫32.5 ℃，最低氣溫-15.4 ℃，年均氣溫10.0 ℃；年降水量516.7 mm，日照時數(shù)2 378.6 h，無霜期145 d，屬新積土類，石灰性新積土屬，黃淤土種，地力均勻、肥力中等。耕層（0～20 cm）土壤理化性狀見表1。

1.2 試驗材料

試驗選用黃瓜品種為亮神P338，由遼寧錦州鑫園世家種業(yè)有限公司提供，3月中旬育苗，4月下旬定植，苗齡均45 d。

微生物菌肥五洲豐（有效活菌數(shù)≥5億·g-1，含枯草芽孢桿菌、膠凍樣類芽孢桿菌，不含氮磷鉀等化肥元素）購自五洲豐農(nóng)業(yè)科技有限公司，復(fù)合肥料（N+P2O5+K2O總含量51%以上，17-17-17）購自山東三方化工集團有限公司。

1.3 方法

1.3.1 試驗設(shè)計 2019化肥減量設(shè)6個處理（表2），2020年微生物菌肥配施試驗設(shè)8個處理（表3），每個處理3次重復(fù)，小區(qū)面積4.2 m2，隨機區(qū)組排列。2019年試驗總面積100 m2，2020年試驗總面積120 m2。采用一壟雙行半膜栽培模式，壟面寬65 cm，溝寬40 cm，株距45 cm，所有處理底肥施腐熟牛糞10 m3·667 m-2，當?shù)亓?xí)慣基肥施用復(fù)合肥100 kg·667 m-2，配施的低微生物菌肥用量為100 kg·667 m-2，高微生物菌肥用量為120 kg·667 m-2，試驗設(shè)計中所有肥料處理均作為底肥一次施入，整個生育期追肥、灌溉和病蟲害防治等管理措施一致。

1.3.2 指標測定 盛果期每小區(qū)選黃瓜果實5個，3次重復(fù)，共計15個，用于果實外觀指標（包括單果質(zhì)量、瓜把長、瓜把粗、瓜條長、瓜條粗）和口感的測定；采收期結(jié)束后，每小區(qū)選5株，3次重復(fù)，共計15株，進行考種，并挖取半徑為15 cm深度為30 cm的柱狀土塊，保證根的完整性，清洗干凈后測量根長、根粗、統(tǒng)計毛根數(shù)，待晾曬干根表面水分后稱鮮質(zhì)量，然后105 ℃ 殺青0.5 h后，75 ℃ 烘干至恒質(zhì)量，稱為干質(zhì)量。

進入采收期后，所有小區(qū)進行實收測產(chǎn)計數(shù)并統(tǒng)計果實商品率（以瓜條垂直、粗細均勻為判斷標準）。

采用鄒琦[22]的方法測定維生素C、可溶性糖、硝酸鹽和可溶性蛋白含量，3次重復(fù)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2013軟件進行數(shù)據(jù)整理，采用SPSS 19.0軟件進行處理間差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 化肥減量配施微生物菌肥對黃瓜生長的影響

2.1.1 化肥減量配施微生物菌肥對黃瓜商品性狀的影響 由表4、表5可知，與不施復(fù)合肥的空白處理相比，施肥能促進同批采收黃瓜的瓜條長增大，并且配施微生物菌肥后促進作用更明顯；施用化肥會降低瓜條粗，降低程度受肥料用量正向影響（19T6處理除外），配施微生物菌肥會削弱影響效果；除19T6處理的瓜把長和19T5處理的瓜把粗外，其他施肥處理均不同程度促進瓜把增長和增粗，單施化肥或化肥與微生物菌肥配施均使瓜條粗/瓜條長降低，提高單果質(zhì)量，降低刺密度，加深果皮顏色。果皮顏色隨化肥用量降低而略微變淺，配施微生物菌肥會消除這種影響，還可以改善黃瓜口感。與空白處理相比，施用化肥會直接提高黃瓜的商品率，且與肥料用量呈正相關(guān)（19T5處理除外），但化肥與微生物菌肥配施（化肥用量降低到30～40 kg·667 m-2，微生物菌肥配施60～84 kg·667 m-2）時，黃瓜商品率高于當?shù)亓?xí)慣施肥量處理，且化肥含量相同時高微生物菌肥促進效果更好。

