不同增效剂对设施黄瓜生长及土壤氮磷迁移的影响

摘要：为了解决设施菜田中由于超量施用化肥导致的氮磷利用率低、迁移淋溶损失大等问题，除优化施肥外，增施氮磷增效剂也是一项有效措施。本研究采用田间试验法，以农民习惯施肥为对照，设置优化施肥、优化施肥基础上分别添加聚天冬氨酸、黄腐酸、植酸酶、柠檬酸（用量分别为150、150、30、30 kg/hm2）处理，研究不同增效剂对设施黄瓜产量、品质和土壤氮、磷元素迁移的影响。结果表明，四种增效剂均不同程度提高了黄瓜产量和品质，其中优化施肥+聚天冬氨酸处理增产效果最佳，比农民习惯施肥增产14.52％，此外，增效剂有效降低氮、磷向深层土壤的迁移累积，其中黄腐酸和聚天冬氨酸处理效果最好；等氮量投入条件下，与农民习惯施肥相比，优化施肥+黄腐酸处理盛果期深层（80～100 cm）土壤硝态氮累积量减少13.08％，优化施肥+聚天冬氨酸处理深层土壤有效磷累积量减少76.32％。综合以上结果，从提高黄瓜产量、品质和减少土壤氮、磷淋溶损失角度考虑，优化施肥条件下，增效剂黄腐酸和聚天冬氨酸应用效果较好，

关键词：增效剂；设施黄瓜；品质；产量；氮磷迁移

中图分类号：S642.2 文献标识号：A 文章编号：1001-4942（2024）12-0079-07

近年来我国设施蔬菜种植规模保持稳定增长趋势，2021年，我国设施蔬菜种植面积达到400万hm2。受经济效益的驱使，为了追求更高产量，设施蔬菜种植过程中肥料投入量普遍偏高，高投入、高产出是设施蔬菜生产的突出特点。据统计，2004年山东省寿光市设施蔬菜生产中化肥投入的平均养分量为N 1 272 kg/hm2、P2O5 1 376 kg/hm2、K2O1 085 kg/hm2，然而设施蔬菜的推荐施肥量远低于此值。此外，灌水量大、灌溉频率高导致土壤氮磷淋失严重，环境问题日益突出。

通过优化施肥措施来提高肥料利用率和减缓由于不合理施肥造成的环境问题被认为是非常有效的方法之一。施肥中添加氮磷增效剂不仅能降低氮、磷在土壤中的积累，减少其损失，还能降低设施蔬菜可食用部分的硝酸盐含量。氮磷增效剂在一定程度上能够抑制和调控尿素的水解、硝化及反硝化等过程，通过降低土壤对磷的吸附速率和最大吸附量来降低土壤对磷的吸附固定。张永强等研究发现，氮肥增效剂提高了氮肥农学利用效率和氮肥偏生产力，氮肥减量配施增效剂可实现冬小麦减氮不减产。龙惊惊等研究发现，不同种类液体肥增效剂不同程度地增加了黄瓜产量、品质和经济效益。张继舟等研究发现，腐植酸的加入明显提高了土壤速效磷含量，同时也提高了番茄的产量和品质。索炎炎等研究发现，磷肥增效剂可提高磷肥利用率，保证花生不减产，实现减磷增效。

近年来关于在土壤中添加氮磷增效剂的研究也有报道，但大多集中在粮食作物上，且主要集中于单一措施对土壤、植株氮磷环境的改善，较少将优化施肥和增施氮磷增效剂综合起来研究其对土壤氮磷累积和产量品质的影响，尤其在设施蔬菜上的应用研究较少。本研究旨在通过施用形态优化的氮磷肥及优化施肥基础上增施不同氮磷增效剂在设施黄瓜生产中的综合效应进行比较，筛选出增产增效、绿色环保的氮磷增效材料，以期为设施蔬菜生产面源污染防控提供技术支持。

1材料与方法

1.1试验地概况及材料

试验自2020年开始至2021年结束，连续开展2年。

两茬定位试验均在山东省临沂市兰陵县日光温室内进行。该地属于暖温带季风区大陆性气候，年均气温13.5℃，年均降水量835.3 mm。供试日光温室种植年限为3年，前茬种植模式为黄瓜连作。试验前0-20 cm耕层土壤pH值为7.47，有机质含量22.06 g/kg、全氮0.91 g/kg、全磷3.17g/kg、碱解氮280.08 mg/kg、有效磷219.47mg/kg、速效钾331.00 mg/kg、硝态氮12.08 mg/kg、铵态氮1.71 mg/kg。

