长期定位施肥对设施黄瓜肥料利用率的影响

刘新社，刘艳霞，黄绍敏

长期定位施肥对设施黄瓜肥料利用率的影响

刘新社1，刘艳霞1，黄绍敏2

（1.商丘职业技术学院，河南商丘，476000；2.河南省农业科学院植物营养与资源环境研究所研究所）

通过8 a来对8个不同施肥方式进行定位试验，研究了大棚黄瓜对氮磷钾肥的当季利用率和累积利用率。试验结果表明，在施氮量相同的情况下，常量施用有机肥配合化肥的处理黄瓜肥料利用率最高，氮、磷、钾利用率分别为63.2%，28.5%，53.6%。氮肥利用率大小顺序为:MNPK＞NPK＞NK＞1.5MNPK＞N＞NP。养分不均衡处理N、NK、PK对肥料的利用率均很低。磷肥的当季利用率要小于氮肥，但前5 a有一定的累加效应。磷肥利用率大小顺序为MNPK＞NPK＞1.5MNPK＞NP＞PK。钾肥利用率大小顺序为MNPK＞1.5MNPK＞NPK＞NP＞NK。肥料用量愈大，肥料利用率愈低，MNPK处理的肥料使用量是1.5MNPK处理的67%，而该处理的N、P、K的平均当季利用率分别是1.5MNPK处理的1.8倍、1.9倍、1.2倍。

设施黄瓜；长期定位施肥；肥料利用率

20世纪80年代中期以来，我国设施蔬菜产业持续快速发展，1980年设施蔬菜不足6 667 hm2，到2007年达到333万hm2，增长490多倍。为人民生活水平的提高和社会经济的发展做出了很大的贡献。设施蔬菜生产是高度集约化的种植业。因其产量和复种指数高，每年都要从土壤中吸收大量的养分，这就要求均衡的养分投入和合理的供肥强度。但在大多数农田中，土壤自然供给的养分不能满足设施栽培下作物高产优质的需要，必须通过施肥才能保证作物优质高产，当前化肥、有机肥仍是N、P、K养分的主要来源。肥料利用率的高低受多种因素的影响。影响肥料中养分在土壤中的转化、运移、固定、释放的因素均影响氮肥的利用效果。设施条件中的土壤温度偏高，光照不足、土壤湿度大、土壤的通气状况等因素都直接或间接地影响作物对氮磷钾的吸收[1～3]。肥料利用率不仅存在当季利用和后季利用问题，而且因受气候因素、土壤条件、作物品种等的影响，在短时间内评价肥料利用，特别是磷肥的累积效应和残效[4～5]上得出的结论与长期试验的结果有差异[6～7]。目前肥料利用率研究主要集中在大田作物上，在我国大田作物中，肥料利用率引用和参照最多的是朱兆良等[1]、陈伦寿[8]和鲁如昆等[9]的结果，这些结果是在全国多点短期试验中得到的，受地域和气候、栽培制度和土壤条件等因素影响较大。设施农业所占的比重逐年增加，如何科学评价设施农业的肥料利用率，是采取合理管理措施的基础。目前在国内外很少见设施蔬菜长期施肥的研究，但其他作物的长期施肥试验以及类似研究可以作为本项研究的参考[10]。长期定位试验可以减少试验误差，能较准确地评估肥料利用状况[11]。本试验目的是利用科学合理的试验方法，得到准确的肥料利用率，为设施栽培中肥料的合理施用、节约资源、降低生产成本提供更为可靠的理论指导。

1 材料与方法

1.1 试验材料

氮肥为尿素，含N 45%；磷肥为过磷酸钙，P2O5为12.5%，开封磷肥厂生产；钾肥为硫酸钾，含K2O 50%。有机肥为牛粪，养分含量为有机质14.5%、N 0.32%、P2O50.25%、K2O 0.15%。大棚种植方式为早春黄瓜（2月下旬至6月下旬）—秋延后黄瓜（9月中旬棚内定植至翌年1月下旬），7、8月休茬。黄瓜品种前3 a津春2号，后5 a为津优5号，试验栽植黄瓜用黑籽南瓜作砧木。

1.2 试验设计

1999年河南省农科院土壤肥料研究所为配合“土壤肥力和肥料效益长期定位监测试验网”的监测范围，在豫东地区的主要设施蔬菜栽培县区设置了不同施肥方式下的设施作物产量与肥料效益定位监测，试验分别设在商丘市夏邑县刘店集乡吴楼村，宁陵县孔集乡代庄村和开封市兰考县张君墓镇张楼村。供试土壤为潮土，母质为黄河冲积物，土壤质地为壤质。

