• ISSN 1008-505X
  • CN 11-3996/S

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

尿素配施木霉菌剂提高甜瓜产量、品质及土壤微生物功能多样性

牛聪聪 耿国明 于雷 解群杰 廖晶晶 齐红岩

引用本文:
Citation:

尿素配施木霉菌剂提高甜瓜产量、品质及土壤微生物功能多样性

    作者简介: 牛聪聪 E-mail:1719196090@qq.com;
    通讯作者: 齐红岩, E-mail:hyqiaaa@126.com

Reducing fertilizer input combined with application of trichoderma to increase yield, quality of melon and soil microbial functional diversity

    Corresponding author: Hong-yan QI, E-mail:hyqiaaa@126.com
  • 摘要: 【目的】明确尿素配施木霉菌剂对甜瓜产量、品质及土壤微生物功能多样性的影响,为生产中甜瓜的减肥增效提供理论依据。【方法】试验于2017年3月至7月在沈阳农业大学园艺科研基地的日光温室内进行,栽培土壤组成为土∶草炭∶牛粪 = 4∶2∶1,供试材料为薄皮甜瓜(Cucumis melo var. makuwa Makino)‘玉美人’。通过测土配方施肥测算,供氮水平100%为尿素(普通尿素,N≥46.4%) 25.9 g/株。以此为基础,设9个氮肥处理:50%普通尿素(T1)、50%控释尿素(T2)、50%普通尿素 + 木霉菌剂(T3)、50%控释尿素 + 木霉菌剂(T4)、30%控释尿素 + 20%普通尿素 + 木霉菌剂(T5)、100%普通尿素(T6)、100%控释尿素(T7)、150%普通尿素(T8),以不施氮肥为对照(CK)。测定了不同处理对薄皮甜瓜果实产量、品质及土壤微生物功能多样性的影响。【结果】与100%施氮处理(T6、T7)相比,减量施氮50%在一定程度上提高了成熟甜瓜果实的品质,其中50%控释尿素配施木霉菌剂(T4)处理不仅降低了甜瓜果实的硝酸盐含量,提高了果实的可溶性糖、Vc含量及香气物质含量,单株产量也有所增加。此外,随着施氮量的增加,氮肥表观利用率和农学利用率均明显降低,其中T1~T4处理与100%和150%施氮处理(T6~T8)间的差异均达显著水平,且T3、T4处理的氮肥利用率均较高。在土壤微生物多样性方面,与施用普通尿素相比,控释尿素处理(T2、T4、T5、T7)的AWCD值均高于其他处理,其中以T4处理的AWCD值最高。【结论】在供试栽培土壤条件下,减少氮肥施用量50%,无论是否采用控释尿素或配施木霉菌剂,都有助于促进甜瓜植株的生长,提高成熟甜瓜果实品质,增加甜瓜的单株产量,但只有配施木霉菌剂后,其产量、品质与施氮100%处理的差异达到了显著水平。微生物多样性只在施用了理论施氮量的150%后显著下降。因此,在有机质丰富的土壤上栽培甜瓜,建议采用施氮量减少50%、配施木霉菌剂的高产优质可持续的施肥技术。
  • 图 1  控释尿素氮养分释放曲线

    Figure 1.  Nitrogen release rate curves of controlled-release urea

    图 2  不同氮肥处理薄皮甜瓜在果实膨大后期和成熟期各器官干物质积累量

    Figure 2.  Dry matter accumulation in organs of oriental melon at late fruit enlargement and ripening stages

    图 3  不同氮肥处理对土壤微生物吸光值平均变化率的影响

    Figure 3.  Effect of different nitrogen treatments on average well color developmen (AWCD) of soil microorganism

    表 1  不同处理的肥料施用量(g/plant)

