肖 讓,張永玲,趙蕓晨,郭世乾,崔增團(tuán),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(hù)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(hù)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(shí)豐富的營(yíng)養(yǎng)成分和獨(dú)特的風(fēng)味成為大眾蔬菜,同時(shí)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(jià)值,有著“昆侖紫瓜”的美譽(yù)[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(lái)茄子種植規(guī)模不斷擴(kuò)大,依靠大量化肥來(lái)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(guò)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(wèn)題[4-5]。已有研究證實(shí)長(zhǎng)期施用化肥會(huì)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(guò)長(zhǎng)期定位試驗(yàn)表明,常年施用化肥會(huì)降低土壤養(yǎng)分含量和土壤固碳效率、凈固碳效率,對(duì)作物生長(zhǎng)和土壤環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響。姜麗偉等[7]研究發(fā)現(xiàn),連續(xù)2 a施用氮肥會(huì)降低冬小麥產(chǎn)量和土壤有機(jī)氮組分含量。Reardon等[8]研究表明,長(zhǎng)期施用氮肥會(huì)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(shí)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(jī)肥是一種經(jīng)過(guò)動(dòng)植物殘?bào)w加工且富含大量有益物質(zhì)、肥效長(zhǎng)的含碳物料,能夠調(diào)節(jié)土壤理化性和有機(jī)質(zhì),促進(jìn)土壤微生物繁殖,為作物生長(zhǎng)發(fā)育提供全面營(yíng)養(yǎng)[9]。已有研究表明,配施有機(jī)肥可顯著提高土壤活性有機(jī)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(jī)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(shí)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(jī)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(duì)象,通過(guò)化肥減量配施有機(jī)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(jī)質(zhì)增幅12.25%～57.23%。王寧等[13]通過(guò)3 a定位試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),化肥減量配施有機(jī)肥可改善土壤酶活性,提高土壤微生物數(shù)量,促進(jìn)作物生長(zhǎng)發(fā)育,提高產(chǎn)量。先前研究為化肥減量配施有機(jī)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(duì)化肥減量和配施有機(jī)肥在不同農(nóng)業(yè)氣候區(qū)的響應(yīng)亦不相同。當(dāng)前研究較為關(guān)注化肥減量配施有機(jī)肥對(duì)大田作物品質(zhì)、產(chǎn)量及土壤質(zhì)量的影響,而對(duì)設(shè)施蔬菜的研究較少,且該項(xiàng)技術(shù)在河西綠洲對(duì)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(bào)道。本研究通過(guò)連續(xù)2 a定位試驗(yàn),研究化肥減量配施有機(jī)肥對(duì)日光溫室茄子生長(zhǎng)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(jī)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(yàn)地概況

試驗(yàn)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(jìn)行。移栽前對(duì)日光溫室土壤養(yǎng)分含量進(jìn)行取樣測(cè)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(jī)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(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)以天龍八號(hào)紫紅長(zhǎng)茄為供試材料,種植密度為4.4×104株/hm2。試驗(yàn)設(shè)施有機(jī)肥下設(shè)6個(gè)有機(jī)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(jī)肥(CF80%+OF20%)、施用60%普通化肥+40%有機(jī)肥(CF60%+OF40%)、施用40%普通化肥+60%有機(jī)肥(CF40%+OF60%)、施用20%普通化肥+80%有機(jī)肥(CF20%+OF80%)、施用100%有機(jī)肥(CF0%+OF100%),1個(gè)不施肥對(duì)照處理(CF0%+OF0%),共7個(gè)處理(表1),每個(gè)處理3次重復(fù),共21個(gè)小區(qū),小區(qū)面積40 m2(4 m×10 m),采用裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì),各處理之間均用埋深60 cm的棚膜隔開(kāi),以防止肥水側(cè)滲。壟面鋪設(shè)滴灌帶(大禹節(jié)水集團(tuán)股份有限公司生產(chǎn)),采用膜下滴灌進(jìn)行灌溉。2019年5月9日和2020年5月15日定植生長(zhǎng)一致、苗齡為50 d左右的幼苗。

表1 試驗(yàn)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(wàn)源化工有限責(zé)任公司)、過(guò)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(chǎng)肥料銷售公司購(gòu)買。有機(jī)肥由甘肅星碩生物科技有限公司提供,每袋40 kg,其中有機(jī)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(yàn)中施肥量、有機(jī)肥和化肥的用量以純氮量進(jìn)行折算。有機(jī)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(shí)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(cè)定項(xiàng)目與方法