2.1.2 化肥減量與微生物菌肥對黃瓜植株性狀的影響 由表6、表7可知，與不施肥的空白處理相比，施肥處理可以促進莖長、平均節(jié)間長、莖粗、根粗（19T3除外）、主根長、根干質(zhì)量的增加，降低初果節(jié)位，只施化肥各處理均降低根系中的毛根數(shù)量。只施化肥時，隨肥料用量的降低，平均節(jié)間長和毛根數(shù)呈先升高后降低的變化趨勢，而初果節(jié)位和根干質(zhì)量呈先降低后升高的變化趨勢。配施微生物菌肥后，隨化肥用量的降低，莖長逐漸增加，平均節(jié)間長逐漸降低，莖粗、根粗、主根長、毛根數(shù)（20T8除外）和根干質(zhì)量呈先升高后降低的變化趨勢。配施微生物菌肥后雖然化肥用量降低了50%～70%，但植株長勢沒有減弱，還有不同程度的提升。

2.2 化肥減量配施微生物菌肥對黃瓜品質(zhì)的影響

由表8、表9可知，與不施肥的空白處理相比，單施化肥會極顯著地增加黃瓜硝酸鹽含量，但降低化肥用量50%～70%，并隨微生物菌肥配施量的增加，硝酸鹽含量逐漸降低，極顯著低于當?shù)亓?xí)慣施肥5.98%～16.71%。黃瓜中可溶性糖含量隨化肥施用量的減少呈先降低后升高的變化趨勢，但均極顯著高于空白處理；配施微生物菌肥，黃瓜可溶性糖含量的變化趨勢不明顯，但均極顯著高于空白處理。單施化肥可極顯著提高黃瓜可溶性蛋白含量，將化肥用量降低50%～60%并配施微生物菌肥時，黃瓜可溶性蛋白含量較當?shù)亓?xí)慣施肥極顯著提高7.08%～14.16%?；蕼p量極顯著提高黃瓜維生素C含量，當化肥施用量30～50 kg·667 m-2、配施50～84 kg·667 m-2微生物菌肥時，黃瓜維生素C含量均顯著高于空白處理和當?shù)亓?xí)慣施肥，較當?shù)亓?xí)慣施肥顯著提高3.77%～16.18%。

2.3 化肥減量配施微生物菌肥對黃瓜產(chǎn)量的影響

由表10可知，施用化肥處理的總產(chǎn)量均極顯著高于不施肥的空白處理，增產(chǎn)率為7.10%～14.80%，采收前期產(chǎn)量以當?shù)亓?xí)慣施用復(fù)合肥量降低70%最高，極顯著高于其他處理，采收中期、后期產(chǎn)量變化與復(fù)合肥用量之間無顯著相關(guān)性，其中19T5（當?shù)亓?xí)慣施用復(fù)合肥量降低60%）后期產(chǎn)量極顯著高于其他處理。當?shù)亓?xí)慣施肥處理黃瓜產(chǎn)量最高，隨復(fù)合肥用量不斷減少，各處理均有不同程度的減產(chǎn)，減產(chǎn)率為1.04%～12.89%，減產(chǎn)量均達到了極顯著差異水平，其中復(fù)合肥用量降低至60%～70%時，產(chǎn)量在原有降低的趨勢上有顯著升高，當?shù)亓?xí)慣施肥與19T5總產(chǎn)量差異不顯著。

由表11可知，與不施肥的空白處理相比，施肥使黃瓜產(chǎn)量極顯著增加，增產(chǎn)率為4.88%～19.76%。與當?shù)亓?xí)慣施肥相比，化肥減量配施微生物菌肥處理均可不同程度促進總產(chǎn)量增加，且增產(chǎn)量之間呈極顯著差異，增產(chǎn)率為0.32%～14.19%。其中采收前期和后期，當?shù)亓?xí)慣施肥產(chǎn)量低于配施處理。各處理總產(chǎn)量隨化肥用量的降低與微生物菌肥施用量的增加呈先升高后降低再升高的變化趨勢，其中20T6處理（較習(xí)慣施肥量降低60%+60%高微生物菌肥）產(chǎn)量最高，為7 236.15 kg·667 m-2，較當?shù)亓?xí)慣施肥增產(chǎn)899.10 kg·667 m-2，增產(chǎn)率為14.19%。

2.4 化肥減量配施微生物菌肥對黃瓜種植效益的影響

由表12可知，與不施肥的空白處理相比，施用化肥極顯著提高了黃瓜種植凈收益，可使每667 m2增收778.38～1 671.09元。與當?shù)亓?xí)慣施肥相比，各化肥減量處理毛收益都有不同程度的減少，且都呈極顯著差異。凈收益雖然受化肥投入成本的影響，但較不施肥相比，各施肥處理產(chǎn)量極顯著增加，而當?shù)亓?xí)慣施肥收益受化肥投入成本的影響較大，除掉投入成本后，其凈收益并未與化肥用量降60%～70%處理的凈收益形成顯著差異，并且19T5處理即化肥用量降低60%時凈收益反超當?shù)亓?xí)慣施肥，每667 m2黃瓜凈收益為14 896.86元。即高化肥用量雖然可以獲得高產(chǎn)量，但不一定能獲得高收益。