供试肥料：有机肥为鸡粪和菇渣混合发酵而成，养分含量分别为N 1.65％、P2O4 8.56％、K2O0.84％；化肥为氮磷钾复合肥、尿素、重过磷酸钙、硫酸钾、尿素硝酸铵（UAN）、聚磷酸铵（PNP）、硫酸钾。土壤氮磷增效剂分别为聚天冬氨酸、黄腐酸、植酸酶、柠檬酸。

1.2试验设计及方法

试验共设置6个处理，以农民习惯施肥为对照（CK），其他处理分别为T1：优化施肥，即优化氮磷基追比例施肥；T2：优化施肥+聚天冬氨酸；T3：优化施肥+黄腐酸；T4：优化施肥+植酸酶；T5：优化施肥+柠檬酸。每处理重复3次，随机区组排列。小区面积56.7 m2。根据前期对当地设施蔬菜种植调研结果确定氮、磷、钾投入量，与当地农民习惯施肥养分投入量相等。所有处理均基施有机肥，农民习惯施肥在施人有机肥同时施人氮磷钾复合肥（17-17-17），基施化肥的N、P2O5、K2O投入量均为300 kg/hm2；优化施肥则是基肥只施有机肥，化肥投入量调整到后期追肥中，整个生育期基追比例及优化基追比例见表1。聚天冬氨酸、黄腐酸、植酸酶、柠檬酸用量分别为150、150、30、30 kg/hm2。

灌溉方式为微喷，增效剂与追肥均在黄瓜生育期间随水施入。秋冬茬黄瓜于2020年9月2日定植，10月3日开始采摘，12月18日拉秧：冬春茬黄瓜于2021年2月26日定植，4月6日开始采收，6月30日拉秧。黄瓜品种为水果黄瓜3699，定植密度为5.5株/m2。

1.3样品采集

分别在黄瓜种植前、初果期、盛果期、拉秧期进行土壤样品采集，每小区分别取0-20、20-40、40-60、60-80、80-100 cm土层土壤样品，每层随机取3个点的土壤混合为一个样品。黄瓜适收期采摘果实，累计黄瓜总产量。

1.4测定指标及方法

土壤样品相关指标的测定均采用常规方法。土壤容重通过环刀法测定；pH值采用5：1水土比，pH计测定；有机质含量采用丘林法测定；有效磷含量采用0.5 mol/L碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法测定：速效钾含量采用1 mol/L的乙酸铵浸提-火焰光度法测定：土壤铵态氮、硝态氮含量采用氯化钾溶液提浸流动注射分析法测定。黄瓜维生素C（Vc）含量采用2％草酸浸提-2，6二氯靛酚滴定法测定，硝酸盐含量采用紫外分光光度法测定。

1.5数据处理与分析

利用Microsoft Excel 2003处理数据和绘制图表，利用SPSS 26.0软件进行数据的差异显著性分析（Plt;0.05）。

土壤有效磷累积率=（P2-P1）/P1，式中P1和P2分别表示定植前和收获后土壤有效磷含量。

2结果与分析

2.1不同增效剂对黄瓜产量及品质的影响

由图1看出，优化施肥及添加增效剂处理（T1-T5）黄瓜产量均高于CK，较CK分别增产0.66％、14.52％、7.80％、1.01％、5.92％。其中，T2处理增幅最大，与CK差异达显著水平，其他处理与CK差异均不显著。

维生素C和硝酸盐含量是评价黄瓜品质的两个重要指标。由图2看出，优化施肥及添加增效剂处理黄瓜维生素C含量均显著高于CK，T1-T5处理分别比CK高出9.32％、35.42％、9.45％、27.57％、12.11％，其中优化施肥+聚天冬氨酸（T2）处理效果最佳。

优化施肥及添加增效剂处理均能不同程度地降低黄瓜硝酸盐含量，T1-T5处理黄瓜硝酸盐含量比CK降低8.50％-24.09％。其中优化施肥+植酸酶（T4）处理最低，显著低于CK，其次是优化施肥+聚天冬氨酸（T2）处理，其他处理间差异不显著。综合黄瓜产量和品质结果来看，优化施肥+聚天冬氨酸（T2）处理对黄瓜产量和品质的提高最有利。

