化肥减量配施生物有机肥对露地西葫芦产量、品质和养分分配的影响

Effects of fertilizer reduction combined with bio-organic fertilizer on yield，quality and nutrient allocation of zucchini in open field

摘要

目的 探索适宜西北地区露地种植西葫芦的合理施肥模式。 方法 以西葫芦品种华玉为试验材料，设置不施肥（CK₀）、常规施肥（CK₁）、化肥减量30%平衡施肥+400 kg/667 m²生物有机肥（T₁），化肥减量30%平衡施肥+600 kg/667 m²生物有机肥（T₂），化肥减量30%平衡施肥+800 kg/667 m²生物有机肥（T₃）5个处理，研究对西葫芦生长指标、品质、产量、干物质和养分吸收分配的影响。 结果 化肥减量30%平衡施肥+600 kg/667 m²生物有机肥（T₂）处理经济效益最佳，且植株的株高、茎粗和叶片数显著高于常规施肥（CK₁）处理，较CK₁处理，T₂处理总干物质质量、维生素C、可溶性糖、可溶性蛋白分别提高了9.84%、9.37%、8.21%和23.73%，硝酸盐含量降低了42.73%，同时，西葫芦果实的氮素、磷素和钾素积累量分别提高了2.50%、14.29%和10.99%。 结论 化肥减量30%平衡施肥+600 kg/667 m²生物有机肥处理收益最佳，并显著提高西胡芦的品质和产量，促进西葫芦养分吸收与积累。

Abstract

Objective The study aimed to explore a reasonable fertilization pattern suitable for open-field planting of zucchini in northwest China. Method With zucchini variety Huayu as the material，five fertilization treatments were set up，i.e.，no fertilizer (CK₀)，conventional fertilizer (CK₁)，30% balanced fertilizer with fertilizer reduction +400 kg/667 m² biological organic fertilizer (T₁)，30% balanced fertilizer with fertilizer reduction +600 kg/667 m² biological organic fertilizer (T₂)，30% balanced fertilizer with fertilizer reduction + 800 kg/667 m² biological organic fertilizer (T₃)，followed by measuring growth indexes，quality，yield，dry matter and nutrient absorption and distribution of zucchini. Result The economic benefit was the highest for the treatment T₂，i.e.，the balanced fertilization with 30% fertilizer reduction +600 kg/667 m² biological organic fertilizer，and the plant height，stem diameter and leaf number of plants were significantly higher than those of conventional fertilization treatment (CK₁).Compared with CK₁ treatment，T₂ treatment increased total dry matter mass，vitamin C，soluble sugar and soluble protein by 9.84%，9.37%，8.21% and 23.73%，respectively，and nitrate content decreased by 42.73%;meanwhile，nitrogen，phosphorus and potassium accumulation increased by 2.50%，14.29% and 10.99%，respectively. Conclusion The best yield was achieved for the treatment of balanced fertilization with 30% fertilizer reduction+600 kg/667 m² bioorganic fertilizer treatment，which significantly improved the quality and yield and promoted nutrient absorption and accumulation of zucchini.

Graphical abstract

关键词

西葫芦 / 化肥减施 / 生物有机肥 / 经济效益 / 产量 / 品质

Key words

zucchini / fertilizer reduction / biological organic fertilizer / economic benefits / production / quality

Author summay

杨龙涛，硕士研究生。E-mail：[e-mail]

西葫芦（Cucurbita pepo L.）又名菜瓜、角瓜等，原产北美洲南部，葫芦科南瓜属一年生草本植物，富含维生素C、葡萄糖和钙元素，具有除烦止渴、润肺止咳、消肿散结等功效，在我国南北方广泛种植^［1-2］。