    Table 1.  Amount of fertilizer applied in different treatments

    处理
    Treatment
    普通尿素
    Normal urea
    (N ≥ 46.4%)
    控释尿素
    Controlled-release urea
    (N ≥ 43%)
    过磷酸钙
    Superphosphate
    (P2O5 ≥ 12%)
    硫酸钾
    Potassium sulfate
    (K2O ≥ 50%)
    木霉菌剂
    Trichoderma
    CK 0 0 0 37.5 21.4 0
    T1 50% U 12.9 0 37.5 21.4 0
    T2 50% R 0 13.9 37.5 21.4 0
    T3 50% U + Tr 12.9 0 37.5 21.4 6.7
    T4 50% R + Tr 0 13.9 37.5 21.4 6.7
    T5 20% U + 30% R + Tr 5.2 8.4 37.5 21.4 6.7
    T6 100% U 25.9 0 37.5 21.4 0
    T7 100% R 0 27.9 37.5 21.4 0
    T8 150% U 38.8 0 37.5 21.4 0
    注(Note):U—尿素氮Urea N;R—控释尿素氮 Controlled-release urea N; Tr— 木霉菌素 Trichoderma.
    下载: 导出CSV

    表 2  不同处理薄皮甜瓜不同时期株高、茎粗、叶片数

    Table 2.  Plant height, stem diameter and leaf number of oriental melon at different stages under each treatment

    处理
    Treatment
    株高Plant height (cm) 茎粗Stem diameter (mm) 叶片数Leaf number (No./plant)
    伸蔓期
    Vine
    stage
    开花期
    Blooming
    stage
    果实膨
    大前期
    EFE
    伸蔓期
    Vine
    stage
    开花期
    Blooming
    stage
    果实膨
    大前期
    EFE
    伸蔓期
    Vine
    stage
    开花期
    Blooming
    stage
    果实膨
    大前期
    EFE
    CK 27.67 b 40.83 e 59.67 c 6.31 a 6.60 b 7.42 c 10.33 b 13.33 b 16.67 b
    T1 41.33 a 62.70 cd 99.33 ab 6.67 a 7.30 ab 8.67 abc 12.00 a 16.33 a 21.33 a
    T2 41.50 a 62.00 d 96.93 ab 6.57 a 7.11 ab 8.51 abc 12.33 a 16.00 a 21.00 a
    T3 42.83 a 73.83 a 107.00 a 7.06 a 7.78 a 9.23 a 12.67 a 17.00 a 22.00 a
    T4 40.33 a 72.00 ab 97.00 ab 6.76 a 7.41 ab 8.36 abc 13.33 a 17.67 a 21.00 a
    T5 42.33 a 70.00 abc 98.00 ab 7.01 a 7.63 a 8.84 ab 12.67 a 17.67 a 21.67 a
    T6 43.83 a 64.83 bcd 93.00 b 7.04 a 7.81 a 8.66 abc 12.67 a 16.67 a 21.33 a
    T7 43.33 a 68.03 abc 90.33 b 7.12 a 7.59 a 8.34 abc 12.67 a 16.33 a 21.00 a
    T8 47.00 a 71.00 ab 94.00 b 6.70 a 7.50 ab 7.92 bc 13.33 a 17.00 a 21.67 a
    注(Note):EFE—Early stage of fruit enlargement; 数值后不同小写字母表示处理间在 P < 0.05 水平差异显著 Values followed by different small letters mean significant difference among treatments (P < 0.05).
    下载: 导出CSV

    表 3  不同处理薄皮甜瓜产量和氮肥利用率

    Table 3.  Yield and fertilizer nitrogen use efficiency of oriental melon of different treatments

    处理
    Treatment
    产量 (kg/plant)
    Yield
    增产 (%)
    Increase
    氮肥表观利用率 (%)
    AUE
    氮肥农学利用率 (kg/kg)
    NAE
    氮肥生理利用率 (kg/kg)
    NPE
    CK 0.64 d
    T1 1.12 ab 74.48 bc 20.54 a 79.68 b 392.99 a
    T2 1.12 ab 74.26 bc 21.29 a 79.45 b 384.60 a
    T3 1.20 a 86.78 a 21.72 a 92.84 a 440.57 a
    T4 1.17 a 82.39 ab 20.72 a 88.15 a 426.45 a
    T5 1.07 bc 66.13 cd 14.79 b 70.75 c 490.02 a
    T6 1.01 c 57.75 d 13.84 b 30.89 e 226.44 b
    T7 1.12 ab 74.38 bc 10.59 b 43.95 d 418.30 a
    T8 0.67 d 3.74 e 5.03 c 1.33 f 25.87 c
    注(Note):AUE—Apparent use efficiency of nitrogen fertilizer; NAE—Agronomic efficiency of nitrogen fertilizer; NPE—Physiological efficiency of nitrogen fertilizer. 同列数值后不同小写字母表示处理间在 P < 0.05 水平差异显著 Values followed by different small letters in a column mean significant difference among treatments (P < 0.05).
    下载: 导出CSV