2.2不同增效剂对耕层土壤理化性质的影响

由表2可知，不同增效剂处理对黄瓜收获后土壤理化性质的影响有差异。与CK相比，优化施肥（T1）处理以及优化施肥+增效剂（T2-T5）处理均显著提高耕层土壤有效磷和硝态氮含量，有效磷含量表现为T5gt;T1gt;T3gt;T4gt;T2，硝态氮含量表现为T1gt;T5gt;T2gt;T3gt;T4；各处理土壤pH值、有机质和铵态氮含量均无显著差异，T2、T3处理土壤速效钾含量与CK无显著差异，T1、T4、T5处理土壤速效钾含量显著高于CK。

2.3不同增效剂对土壤剖面硝态氮垂直分布的影响

黄瓜初果期（图3A），在0-100 cm土壤剖面内，CK、T1、T5处理硝态氮含量随土层深度的增加呈先降低后升高趋势，T2处理硝态氮含量呈先升后降再升高后降低趋势，T3、T4处理总体呈先升高后降低趋势。0-20、80-100 cm土层均为CK硝态氮含量最高，80-100 cm土层T3处理硝态氮含量最低，较农民习惯施肥处理降低47.77％。可见，黄瓜初果期T3处理明显降低了硝态氮向深层土壤的迁移累积量。

黄瓜盛果期（图3B），0-100 cm土壤剖面内，随土层深度的增加，CK硝态氮含量总体呈下降趋势，T1、T2处理硝态氮含量呈先降低后升高再降低趋势，T4、T5处理硝态氮含量总体变化不大。0-20 cm土层各处理硝态氮含量差异不大，80-100 cm土层T3处理硝态氮含量最低，较农民习惯施肥处理降低13.08％。可见，黄瓜盛果期T3处理降低了硝态氮向深层土壤的迁移累积量。

黄瓜拉秧期（图3C），各处理土壤硝态氮含量随土层深度的增加均呈降低趋势。0-20、80-100cm土层T1处理硝态氮含量均为最高；80-100cm土层T3处理硝态氮含量最低，比农民习惯施肥处理降低34.73％。

综上所述，优化施肥+黄腐酸处理（T3）对减少土壤硝态氮在0-100 cm土层中的累积迁移效果最佳。

2.4不同增效剂对不同土层有效磷含量及累积率的影响

黄瓜初果期（图4A），各处理土壤有效磷含量均随土层深度的增加呈明显降低趋势。0-20cm土层T2处理有效磷含量最高，80-100 cm土层T2处理有效磷含量最低，比农民习惯施肥处理减少39.35％，T4处理最高。由此可见，黄瓜初果期T2处理既能保证耕层土壤养分，又能降低有效磷在深层土壤的累积量。

黄瓜盛果期（图4B），CK、T4处理土壤有效磷含量随土壤深度的增加呈先明显降低后略微升高的趋势，T1、T5处理呈先升高后降低趋势，T2、T3处理呈明显降低的趋势。0-20 cm土层T4处理有效磷含量最高，80～100 cm土层T2处理有效磷含量最低，比农民习惯施肥减少76.32％。由此可见，黄瓜盛果期T2处理能明显降低有效磷向深层土壤迁移累积量；T4处理虽然能明显提高耕层土壤有效磷含量，但是也明显增加了有效磷向深层土壤的迁移。

黄瓜拉秧期（图4C），CK土壤有效磷含量随土层深度的增加呈先降低后略升高趋势，其他处理则呈明显降低趋势。0-20 cm土层T5处理有效磷含量最高，80-100 cm土层12处理有效磷含量最低，较农民习惯施肥处理减少76.82％，CK最高。由此可见，黄瓜拉秧期T2处理能明显降低深层土壤有效磷累积迁移量。

从图5可以看出，0-100 cm土层各处理土壤有效磷累积率变化趋势不同。随着土层加深，农民习惯施肥处理的土壤有效磷累积率呈先降低后明显升高趋势，T3处理的土壤有效磷累积率呈先升高后降低再明显升高趋势，两处理均在80-100cm土层达到最高值：T1、T4和T5处理的土壤有效磷累积率呈波动变化，分别在40-60、0-20、20-40 cm土层达到最高值；12处理的土壤有效磷累积率呈降低趋势，0-20 cm土层最高，60-80cm土层最低。综上看出，优化施肥+聚天冬氨酸（T2）处理对减少土壤有效磷的累积迁移量效果最优。

