生物有機肥配施硅鈣鉀鎂肥對西瓜產(chǎn)量、品質(zhì)及土壤養(yǎng)分的影響

趙 躍，黃 楠，劉繼培

（1北京市大興區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站，北京 102600；2北京市大興區(qū)土肥工作站，北京 102600）

0 引言

施用化肥是提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)的重要手段之一[1]，但過量施用化肥引起了土壤酸化、土壤肥力下降等一系列問題[2-3]。為改善過量施肥的現(xiàn)象，推進農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，2015 年原農(nóng)業(yè)部制定了《到2020 年化肥使用量零增長行動方案》，明確提出到2020 年主要農(nóng)作物化肥使用量實現(xiàn)零增長[4]。因此，科學(xué)減少化肥用量，改善土壤結(jié)構(gòu)和環(huán)境，修復(fù)因過量施肥造成的土壤板結(jié)、次生鹽漬化等問題，是目前急需解決的問題。

生物有機肥具有普通有機肥和生物菌劑的優(yōu)點，包含有機質(zhì)和微生物，能夠改善土壤生態(tài)環(huán)境、提高土壤肥力[5]，施用后能夠提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)[6-7]。張鳳芝等[8]研究表明，生物有機肥能夠提高西瓜產(chǎn)量和品質(zhì)。其他研究也表明，其對改善土壤理化性狀、提高土壤微生物含量具有積極作用[9-10]，且施用生物有機肥的情況下，能夠有效減少化肥投入[11]。硅鈣鉀鎂肥是一種弱堿性營養(yǎng)型土壤調(diào)理劑，含有氮、磷、鉀、鈣、鎂等多種植物所需的營養(yǎng)元素[12]。根據(jù)涂玉婷等[13]的研究，施用硅鈣鉀鎂肥后，對提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)有積極影響。同時也有大量研究表明，硅鈣鉀鎂肥能夠調(diào)節(jié)土壤pH，增加土壤微生物活性，明顯改善土壤酸化情況[14-16]。

本研究以大興區(qū)常見的小果型西瓜‘L600’為研究對象，設(shè)置生物有機肥配施硅鈣鉀鎂肥，及減少底肥化肥用量等4個處理，以常規(guī)施肥作為對照，研究上述肥料對西瓜產(chǎn)量、品質(zhì)方面的影響，探明生物有機肥和施硅鈣鉀鎂肥對提高土壤肥力、改善土壤環(huán)境的作用，以期為實現(xiàn)化肥減量提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地點

試驗于2020年2月—6月在北京市大興區(qū)榆垡鎮(zhèn)京南蔬菜農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地開展，位于東經(jīng)116.29681°、北緯39.51863°，屬永定河洪積—沖積平原。氣候為暖溫帶半濕潤大陸季風(fēng)氣候，年均氣溫為8～19℃，年平均降水量569.4 mm，年無霜期180～200天。

1.2 試驗材料

試驗供試作物為小果型西瓜，品種為‘L600’，由北京市大興區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站引進的優(yōu)質(zhì)小果型西瓜品種。砧木品種為‘京欣砧4 號’，由北京市農(nóng)林科學(xué)院蔬菜研究中心選育。供試土壤類型為砂壤土，0～20 cm 耕層土壤基本性質(zhì)為有機質(zhì)19.6 g/kg，堿解氮154.3 mg/kg，有效磷225.4 mg/k，速效鉀198.3 mg/kg，pH 7.75。供試肥料為商品有機肥（有機質(zhì)49.6%，N：2.56%，P2O5：2.96%，K2O：1.86%，水分24.8%，pH 7.8），生物有機肥（有效活菌數(shù)2.5 億/g，有機質(zhì)51.5%，水分16.2%，pH 8.2），硅鈣鉀鎂肥(K2O：4.5%，CaO：29.3%，MgO：5.4%，SiO2：28.5%，pH 10.8)，復(fù)混肥(15-15-15)做底肥用，水溶肥(20-10-10，16-8-34)做追施用，肥料為生產(chǎn)廠家配送。