化肥是提高作物产量与品质，促进作物生长的基础，但过量施用化肥不仅肥料利用率低，还会导致蔬菜品质下降、生态环境污染等问题，不利于农业可持续发展^［3-4］。因此，探寻合理的施肥方式对节约资源、提高蔬菜品质和产量，保护环境等具有重要意义。生物有机肥富含多种生物活性物质，是动植物残体经腐熟等一系列过程耦合而成的一种兼具微生物肥料和有机肥效应的肥料^［5-6］。与常规化肥相比，生物有机肥肥效持久，有机质含量高，能激活土壤的有益微生物，利于土壤中微生物的生长和繁殖，促进土壤中难溶性养分转化为速效养分，在增加土壤肥力、产生多种抗病抑病物质、提高农作物的产量和品质等方面具有显著功效^［7-9］。前人研究表明，化肥减量配施生物有机肥可以提高土壤肥力、增加土壤有机质含量、促进作物养分吸收与积累、提高果实产量与品质^［10］。李小萌等^［11］研究发现，化肥减量配施生物有机肥可以提高肥料利用率，促进作物吸收氮、磷、钾等养分。郭鹏飞等^［12］表明，化肥减量配施适量有机肥明显促进了西葫芦的株高、茎粗和叶片数，提高了西葫芦产量。茹朝等^［13］发现，化肥减量配施生物有机肥可以显著增加白菜中维生素C、可溶性蛋白和可溶性糖含量，降低硝酸盐含量，提高蔬菜品质。

兰州市榆中县因其独特的地理位置和气候环境，成为了高原夏菜的主要生产区，西葫芦因为营养丰富、结果早、产量高、较耐储藏运输等优点，成为当地农民致富增收的重要经济作物。但是在西葫芦的种植过程中，种植者为了追求高产量而过度使用化肥，导致蔬菜品质下降、资源浪费、环境污染等情况也愈发严重^［14-15］。因此，本研究通过化肥减量配施不同用量的生物有机肥，分析施肥处理对西葫芦生长、产量、品质及养分分配的影响，旨在寻求露地西葫芦化肥减量配施生物有机肥的适宜模式，提高土壤养分利用率，改善品质，增加经济收益，为当地西葫芦产业提质增效和可持续发展提供科学合理的施肥方案和理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验地位于兰州市榆中县城关镇李家庄村高原夏菜种植基地（N 35°85' N，E 104°14'），该地区属于温带半干旱大陆性气候，平均海拔1 830 m，年平均气温6.5 ℃，年均降水量300~400 mm，蒸发量1 343.1 mm，年日照时数2 562.5 h，无霜期150 d左右。试验地地势平坦，土壤类型为黄绵土，肥力水平均匀，0~20 cm耕层土壤理化性状如表1所示。

1.2 供试材料

供试西葫芦品种为华玉。

供试肥料为市售尿素（N≥46%）、过磷酸钙（P₂O₅≥12%）、硫酸钾（K₂O≥52%）、磷酸二铵（N∶P₂O₅∶K₂O=18%∶46%∶0%）、沃夫特三元复合肥（N∶P₂O₅∶K₂O=18%∶18%∶18%），生物有机肥（N+P₂O₅+K₂O≥5%，有机质含量≥40%，腐殖酸含量≥25%，有效活菌数≥0.2亿个/g），由甘肃绿能瑞奇生物技术有限公司生产。

1.3 试验设计

试验采用随机区组设计，共设置5个处理：不施肥（空白对照CK₀）、常规施肥（常规对照CK₁）、化肥减量30%平衡施肥+400 kg/667 m²生物有机肥（T₁），化肥减量30%平衡施肥+600 kg/667 m²生物有机肥（T₂），化肥减量30%平衡施肥+800 kg/667 m²生物有机肥（T₃）。每个处理小区面积58.5 m²（4.5 m×13 m），重复3次。基于土壤养分平衡理论，根据西葫芦对氮、磷、钾的需求量和土壤供肥能力，确定试验中各平衡施肥处理肥料施用量。每生产1 000 kg西葫芦需要的N、P₂O₅、K₂O分别为4.3、2.2和5.4 kg，理论施肥比例N∶P₂O₅∶K₂O =1∶0.51∶1.26，目标产量设为5 000 kg，计算氮、磷、钾的施用量，与当地常规施肥量相比化肥总量减少30%，其中N减施20.8%，P₂O₅减施70.8%，K₂O增施18.6%。各处理施肥量见表2。

西葫芦采用一垄双行半膜栽培模式，于2022年4月15日定植，2022年6月15日始收，2022年8月18日采收结束，株距60 cm，行距55 cm。生物有机肥、磷肥和30%的氮肥、钾肥作为基肥，于西葫芦定植前一次性施入土壤，并深耕混匀；剩余70%的氮肥、钾肥分别于根瓜开花期（20%）、结瓜中前期（30%）和结瓜中后期（20%）分3次追施。