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

1.3.2 土壤水分 生育期內(nèi),每隔10 d在長(zhǎng)勢(shì)一致的2株茄子植株中間位置取土,利用烘干法測(cè)定土壤含水量。測(cè)深100 cm,以20 cm為梯度,共5個(gè)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(zhǎng)指標(biāo) 每隔10 d隨機(jī)選取5株茄子,帶回實(shí)驗(yàn)室用量程150 cm的卷尺測(cè)定株高,用0.01 mm游標(biāo)卡尺測(cè)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(cè)量?jī)x(浙江拓普云農(nóng)科技股份有限公司生產(chǎn))測(cè)量葉面積,最后取平均值并計(jì)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(biāo)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(dú)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(jì)進(jìn)行測(cè)產(chǎn)。

1.3.5 水分利用效率 利用土壤水分平衡方程計(jì)算茄子耗水量。

耗水量(ET,mm)=播前100 cm土壤貯水量-收獲時(shí)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(biāo) 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(jìn)行測(cè)定,粗蛋白含量采用凱氏定氮法測(cè)定,粗纖維采用酸堿消煮發(fā)測(cè)定,游離氨基酸含量茚三酮顯色法測(cè)定,硝酸鹽采用鹽酸萘乙二胺法測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用Microsoft Excel 2010對(duì)所測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)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(jī)肥對(duì)土壤微生物的影響

由表2可知,化肥減量配施有機(jī)肥可顯著提高土壤耕層內(nèi)細(xì)菌、真菌、放線菌與微生物總量,且不同處理對(duì)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(xì)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(jī)肥可顯著提高土壤細(xì)菌和真菌數(shù)量,處理FT與FZ微生物總量、細(xì)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(duì)土壤微生物數(shù)量無(wú)顯著影響。配施有機(jī)肥處理FE、FS、FF微生物總量、細(xì)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(jī)肥可改善土壤耕層微生物數(shù)量,為作物生長(zhǎng)發(fā)育創(chuàng)造有利條件,但隨著有機(jī)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(xì)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(jī)肥部分替代化肥對(duì)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(jī)肥處理較CK可顯著提高土壤全氮、全磷、全鉀和有機(jī)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(jī)肥處理FS土壤全氮、全磷、全鉀、有機(jī)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(wú)顯著差異,全氮、全磷、全鉀、有機(jī)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(jī)質(zhì)含量無(wú)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(jī)肥可以調(diào)節(jié)土壤養(yǎng)分,增加土壤有機(jī)質(zhì)含量,且隨著化肥減量有機(jī)肥用量增加土壤有機(jī)質(zhì)含量呈現(xiàn)出逐漸增大趨勢(shì)。其中,處理FZ有機(jī)質(zhì)含量最高,達(dá)到17.58 g/kg,較各化肥減量配施有機(jī)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(jī)肥部分替代化肥對(duì)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(zhǎng)指標(biāo)的動(dòng)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(zhǎng)株高表現(xiàn)出逐漸增長(zhǎng)的趨勢(shì),在移栽100 d后達(dá)到最大。茄子移栽初期,各處理株高并無(wú)顯著差異,隨著移栽天數(shù)的增加,化肥減量配施有機(jī)肥處理FE、FS、FF和FT能顯著促進(jìn)茄子株高增加,且在移栽后30～100 d增長(zhǎng)幅度較快。綜合分析2019,2020年生長(zhǎng)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(jī)肥處理間茄子株高表現(xiàn)各有差異,其中配施純有機(jī)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(jī)肥方式下茄子株高動(dòng)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(shì)與株高變化趨勢(shì)相似,即隨著茄子移栽天數(shù)的推進(jìn)莖粗逐漸增加,且在移栽100 d后達(dá)到最大,同時(shí)化肥減量配施有機(jī)肥處理莖粗均顯著高于對(duì)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(jī)肥處理下茄子最大莖粗增幅無(wú)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(zhǎng)季最大莖粗分別降低1.44%,1.00%。

圖2 化肥減量配施有機(jī)肥方式下茄子莖粗動(dòng)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(shì),移栽后0～50 d各處理茄子生長(zhǎng)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(dá)到最大值,隨后進(jìn)入生殖生長(zhǎng)階段,葉面積指數(shù)增長(zhǎng)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(jī)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(wú)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(jī)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(jī)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(jī)肥方式下茄子葉面積指數(shù)動(dòng)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(jī)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(shí)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(diǎn),45.43%～48.69%,76.94%～107.32%,同時(shí)硝酸鹽含量與CK處理無(wú)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(diǎn),7.34%～12.18%,11.92%～48.28%,24.90%～38.39%。化肥減量配施有機(jī)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(jī)肥對(duì)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(jī)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(jī)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(jī)肥處理和純化肥處理茄子產(chǎn)量構(gòu)成因子無(wú)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(jī)肥對(duì)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(jī)肥對(duì)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(biāo)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(dá)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(zhǎng)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(jì)產(chǎn)量最高,可達(dá)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(dá)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(jī)肥茄子耗水量表現(xiàn)出下降趨勢(shì),同時(shí)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(wú)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(wú)顯著差異,2020年耗水量、地上生物量和灌溉水利用效率無(wú)顯著差異。