由表13可知，與不施肥的空白處理相比，不論只施化肥還是化肥與微生物菌肥配施都可促進黃瓜種植收益增加，毛收益每667 m2增收589.60～2 387.81元，凈收益每667 m2增加269.60～2 097.81元。與當?shù)亓?xí)慣施肥相比，在化肥用量降低50%～70%配施微生物菌肥50～84 kg·667 m-2時，各處理毛收益顯著增加。隨化肥用量不斷降低，在配施微生物菌肥用量逐漸增加時，凈收益呈先升高后降低再升高的變化趨勢，較當?shù)亓?xí)慣施肥增收率為0.71%～14.80%，其中20T6處理（較習(xí)慣施肥量降低60%～60%高微生物菌肥）凈收益最高為14 182.30元·667 m2，較當?shù)亓?xí)慣施肥增收1 828.21元·667 m2，增收率為14.80%。

3 討論與結(jié)論

通過只降低化肥用量的25%～70%的一年栽培試驗，綜合得出化肥施用量30～50 kg·667 m-2在生產(chǎn)上的可行性，并以此為基礎(chǔ)，配施微生物菌肥進行種植試驗，兩季研究結(jié)果表明，施肥會影響黃瓜瓜條形狀，促進瓜條細長生長，可食用部位的比重增加，降低刺密度，加深果皮顏色，提高黃瓜商品率，化肥減量配施微生物菌肥后還會明顯改善黃瓜口感。

試驗結(jié)果表明，施肥對植株生長有明顯的促進作用，此結(jié)論與趙貞等[23]的研究結(jié)果一致，但不容忽視施肥過量是我國肥料利用效率較低的最主要原因 [24]，采用化肥減量配施微生物菌肥的施肥模式比高量單施化肥處理對植株長勢的促進作用更大，這與楊永青等[25]、郭鑫年等[26]關(guān)于膠凍樣類芽孢桿菌可以促進馬鈴薯生長的結(jié)論一致。這可能是因為單施化肥降低了黃瓜根系的毛根數(shù)量，而配施微生物菌肥后會促進毛根數(shù)量增加，進而增加了礦質(zhì)營養(yǎng)吸收面積，或因為微生物菌肥改善了植物根際微環(huán)境等，具體原因有待進一步研究。

降低化肥用量配施微生物菌肥可以降低硝酸鹽積累量，在化肥用量為30～50 kg·667 m-2，并配合施用50～84 kg·667 m-2的微生物菌肥時，可以獲得較高可溶性蛋白和維生素C含量，這與眾多研究的結(jié)論有相似之處[23，27-30]。

產(chǎn)量、收益是蔬菜栽培活動最直觀的效益，在單施化肥的情況下，以毛收入來看高，高化肥投入的確換來了高收益，從凈收益看，適當范圍降低化肥用量卻能獲得更高的凈收益。而化肥用量比當?shù)亓?xí)慣用量減少50%～70%，配施微生物菌肥均能促進增產(chǎn)增收且效果優(yōu)于化肥高量單施，這與李小萌等[31]配施生物有機肥促進黃瓜產(chǎn)量提升的結(jié)論一致。本試驗條件下較習(xí)慣施肥量降低60%配施60%高微生物菌肥即40 kg·667 m-2復(fù)合肥與72 kg·667 m-2微生物菌肥配合施用是促進黃瓜種植增產(chǎn)增收的最佳施肥方式。

綜上所述，傳統(tǒng)的高化肥用量栽培方式并不能明顯帶來高產(chǎn)，更不能帶來高收益，還容易造成土壤生態(tài)環(huán)境惡化。結(jié)合品質(zhì)需求、環(huán)境保護需求逐漸增加的大環(huán)境分析，在黃瓜種植過程中建議降低化肥用量配施微生物菌肥，既可以促進作物生長，提升營養(yǎng)品質(zhì)、商品性，又可以豐產(chǎn)，提升經(jīng)濟效益。在筆者的試驗條件下，化肥用量40 kg·667 m-2配施微生物菌肥72 kg·667 m-2作為基肥施用為設(shè)施黃瓜高效生產(chǎn)的最佳施肥方案。

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收稿日期：2023-10-31；修回日期：2023-12-26

基金項目：平?jīng)鍪屑夹g(shù)創(chuàng)新引導(dǎo)計劃項目（平科任【2020】21號）；隴原青年創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)個人項目（021LQGR26）；甘肅省科技廳青年科技基金項目（22JR5RL1047）；國家自然科學(xué)基金地區(qū)科學(xué)基金項目（31960269）

作者簡介：劉趙帆，女，副研究員，主要從事蔬菜栽培生理研究和育種工作。E-mail：373768309@qq.com