1.4 测定项目与方法

1.4.1 植株形态

每小区随机选取15株西葫芦，分别测定植株的株高、茎粗和叶片数。

株高：用钢卷尺测量从茎基部至顶端生长点的距离；茎粗：用游标卡尺测量根茎连结点向上1 cm处的直径；叶片数：植株上纵径大于5 cm的叶片数目。

1.4.2 产量及其构成因素

待西葫芦达到采收标准后，每小区选取25株，测生物产量并换算成667 m²产量；同时测定瓜横径、瓜纵径和叶片数。

1.4.3 品质

成熟期每小区随机选取5 株西葫芦，用于测定果实各项品质指标。可溶性糖、可溶性蛋白、维生素C和硝酸盐的测定均参考张志良^［16］的方法；矿物质元素含量参考王元征等^［17］的测定方法，使用原子吸收光谱仪（ZEEnit 700P，德国）进行测定。

1.4.4 植株干物质及养分含量的测定

各小区随机选取5 株西葫芦，整株挖出，将根、茎、叶、瓜分开并称量各部位鲜质量，然后置于烘箱105 ℃杀青30 min后调至80 ℃烘至恒质量，分别测定各器官的干质量。植株氮、磷、钾元素的前处理采用H₂SO₄-H₂O₂湿氏消解法进行，凯氏定氮法测全氮含量，钼锑抗比色法测全磷含量，火焰分光光度计法测全钾含量。

1.5 数据处理

试验数据采用 SPSS 22.0 软件进行单因素方差分析，并用Duncan’s新复极差法进行多重比较，Excel 2019进行数据统计和制图。

2 结果与分析

2.1 化肥减量配施生物有机肥对西葫芦植株形态的影响

由图1可知，有机肥替代部分化肥可以促进西葫芦的生长。图1-A显示配施有机肥处理的植株株高增加，其中T₂、T₃处理较CK₁分别提高了4.00%和6.42%，且差异显著；茎粗在生长发育过程中随着生物有机肥的增加而提高，T₁、T₂及T₃处理较CK₁分别提高了5.07%、9.78%和14.86%，均有显著差异（图1-B）；如图1-C所示，各施肥处理均可显著提高植株叶片数，其中T₃处理的叶片数最高为21.80片，较CK₁提高了21.11%，T₂次之，表明化肥减量配施生物有机肥对西葫芦生长发育有显著促进作用。

2.2 化肥减量配施生物有机肥对西葫芦各器官干物质积累和分配的影响

由表3可知，施加生物有机肥可以提高西葫芦各器官干物质的积累量。T₁、T₂、T₃处理干物质总积累量较CK₁处理分别增加5.21%、9.84%和13.67%。T₃处理叶片和瓜干物质质量较CK₁处理增幅为10.83%和19.83%，且差异性显著。T₃处理根的干物质积累量较CK₁处理增幅最大，为4.73%。茎干物质积累量总体趋势表现为先上升后下降，T₂、T₃处理高于CK₁。

西葫芦干物质分配方面，T₃处理瓜干物质分配比例最高为43.69%，较CK₁提高了5.40%。T₃处理叶片干物质分配比例较CK₁降低了2.48%，总体表现为先降后升的趋势。根和茎干物质分配比例随着生物有机肥的增加而降低：T₃、T₂、T₁处理根干物质分配比例较CK₁处理分别下降7.91%、5.19%、3.34%，茎干物质分配比例较CK₁处理分别下降6.48%、3.02%和1.67%。

2.3 化肥减量配施生物有机肥对西葫芦产量的影响

如表4所示，化肥减量配施生物有机肥处理西葫芦各指标均高于常规施肥（CK₁）处理。T₃处理单瓜质最高为0.34 kg，较CK₁处理提高了13.33%。T₂和T₃处理瓜横、纵径较CK₁分别提高了4.50%、1.17%和6.90%、1.26%，且差异显著。T₁、T₂、T₃处理产量较CK₁处理分别提高了5.12%、10.52%和11.25%。表明化肥减量30%平衡施肥+600 kg/667 m²生物有机肥（T₂）处理和化肥减量30%平衡施肥+ 800 kg/667 m²生物有机肥（T₃）处理对西葫芦产量促进效果最为显著。