耕层土壤养分平均为：有机质10.2 g/kg，全氮0.72 g/kg，碱解氮48.6 g/kg，有效磷（P2O5）11.7 mg/kg，有效钾（K2O）含量103.5 mg/kg，pH值6.9。试验在塑料大棚秋延后黄瓜地中进行，设9个处理：①空白（不种植，不施肥）；②CK（种植，不施肥）；③N（单施氮肥）；④NP（施氮磷肥，不施钾肥）；⑤NK（施氮钾肥，不施磷肥）；⑥PK（施磷钾肥，不施氮肥）；⑦NPK（施氮磷钾肥）；⑧MNPK（M指有机肥），即有机肥+N、P、K化肥；⑨1.5MNPK（处理8各肥料用量的1.5倍）；含有机肥处理中有机氮与无机氮之比为7∶3；处理中N∶P2O5∶ K2O=1.2∶0.6∶1。3个试验点各处理均设3次重复，小区面积18 m2（3 m×6 m)。产量为各试验点的平均值。施肥量和各处理8 a平均产量见表1。

1.3 试验方法

每年黄瓜收获期间，收获的果实全部称质量。按照常规分析方法[12]，在收获前中后期分3次抽样测定果实中N、P、K含量，全部收获后对黄瓜秸秆取样测定N、P、K含量，求平均值。

有机肥提供的P、K养分量 （kg/hm2）=有机肥用量（kg/hm2）×有机肥P、K含量（%）。

当季表观利用率（%）=[施肥处理黄瓜当季吸收N、P、K养分量（kg/hm2）－不施肥处理黄瓜当季吸收的N、P、K养分量（kg/hm2）]/黄瓜施用N、P、K量（kg/hm2）×100%。

不施氮肥处理黄瓜吸氮量指CK、PK的平均值；不施磷肥处理黄瓜吸磷量指CK、N、NK的平均值；不施钾肥处理黄瓜吸钾量指CK、N、NP处理的平均值。

累积表观利用率（%）=[在一定时间内施肥处理黄瓜累积吸收N、P、K养分量（kg/hm2）－在一定时间内不施肥处理黄瓜累积吸收N、P、K养分量（kg/hm2）]/该时期内N、P、K养分在黄瓜上的累积施肥量（kg/hm2）×100%。

不施氮肥处理黄瓜累积吸氮量指CK、PK的平均值；不施磷肥处理黄瓜累积吸磷量指CK、N、NK的平均值；不施钾肥处理黄瓜累积吸钾量指CK、N、NP处理的平均值。

表1 长期定位试验大棚黄瓜施肥量和各处理8年平均产量

表2 长期施肥对氮肥当季利用率和累积利用率的影响

表3 长期施肥对氮肥当季利用率和累积利用率的影响

2 结果与分析

2.1 长期施肥对氮肥当季利用率和累积利用率的影响

从表2可以看出，在6个施氮处理中氮肥当季利用率差异较大，其中MNPK处理最高，8 a平均为63.2%；其次为NPK处理，为49.8%；第三位为NK，为41.7%；然后是1.5MNPK和N处理，分别为34.9%和33.3%，二者基本相当。NP处理的利用率最低，平均为21.3%。各处理年际间差异较大，NP处理变异系数最大为82.3%；NK处理最低为22.7%。而各处理的年内变异系数相差较小。由此可见，仅氮磷肥配合施用或氮肥单独施用，大棚黄瓜的氮肥利用率低而不稳，受外界因素影响最大，而有机无机肥结合（MNPK），氮肥的利用率高而稳定；氮磷钾肥配合（NPK）次之，受栽培因子的影响较小，这与产量的结果是一致的。

从表3可知，在设施连作黄瓜栽培中，在前4 a氮肥累积利用率相对稳定，从第5年开始，各处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处理的氮肥累积利用率从第1年的86.2%到第5年为69.9%，再到第8年为38.3%。与大田作物不同[1，11]，设施黄瓜的氮肥利用率前期稳定到后期下降，这可能与蔬菜重茬导致土壤中病原菌增加，影响根系对肥料的吸收有关[13]。各施肥处理氮肥累积利用率大小顺序为：MNPK＞NPK＞NK＞1.5MNPK＞N＞NP。影响黄瓜产量的因素都影响氮肥的利用率，产量高的年份当季利用率高。

2.2 长期施肥对磷肥当季利用率和累积利用率的影响

从表4，5可知，磷肥在大棚黄瓜上的当季利用率各处理间及年际间的变异系数都比较高，差异比较大，说明大棚黄瓜对磷肥的吸收很不稳定。5种施磷肥处理中磷肥利用率以MNPK的最高，平均为28.5%，其次是NPK处理，为20.5%。这2个处理年际间变异系数分别为29.0%，63.9%；进一步说明有机肥的存在有利于磷的稳定吸收。NP和1.5MNPK的磷肥平均当季利用率分别为13.6%，14.9%，变异系数分别为46.5%，66.2%。PK处理磷肥利用率平均为4.2%，年际间变异系数高达122.4%，低而不稳，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]。从表3还可以看出，磷肥累积利用率从开始阶段到第3～5年间有增加趋势，然后又有逐渐下降。如NPK处理第1年的累积利用率为 10.9%，到第 4、5年的分别为34.2%，32.1%，再到第8年的11.0%。这说明设施栽培中磷肥具有后效，施肥时间愈长，后效愈不明显[5]，同时蔬菜重茬可能也影响磷肥的利用。所有施肥处理中磷肥利用率大小顺序为MNPK＞NPK＞1.5MNPK＞NP＞PK。