表6 化肥減量配施有機(jī)肥對(duì)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(guò)分解動(dòng)植物殘?bào)w參與農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán),同時(shí)影響作物生長(zhǎng)發(fā)育,是土壤肥力的重要指標(biāo)之一[16-17]。有機(jī)肥具有養(yǎng)分全、肥效長(zhǎng)等特點(diǎn),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(jìn)微生物繁育[18]。宋以玲等[19]研究表明,化肥減量配施有機(jī)肥可顯著提高油菜根際土壤細(xì)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(jī)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(huì)抑制土壤微生物活動(dòng),最終降低土壤養(yǎng)分含量。其中處理FS與FE細(xì)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(jī)肥用量增加,各處理有機(jī)質(zhì)含量逐漸增大,處理FZ有機(jī)質(zhì)含量較CK提高46.01%,較各化肥減量配施有機(jī)肥處理增幅8.12%～39.86%,同時(shí)各化肥減量配施有機(jī)肥處理間對(duì)細(xì)菌、真菌、放線菌數(shù)量的影響差異不同。王寧等[13]通過(guò)多年定位試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),化肥減量40%并配施1 800 kg/hm2普通有機(jī)肥和600 kg/hm2生物有機(jī)肥可顯著提高棉花蕾期、鈴期、吐絮期土壤細(xì)菌、真菌、放線菌數(shù)量,較CK分別提高84.6%,57.1%,43.5%。張國(guó)龍等[20]研究表明,化肥減量配施有機(jī)肥會(huì)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(shí)能調(diào)節(jié)土壤pH值,且單一配施化肥對(duì)土壤養(yǎng)分含量和有機(jī)質(zhì)含量影響不大。張濤等[21]研究亦證實(shí),化肥減量配施有機(jī)肥能顯著提高土壤中細(xì)菌和放線菌數(shù)量,且土壤速效養(yǎng)分和有機(jī)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(jī)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(jī)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(dāng)?shù)厥┓视昧看_定化肥與有機(jī)肥最佳配比。

化肥減量配施有機(jī)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(jìn)作物生長(zhǎng)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(jī)肥也可以促進(jìn)茄子生長(zhǎng)發(fā)育,提高葉面積指數(shù),且隨著移栽天數(shù)的推移,有機(jī)肥所釋放的養(yǎng)分被逐漸吸收,促使茄子營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)向果實(shí)分配,增加茄子營(yíng)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(jī)肥可顯著提高花生各生育期主莖高、側(cè)枝長(zhǎng)和分枝數(shù),且隨著生育期推移和有機(jī)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(jìn)光合產(chǎn)物分配至莢果,進(jìn)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(yàn)區(qū)土壤質(zhì)量等因素影響,增幅各有差異。同時(shí),本研究亦表明,化肥減量配施有機(jī)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(shí)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(jī)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(shí),紅棗配施有機(jī)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(shí)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(jī)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(jī)肥肥效延長(zhǎng),為作物后期營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)提供相對(duì)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(jī)肥用量增加,茄子耗水量逐漸降低,同時(shí)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(jī)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(jī)肥能夠影響作物生育期內(nèi)土壤容重和孔隙度的變化過(guò)程,調(diào)節(jié)土壤耕層土壤儲(chǔ)水量,降低土壤毛管水無(wú)效蒸發(fā),進(jìn)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(jī)肥改良土壤耕層水熱狀況,降低作物奢侈蒸騰和土壤水無(wú)效蒸發(fā),促進(jìn)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(yàn)區(qū)氣候、作物品質(zhì)以及化肥和有機(jī)肥用量等因素相關(guān)。同時(shí),本研究發(fā)現(xiàn),化肥減量配施有機(jī)肥存在一定閾值,化肥施用量過(guò)低與有機(jī)肥用量過(guò)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(jìn)而影響作物的正常生長(zhǎng)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(jī)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(yàn)區(qū)環(huán)境等影響,降低幅度略有差異。

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

化肥減量配施有機(jī)肥能夠促進(jìn)茄子根系養(yǎng)分吸收和生長(zhǎng)發(fā)育,而配施純化肥對(duì)茄子生長(zhǎng)發(fā)育影響較小,但化肥減量與有機(jī)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(jìn)光合產(chǎn)物向果實(shí)分配,調(diào)節(jié)產(chǎn)量構(gòu)成要素。

化肥減量配施有機(jī)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(jī)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(dá)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(biāo),化肥與有機(jī)肥最佳用量組合為施用60%+40%有機(jī)肥,既能促進(jìn)茄子根系對(duì)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(shí)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(jī)肥提供理論依據(jù)。