3讨论

化肥是蔬菜优质高产的基础，平衡施肥能够通过调控营养代谢促进蔬菜优质高产。目前，蔬菜种植户一味追求高产导致过量或不平衡施肥现象普遍存在。农民传统施肥习惯是重施基肥，轻施追肥，优化施肥是根据设施蔬菜的养分需求特性来确定，并按照蔬菜关键生育时期对养分的需求规律进行追肥，将基施的化肥移到追肥中去，这样做能最大程度地降低定植后缓苗期间采用大水漫灌时的氮磷淋失，后期少量多次追肥有利于减少氮磷损失。增效剂可提高肥料的利用率，减少施肥量，实现肥料的减量增效，促进植物生长。因此，本试验将聚天冬氨酸、黄腐酸、植酸酶、柠檬酸四种肥料增效剂应用于设施黄瓜的种植上，旨在筛选出对化肥减量增效最有效果的增效剂。

黄腐酸是一种水溶性低分子量有机酸，它不仅能够提高土壤肥力，而且还能促进作物生长、提高作物产量和品质，在农业生产中可用作肥料增效剂。闫嘉欣等研究发现，施用黄腐酸不仅可以提高大棚黄瓜品质，而且还可以提高黄瓜产量。本研究中，优化施肥+黄腐酸处理明显降低了表层土壤硝态氮向深层土壤的迁移累积，有利于提升黄瓜的产量和品质。聚天冬氨酸是一种无毒、具有良好生物可降解性的绿色高分子氨基酸材料，在农业生产中可用作肥料增效剂。Wang等研究表明，在化肥减量施用条件下，聚天冬氨酸主要通过提高硝化还原酶的活性来增加氮素的积累，从而促进玉米幼苗生长。本研究中，优化施肥+聚天冬氨酸处理显著降低表层土壤有效磷向深层土壤的迁移累积，进而提升黄瓜的产量和品质。植酸酶属于磷酸单脂水解酶类，可以催化植酸水解脱掉磷酸基团。Gujar等研究发现，植酸酶的施加可以减少土壤中植酸含量，提高土壤有效磷含量，且与对照组相比，还可促进植物生长，同时实现化肥的减量增效。本研究中，优化施肥+植酸酶处理提高了耕层土壤有效磷含量，进而提升黄瓜的产量和品质。柠檬酸是一种重要的有机酸，它不仅能够活化土壤库中固定的磷，而且对肥料中的磷素也有一定的活化作用。房福力等研究发现，单独施加柠檬酸提高了设施番茄生长过程中耕层土壤的有效磷含量，柠檬酸和磷肥配施活化磷素，减少磷肥施用量，提高番茄产量，达到肥料减量增效的目的。本研究中，优化施肥+柠檬酸处理提高了耕层土壤的有效磷含量，从而提升黄瓜的产量和品质。本研究表明，增施聚天冬氨酸处理对提高黄瓜品质和产量效果最好，这与前人研究营养液中添加一定量的聚天冬氨酸可以很好地降低水培蔬菜中硝酸盐的含量结果一致。

本试验只对黄瓜种植过程中单种增效剂与化肥配合施用的肥料减量增效效果进行了研究，有待进一步对多种增效剂进行复配的应用效果开展研究，后续可以将聚天冬氨酸与黄腐酸进行复配应用于设施蔬菜的种植中，并与单种增效剂的应用效果来进行比较。

4结论

（1）与农民习惯施肥处理相比，优化施肥以及优化施肥配施四种增效剂处理均提高了黄瓜产量，增产0.66％-14.52％，其中以优化施肥+聚天冬氨酸处理增产最多，增产率达14.52％。

（2）优化施肥+聚天冬氨酸处理黄瓜Ve含量最高，显著高于农民习惯施肥：优化施肥+植酸酶处理黄瓜硝酸盐含量最低，显著低于农民习惯施肥。

（3）与农民习惯施肥处理相比，优化施肥+黄腐酸处理显著降低了表层土壤硝态氮向深层土壤的迁移累积，优化施肥+聚天冬氨酸处理显著降低了表层土壤有效磷向深层土壤的迁移累积。

综合黄瓜品质、产量及环境因素看出，优化施肥+黄腐酸与优化施肥+聚天冬氨酸处理既可提高黄瓜产量及品质，又能降低氮磷向深层土壤的迁移累积。