2.4 化肥减量配施生物有机肥对西葫芦经济效益的影响

化肥减量配施生物有机肥处理对西葫芦经济效益的影响如表5所示。以当地西葫芦价格和产量计算产值，减去投入的肥料成本为经济效益。各施肥处理经济效益依次为T₂>T₃>T₁>CK₁>CK₀，T₂、T₃、T₁较CK₁分别提高6.18%、4.93%和2.56%。各处理均可提高西葫芦产值，随着肥料成本增加，T₂较T₁肥料成本增加320元/667 m²，经济效益增加576.80元。T₃较T₂肥料成本增加320元/667 m²，经济效益降低198.40元。因此，T₂经济效益最佳。

2.5 化肥减量配施生物有机肥对西葫芦营养品质的影响

由表6可知，化肥减量配施生物有机肥可以提高西葫芦维生素C、可溶性蛋白和可溶性糖的含量，降低硝酸盐的含量。T₃处理的维生素、可溶性蛋白和可溶性糖的含量最高，较CK₁分别提高了15.67%、9.59%、33.05%；CK₁硝酸盐含量最高，高达515.20 μg/g，T₁处理较CK₁硝酸盐含量降幅最高，为47.84%，其次为T₂处理，降幅为42.73%，表现为CK₁>T₁>T₂>T₃。

2.6 化肥减量配施生物有机肥对西葫芦各器官氮素吸收积累及分配的影响

由表7可知，西葫芦各器官氮素吸收积累量呈先降后升的趋势，氮素总积累量表现为T₃>CK₁>T₂>T₁。T₃处理西葫芦根、茎和瓜氮素积累量最高，较CK₁处理分别提高了1.64%、1.74%和4.47%。CK₁处理叶片氮素积累量最高，T₁、T₂、T₃处理较CK₁处理分别降低了7.41%、5.81%和4.27%。T₃处理西葫芦根、茎及瓜的氮素分配比例较CK₁分别提高了2.26%、1.41%和4.46%，T₂次之，且差异显著。

2.7 化肥减量配施生物有机肥对西葫芦各器官磷素吸收积累及分配的影响

由表8可知，各施肥处理均可提高西葫芦各器官磷素积累量，表现为先降后升的趋势。T₃处理茎磷素积累量较CK₁无明显差异，瓜磷素积累量较CK₁提高了17.65%，根和叶片磷素积累量较CK₁分别降低了10.00%和12.67%，差异显著。各施肥处理根、茎和叶片磷素分配比例表现为先降后升的趋势，瓜磷素分配比例随着生物有机肥的增加降低；各施肥处理T₁瓜磷素分配比例最高，T₂次之，T₃处理最低。T₁、T₂、T₃处理磷素总积累量较CK₁降幅分别为16.36%、7.27%和2.07%；其中T₃处理磷素总积累量最高，为3.77 kg/667 m²。

2.8 化肥减量配施生物有机肥对西葫芦各器官钾素吸收积累及分配的影响

由表9可知，化肥减量配施生物有机肥对西葫芦根、茎和叶片的钾素积累差异不显著。T₃处理的瓜钾素积累量最高为7.59 kg/667 m²，T₂次之，较CK₁分别提高了15.88%和10.99%，呈先降后升的趋势。T₂、T₃处理瓜钾素分配比例较CK₁处理分别提高了10.53%和9.39%，其他处理西葫芦各器官钾素分配比例较CK₁处理差异不显著。T₂、T₃处理钾素总积累量较CK₁分别提高了0.41%和5.91%；其中T₃处理钾素积累总量最高，为17.91 kg/667 m²。

3 讨论

3.1 化肥减量配施生物有机肥对西葫芦农艺性状的影响

大量研究显示，平衡施肥对作物生长发育有显著促进作用^［18］，生物有机肥75 kg/667 m²+20 kg/667 m²化肥可以使甜瓜叶长、叶宽、蔓长和茎粗增加，且显著优于其他处理^［19］。本研究表明，化肥减量配施生物有机肥处理下的西葫芦株高、茎粗和叶片数均高于常规施肥处理，说明化肥减量配施生物有机肥对植株生长有积极作用，这与前人^{［20- 21］}的研究结果一致，但化肥减施量和有机肥适配量与栽培方式关系密切，温室栽培条件下，西葫芦适宜的化肥和生物有机肥施用量分别为104 kg/667 m²和626.66 kg/667 m²，化肥减施量小于露地西葫芦而生物有机肥适配量大于露地西葫芦^［22］，原因可能是温室条件下西葫芦产量更高所致。