1.3 試驗設(shè)計與方法

試驗采用隨機區(qū)組設(shè)計，分別設(shè)5 個處理，3 次重復(fù)，共15個小區(qū)，小區(qū)面積35 m2。各處理設(shè)計除底肥不一樣，后期追肥、灌水情況完全一致，底肥在作物定植前全部一次性施入。其中，常規(guī)施肥處理(T1)：商品有機肥45 t/hm2，復(fù)混肥600 kg/hm2底施，為當(dāng)?shù)爻Ｄ晡鞴戏N植施肥情況。生物有機肥處理(T2)：商品有機肥37.5 t/hm2，生物有機肥7.5 t/hm2，復(fù)混肥600 kg/hm2底施。硅鈣鉀鎂肥處理(T3)：商品有機肥45 t/hm2，硅鈣鉀鎂肥750 kg/hm2，復(fù)混肥600 kg/hm2底施。生物有機肥+硅鈣鉀鎂肥處理(T4)：商品有機肥37.5 t/hm2，生物有機肥7.5 t/hm2，硅鈣鉀鎂肥750 t/hm2，復(fù)混肥600 kg/hm2底施。減施化肥處理(T5)：商品有機肥37.5 t/hm2，生物有機肥7.5 t/hm2，硅鈣鉀鎂肥750 kg/hm2，復(fù)混肥300 kg/hm2底施。

表1 試驗各處理肥料用量

1.4 測定分析方法

種植施肥前，在試驗地塊用土鉆按采集0～20 cm土樣，采集5個點混勻。拉秧收獲后，在各小區(qū)用土鉆采集0～20 cm 土樣，每小區(qū)采集3 個點混勻。在西瓜膨瓜期，測量西瓜植株長勢，莖粗采用游標(biāo)卡尺，葉片長寬采用盒尺測量。西瓜果實成熟后，每個小區(qū)取10顆西瓜果實，進行經(jīng)濟產(chǎn)量的測定。每小區(qū)隨機選取3顆果實，對品質(zhì)進行測定。西瓜產(chǎn)量用電子秤測量；Vc采用2,6-二氯靛酚法測定，硝酸鹽采用分光光度計法測定，可溶性固定物采用阿貝折射儀法。土壤有機質(zhì)采用重鉻酸鉀外加熱法，堿解氮采用堿解擴散法，有效磷采用碳酸氫鈉提取—鉬銻抗比色法，速效鉀采用乙酸銨浸提—火焰光度計法，pH 采用土水比2.5:1 浸提，酸度計測定。試驗所涉及數(shù)據(jù)采用Excel 2019 和SPSS 19.0軟件進行處理分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 生物有機肥配施硅鈣鉀鎂肥對西瓜產(chǎn)量的影響

通過圖1 可以看出，T4 處理西瓜產(chǎn)量最高，為47841.15kg/hm2，其次為T5處理，產(chǎn)量為47369.75kg/hm2，二者之間差異不顯著，但與T1 處理相比均差異顯著，產(chǎn)量分別提高8.05%和6.99%。T1、T2、T3 處理之間，差異不顯著。單獨施用生物有機肥和硅鈣鉀鎂肥沒有明顯提升西瓜產(chǎn)量，二者配合施用后效果明顯，且在此基礎(chǔ)上減量施肥未降低西瓜產(chǎn)量。

圖1 生物有機肥配施硅鈣鉀鎂肥對西瓜產(chǎn)量的影響

2.2 生物有機肥配施硅鈣鉀鎂肥對西瓜果實品質(zhì)的影響

不同處理對西瓜果實品質(zhì)的影響見表2。其中，T4處理心糖含量最高，與其他處理均差異顯著，與T1處理相比提高13.08%。T2、T3、T5處理之間心糖含量差異不顯著，與T1 處理相比分別提高4.67%、6.54%、11.21%，且均差異顯著。T4處理邊糖含量最高，與T1處理相比提高5.77%，差異顯著，與其他處理相比差異不顯著。T2、T5 處理與T1 處理相比差異顯著。說明生物有機肥和硅鈣鉀鎂肥對提高西瓜果實中糖含量具有顯著作用，且二者配合施用效果最為明顯。減量施肥后心糖含量有所下降，但仍優(yōu)于常規(guī)施肥，說明在施用機肥和硅鈣鉀鎂肥的前提下，可以減少化肥施用。