2.3 长期施肥对钾肥当季利用率和累积利用率的影响

由表6，7可知，在肥料利用率中钾肥的利用率变化最大，处理间变异系数为33.5%～171.1%，各处理年际间在41.3%～91.1%。MNPK、1.5MNPK和NPK三个处理的钾肥的平均当季利用率在41%以上，说明黄瓜吸收的钾素比较多。PK、NK处理与NPK处理施用钾肥量相同，PK处理的当季利用率出现负值，平均为4.1%，说明在缺氮时施用钾肥效果很小。原因是氮肥的缺乏影响黄瓜的根系生长，从而降低了钾的吸收。施肥处理影响钾肥的当季利用率，其中MNPK最高，8 a平均为53.6%，值得注意的是在2005年的当季利用率为101.3%，大于1，说明在当年黄瓜吸收的钾素远远大于化肥提供的钾素，必须从土壤中吸收部分钾素。所有施肥处理中钾肥当季利用率大小顺序为：MNPK＞1.5MNPK＞NPK＞NK＞PK。施肥处理不同，钾肥的累积利用率变化趋势也不同。NK、PK、NPK三个只施用无机肥的处理累积利用率逐渐降低，NK、NPK处理降低较慢，PK处理快速降低。从第1年的12.2%降低到第8年的-0.6%。MNPK和1.5MNP处理相反，有逐渐增加的趋势。这与有机肥中钾肥逐渐矿物质化，和缺乏有机肥的设施土壤容易引起次生盐渍化有关[2，15]。

表4 期施肥对磷肥当季利用率和累积利用率的影响

表5 期施肥对磷肥当季利用率和累积利用率的影响

表6 长期施肥对钾肥当季利用率和累积利用率的影响

表7 长期施肥对钾肥当季利用率和累积利用率的影响

3 小结与讨论

据朱兆良等[1]研究报道，全国平均氮素利用率在30%～41%。孙文涛等[16]在温室散叶生菜对养分吸收利用研究中，N、P、K的平均利用率分别为10.1%，4.5%，17.3%，他是在东北地区肥沃的黑土上进行2 a试验得到的结果，且生菜根系不发达。钦绳武在潮土上的5 a定位试验结果是 NPK处理氮素的累积利用率为55.8%，大于42.1%的当季利用率，并认为氮素存在累积效应。本试验中，MNPK、NPK处理氮素第8年累积利用率分别为38.3%和27.1%，与当季利用率基本相当，说明设施条件下氮素利用率无明显累积效应。化肥处理N、NP的累积利用率33.3%和21.3%，有降低趋势，而NK的利用率为41.7%，说明氮肥在黄瓜上连续单施，肥效下降，钾肥在发挥和提高氮肥利用率上起着重要作用。

磷肥的当季利用率比较低，一般认为只有15%～25%。朱兆良等[1]总结全国旱田在15%～20%；鲁如坤等[9]认为在15%～25%；本试验表明，磷肥的当季利用率低于氮肥，在所有磷肥处理中，MNPK、NPK磷肥利用率最高，8 a平均为28.5%和20.5%。不施氮肥，磷肥几乎无效。在设施条件下磷肥的累积效果从初期到第5年缓慢增加且大于大田作物，但5 a以后又缓慢下降。这可能是因为设施条件下，土壤湿度大，温度高，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，影响了黄瓜根系对磷的吸收。

孙文涛等[16]研究认为，温室中生菜钾肥利用率为17.3%；陈伦寿[8]总结全国的资料认为，钾肥的利用率平均在35%～50%，这些结果是1～2 a短期多点试验得到的，受地域和气候、土壤等因素影响较大，时间短，代表性差。本试验中，在氮磷钾肥料中，钾肥的利用率数值略大，年际和施肥处理间的变异也较大。MNPK处理黄瓜对钾肥的平均利用率最高达53.6%，是因为黄瓜的瓜条和植物都需要大量的钾，且大棚土壤透气性好有利用钾的吸收[3]。不配合施用氮肥或有机肥，施钾肥效果很低。

试验中施肥量增加，肥料利用率反而降低，1.5MNPK处理的3种肥料的利用率全部低于MNPK处理，出现了超量施肥报酬减少的现象[2，17]。蔬菜多年重茬影响肥料的利用，特别是氮、磷的利用。所以，要想提高蔬菜设施栽培中的肥料利用率，第一，要合理的轮作和间作，既能使植物吸收土壤中的不同养分，又可减轻土壤传播病害的发生。第二，加强设施土壤生态系统修复与可持续利用研究。进行土壤消毒，消除蔬菜连作障碍。

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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

国家潮土肥力与肥料效益长期定位试验（农业部野外试验台站平台项目（SF2005-5），“十一五”科技支撑计划项目（2006BAD25B06），商丘市人民政府科技研究项目（2000-14 B-0211）

刘新社（1970-），男，硕士，副教授，主要从事果蔬专业教学和设施农业研究，电话：0370-3182286，13837097528，E-mail：sqzyliu@163.com

2009-10-22