3.2 化肥减量配施生物有机肥对西葫芦产量及经济效益的影响

施肥是作物高产的关键措施，有机肥和化肥配施不仅可以促进植株生长，还能提高作物产量，获得更大的经济效益^［23］。黄艳岚等^［24］在马铃薯研究中发现，75%化肥+25%生物有机肥处理较常规化肥处理产量增加3.59%，经济效益得到显著提升。本试验结果表明，化肥减量配施生物有机肥处理不同程度提高了产量和经济效益，但生物有机肥施用量超过600 kg/667 m²时经济效益反而降低，说明化肥减量30%条件下，适宜配施生物有机肥既利于增加西葫芦产量，又能提高经济效益。

3.3 化肥减量配施生物有机肥对西葫芦干物质的影响

干物质是衡量作物生长的重要指标，合理的养分积累量和养分分配系数是作物高产的关键^［25-26］。小麦研究中发现施用生物有机肥可以促进小麦干物质的累积，每667 m²施化肥50 kg，生物有机肥50 kg时，穗数、穗粒数和千粒质量均显著高于其他处理^［27］。本试验结果表明，在化肥减量30%平衡施肥条件下，随着生物有机肥配施的增加，西葫芦干物质积累量增加，但增加幅度降低，这与李菊等^［28］的研究结果相似，表明生物有机肥可以促进西葫芦干物质的积累，且促进效果与施用量关系密切。

3.4 化肥减量配施生物有机肥对西葫芦品质的影响

VC、可溶性糖、可溶性蛋白和硝酸盐是评价蔬菜品质的重要指标，且合理的施肥可以提高VC、可溶性糖、可溶性蛋白含量，降低硝酸盐含量，从而提高蔬菜品质^［29-30］。研究发现，生物有机肥和化肥配施较单施化肥能显著提高作物中VC含量，并降低硝酸盐含量^［31］。李佳璠等^［32］研究表明，施加生物有机肥可以提高番茄维生素C、可溶性糖和可溶性蛋白含量。本研究结果显示，化肥减量30%施加生物有机肥处理显著提高了西葫芦维生素、可溶性糖和可溶性蛋白的含量，并降低硝酸盐的含量，这与付丽军等^［33］、王庆玲等^［34］的研究结果相一致，证明化肥减量配施生物有机肥可以提高西葫芦的品质。

3.5 化肥减量配施生物有机肥对西葫芦各器官氮素、磷素和钾素吸收积累及分配的影响

研究表明，合理的施肥方式可以提高作物对氮、磷、钾的吸收和积累，促进养分合理分配^［35］。养分的吸收、积累和分配都是作物利用养分的过程，施肥方式不同，养分在作物中的分配比例也会发生变化，所以，研究作物体内养分的积累和分配具有重要意义^［36］。本试验结果显示，化肥减量配施生物有机肥可以提高西葫芦各器官养分积累量，但较常规处理无太大差异，可能是生物有机肥养分全面且肥效久，但释放缓慢所致^［37］；且生物有机肥降低了叶片养分分配比例，显著提高了西葫芦瓜养分分配比例，试验结果与其他研究者^［38-39］的结论相似。聂大航等^［40］在番茄的研究中发现有机肥和化肥配施可以改变番茄中果实和茎、叶的养分比，增加番茄果实对营养元素的吸收，产量得到显著提高。胡丹丹等^［41］研究表明，化肥减量配施生物有机肥提高了叶片向籽粒运输养分的能力，促进了水稻生育后期养分的吸收与积累，显著提高产量。表明化肥减量配施生物有机肥能够促进养分向果实转移，达到高产的目的。

4 结论

化肥减量30%平衡施肥条件下配施生物有机肥均可以促进西葫芦生长，增加产量、提高干物质积累、养分分配比例和提高西葫芦营养品质，T₃处理最为显著，T₂次之，但随着施肥成本增加，T₃处理经济效益低于T₂处理。因此，化肥减量30%配施600 kg/667 m²生物有机肥（T₂）是西北高原地区西葫芦露地栽培的合理施肥方案。

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基金资助

甘肃省教育厅产业支撑计划项目(2021CYZC-45)