表2 不同處理對西瓜果實品質(zhì)的影響

T4、T5處理西瓜果實維生素C含量與其他處理相比差異顯著，與T1相比分別提高18.57%和16.25%，但二者之間差異不顯著。T2、T3處理與T1相比維生素C含量分別提高5.64%和7.02%，但差異不顯著。說明在生物有機肥和硅鈣鉀鎂肥同時施用的情況下，對提高西瓜果實中維生素C 的含量具有明顯效果，單獨施用效果并不顯著，且減量施肥對果實中維生素C 含量沒有產(chǎn)生明顯影響。

T1處理西瓜果實總酸含量最高，其他處理相比差異顯著。T2、T3、T4、T5處理與T1處理相比，總酸含量分別降低25.00%、31.25%、31.25%、37.50%，且互相之間差異不顯著。說明生物有機肥和硅鈣鉀鎂肥對降低西瓜果實中的總酸含量具有明顯效果。

T1、T3處理西瓜果實硝酸鹽含量明顯高于其他處理，達到顯著差異，且二者之間差異不顯著。T2、T4、T5 處理之間硝酸鹽含量差異不顯著，與T1 相比硝酸鹽含量分別下降20.11%、18.22%和27.65%。T5 處理硝酸鹽含量最低，為92.1 mg/kg。說明硅鈣鉀鎂肥對于西瓜果實中硝酸樣含量沒有明顯影響，生物有機肥能夠顯著降低硝酸鹽的含量。同時，減量施肥能夠進一步減少果實中硝酸鹽的含量，進而提高果實品質(zhì)。

2.3 生物有機肥配施硅鈣鉀鎂肥對土壤養(yǎng)分的影響

不同處理對土壤養(yǎng)分的影響見表3。其中，各處理土壤有機質(zhì)和堿解氮含量變化不明顯，差異不顯著，說明施用生物有機肥和硅鈣鉀鎂肥對提高土壤有機肥和堿解氮的作用不明顯。

表3 不同處理對土壤養(yǎng)分的影響

T4處理土壤有效磷含量最高，與T5、T3處理相比差異不顯著，與T1相比提高15.59%，且差異顯著。T5處理有效磷含量與T1處理相比，差異顯著，與其他處理相比差異均不顯著。T2、T1處理有效磷含量差異不顯著。說明生物有機肥和硅鈣鉀鎂肥均能夠提高土壤中有效磷的含量，且硅鈣鉀鎂肥效果更為明顯。減量施肥能夠降低土壤有效磷含量，但仍高于常規(guī)施肥處理。

T4 處理土壤速效鉀含量最高，與T1 相比提高9.39%，與T3處理相比差異不顯著，與其他處理達到顯著差異水平。T3處理土壤速效鉀含量與T1相比提高4.99%，顯著差異，且與其他處理差異不顯著。T1、T2、T5 處理見土壤速效鉀含量差異不顯著。說明硅鈣鉀鎂肥能夠提高土壤速效鉀含量，配合生物有機肥施用后，效果最為明顯。減量施肥能夠顯著減少土壤中速效鉀含量。

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T3、T4、T5 3 個處理土壤pH 變化不顯著，與T1、T2 處理相比，均差異顯著。T1、T2 處理土壤pH 明顯低于其他處理，二者間差異不顯著。說明施用硅鈣鉀鎂肥能夠顯著提高土壤pH，從而改善施肥后土壤酸化的情況。施用生物有機肥對土壤pH沒有明顯作用，減量施肥對土壤pH變化沒有明顯影響。

2.4 不同施肥處理西瓜經(jīng)濟效益分析

不同處理西瓜經(jīng)濟效益情況見表4。T4處理純收入最高，與T1相比增收5.77%，T5處理與T1相比增收5.04%。T2 處理與T1 處理相比，降低0.41%。說明生物有機肥配施硅鈣鉀鎂肥，能夠起到明顯的增收效果。