    表 4  不同氮肥处理对成熟期甜瓜果实品质的影响

    Table 4.  Effect of different treatments on quality of ripe melon

    处理
    Treatment
    可溶性糖 (%)
    Soluble sugar
    Vc
    (mg/100 g)
    NO3
    (mg/kg)
    CK 7.02 d 7.75 c 155.69 d
    T1 7.20 cd 8.95 ab 222.08 c
    T2 8.16 ab 8.72 ab 195.88 cd
    T3 7.36 bcd 9.08 ab 197.45 cd
    T4 8.66 a 9.10 a 162.38 d
    T5 8.02 abc 8.36 abc 270.46 b
    T6 7.92 abc 8.97 ab 313.43 b
    T7 7.90 abc 9.03 ab 200.07 cd
    T8 7.88 abc 8.31 bc 364.40 a
    注(Note):同列数值后不同小写字母表示处理间在 P < 0.05 水平差异显著 Values followed by different small letters in a column mean significant difference among treatments (P < 0.05).
    下载: 导出CSV

    表 5  不同氮肥处理成熟期甜瓜果实香气物质含量(μg/g)

    Table 5.  Total contents of aroma compounds in ripe melon fruit under different treatments

    处理
    Treatment
    酯类
    Esters
    醇类
    Alcohols
    醛类
    Adehydes
    香气物质
    Aroma
    CK 18.57 b 0.70 d 0.00 b 25.52 c
    T3 46.10 a 2.43 ab 0.13 b 63.34 ab
    T4 47.51 a 2.85 a 9.34 a 78.58 a
    T6 37.47 a 1.40 cd 0.17 b 50.84 b
    T7 46.76 a 1.85 bc 8.31 a 68.38 ab
    注(Note):同列数值后不同小写字母表示处理间在P < 0.05 水平差异显著 Values followed by different small letters in a column mean significant difference among treatments (P < 0.05).
    下载: 导出CSV

    表 6  不同处理土壤微生物对六类碳源的利用状况(144 h)

    Table 6.  The utilization of six kinds of carbon sources by soil microbes of different treatments

    处理
    Treatment
    碳水化合物
    Carbohydrate
    羧酸
    Carboxylic acid
    氨基酸
    Amino acid
    聚合物
    Polymer
    酚酸类
    Phenolic acid
    胺类
    Amine
    CK 0.83 bc 0.66 d 1.17 ab 1.29 ab 0.89 a 0.56 abc
    T1 0.75 cd 0.81 bcd 0.92 b 1.08 c 0.30 d 0.45 b
    T2 0.80 c 0.98 b 1.01 ab 1.14 c 0.55 bcd 0.83 ab
    T3 0.74 cd 0.80 bcd 1.07 ab 1.32 a 0.47 cd 0.50 abc
    T4 1.00 a 1.23 a 1.37 a 1.42 a 0.75 ab 0.90 a
    T5 0.94 ab 0.96 bc 1.21 ab 1.37 a 0.67 abc 0.75 abc
    T6 0.75 cd 0.95 bc 1.03 ab 1.12 c 0.35 d 0.62 abc
    T7 0.85 bc 0.95 bc 0.96 b 1.17 bc 0.46 cd 0.70 abc
    T8 0.63 d 0.70 cd 0.91 b 0.71 d 0.35 d 0.40 b
    注(Note):同列数值后不同小写字母表示处理间在 P < 0.05 水平差异显著 Values followed by different small letters in a column mean significant difference among treatments (P < 0.05).
    下载: 导出CSV

    表 7  不同处理土壤微生物多样性指数(144 h)