表4 不同處理西瓜經(jīng)濟效益情況

3 討論與結(jié)論

生物有機肥可以提高土壤微生物及土壤酶活性，從而促進植物的營養(yǎng)生長，達到增產(chǎn)增收的效果[17]。本試驗中，單獨施用生物有機肥情況下，西瓜產(chǎn)量沒有明顯提升，這與李亞娟等[18]的研究不符，這是由于在本試驗設(shè)計中生物有機肥采用少量替代常規(guī)有機肥的方式進行施用，且西瓜后期追肥量較大，盡管施用生物有機肥后產(chǎn)量有所增加，但未達到顯著效果。硅鈣鉀鎂肥主要作為一種改善土壤酸化的調(diào)理劑應(yīng)用，對作物的增產(chǎn)效果主要是通過改善pH，補充Ca、Mg 等微量元素的方式實現(xiàn)[13,19]。本試驗地塊土壤pH屬于中性土壤，西瓜產(chǎn)量并沒有受到土壤酸化的影響，所以硅鈣鉀鎂肥沒有明顯提高西瓜產(chǎn)量。二者配合施用后，在相互作用下，西瓜產(chǎn)量增加明顯。同時，在此條件下減少底肥50%復(fù)混肥的施用，并沒有對西瓜的產(chǎn)量造成明顯影響，說明底肥中減少復(fù)混肥的施用并不會對西瓜生長造成顯著影響，這與游秋香等[20]的研究結(jié)果相符。

生物有機肥在提供有機質(zhì)的基礎(chǔ)上，通過微生物作用，改善土壤整體生物環(huán)境，總而提高作物品質(zhì)[21]。研究表明，生物有機肥能夠提高作物品質(zhì)，減少作物用硝酸鹽含量[11,17-18]。本試驗中單獨生物有機肥能夠提高果實中糖含量，降低總酸和硝酸鹽含量，沒有提高果實中維生素C 含量，這可能是由于生物有機肥施用量不高造成的，這與王成等[6]的研究結(jié)果相符。硅鈣鉀鎂肥是一種枸溶性礦物肥料，相比于傳統(tǒng)土壤調(diào)理劑，含有植物所需的多種元素，通過改善作物生長環(huán)境，能夠提高作物的品質(zhì)[14,22-23]。本試驗結(jié)果表明，施用硅鈣鉀鎂肥能夠提高果實糖含量，降低總酸含量，對維生素C 和硝酸鹽含量沒有明顯作用。兩種肥料配合施用后，能夠明顯提高西瓜果實品質(zhì)，同時減少化肥施用后，能夠進一步減少硝酸鹽含量。

生物有機肥和硅鈣鉀鎂肥能夠改善土壤環(huán)境，提高土壤養(yǎng)分含量[24-25]。本試驗結(jié)果表明，生物有機肥和硅鈣鉀鎂肥對有機質(zhì)和堿解氮效果不明顯，對提高土壤中有效磷、速效鉀含量有明顯促進作用，與栗方亮等[26]的研究結(jié)果相符。同時，硅鈣鉀鎂肥作為一種營養(yǎng)性土壤調(diào)理劑，利于改良酸性土壤，能夠明顯提高土壤pH，改善因施肥造成的土壤酸化，本試驗結(jié)果也證明了這一點。由于試驗所處地區(qū)普遍在pH 7～8之間，故效果沒有前人研究明顯。

施用生物有機肥和硅鈣鉀鎂肥單獨施用對西瓜經(jīng)濟效益沒有明顯作用，二者配合施用后，因增產(chǎn)效果明顯，對西瓜效益提升較大。而由于生物有機肥價格較高，單獨施用的情況下會造成成本上升，建議結(jié)合自身土壤和西瓜種植情況，調(diào)整施用量。目前西瓜在滴灌及微噴條件下應(yīng)用的高品質(zhì)全水溶肥普遍價格較高，選擇物美價廉的水溶肥是提高西瓜收益的另一種方法。

生物有機肥配施硅鈣鉀鎂肥能夠明顯提高西瓜產(chǎn)量和品質(zhì)，對提高土壤養(yǎng)分、改善土壤酸化情況具有積極作用。在此條件下減施化肥，能夠保證西瓜的產(chǎn)量和品質(zhì)，增加瓜農(nóng)收益，是減少化肥用量，促進土壤可持續(xù)利用的一種有效施肥方法。