    Table 7.  Diversity indexes of soil microbes of different treatments

    处理
    Treatment
    多样性指数
    Diversity
    index
    优势度指数
    Dominance
    index
    均匀度指数
    Uniformity
    index
    丰富度指数
    Richness
    index
    CK 3.24 a 0.96 a 5.39 bc 26.67 ab
    T1 3.28 a 0.96 a 5.20 bc 27.67 a
    T2 3.31 a 0.96 a 5.93 abc 29.00 a
    T3 3.28 a 0.96 a 5.22 bc 28.00 a
    T4 3.29 a 0.96 a 6.80 a 28.00 a
    T5 3.28 a 0.96 a 6.26 ab 28.00 a
    T6 3.25 a 0.96 a 5.48 bc 28.00 a
    T7 3.30 a 0.96 a 5.61 bc 29.00 a
    T8 3.12 b 0.95 b 5.00 c 24.67 b
    注(Note):同列数值后不同小写字母表示处理间在 P < 0.05 水平差异显著 Values followed by different small letters in a column mean significant difference among treatments (P < 0.05).
    下载: 导出CSV
  • [1] 邓小强, 范贵国. 氮肥施用量对大白菜经济性状、产量和氮肥利用的影响[J]. 贵州农业科学, 2015, 43(1): 117–119. doi: 10.3969/j.issn.1001-3601.2015.01.029
    Deng X Q, Fan G G. Effects of nitrogen fertilizer application amount on economic traits, yield and nitrogen utilization of Chinese cabbage[J]. Guizhou Agricultural Sciences, 2015, 43(1): 117–119. doi: 10.3969/j.issn.1001-3601.2015.01.029
    [2] 刘金山, 戴健, 刘洋, 等. 过量施氮对旱地土壤碳氮及供氮能力的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2015, 21(1): 112–120.
    Liu J S, Dai J, Liu Y, et al. Effects of excessive nitrogen fertilization on soil organic carbon and nitrogen and nitrogen supply capacity in dryland[J]. Journal of Plant Nutrition and Fertilizer, 2015, 21(1): 112–120.
    [3] 朱兆良. 中国土壤氮素研究[J]. 土壤学报, 2008, 45(5): 778–783. doi: 10.3321/j.issn:0564-3929.2008.05.003
    Zhu Z L. Research on soil nitrogen in China[J]. Acta Pedologica Sinica, 2008, 45(5): 778–783. doi: 10.3321/j.issn:0564-3929.2008.05.003
    [4] Song X Z, Zhao C X, Wang X L, et al. Study of nitrate leaching and nitrogen fate under intensive vegetable production pattern in northern China[J]. C. R. Biologies, 2009, 332: 385–392. doi: 10.1016/j.crvi.2008.11.005
    [5] 王琛, 吴敬学, 杨艳涛. 世界甜瓜生产贸易分析及对中国的启示[J]. 中国食物与营养, 2016, 22(2): 18–22. doi: 10.3969/j.issn.1006-9577.2016.02.004
    Wang C, Wu J X, Yang Y T. Production and trade of world muskmelon and its enlightenment to China[J]. Food and Nutrition in China, 2016, 22(2): 18–22. doi: 10.3969/j.issn.1006-9577.2016.02.004
    [6] 中华人民共和国农业部. 中国农业统计资料(2016)[M]. 北京: 中国农业出版社, 2017.
    Ministry of Agriculture of the People’s Republic of China. Agricultural statistics in China (2016) [M]. Beijing: China Agriculture Press, 2017.
    [7] 李立昆, 李玉红, 司立征, 等. 不同施氮水平对厚皮甜瓜生长发育和产量品质的影响[J]. 西北农业学报, 2010, 19(3): 150–153. doi: 10.3969/j.issn.1004-1389.2010.03.032
    Li L K, Li Y H, Si L Z, et al. Effects of different nitrogen levels on growth and development, yield and quality of muskmelon[J]. Acta Agriculturae Boreali-occidentalis Sinica, 2010, 19(3): 150–153. doi: 10.3969/j.issn.1004-1389.2010.03.032
    [8] 薛亮, 马忠明, 杜少平. 沙漠绿洲灌区甜瓜氮磷钾用量优化模式研究[J]. 中国农业科学, 2015, 48(2): 303–313.
    Xue L, Ma Z M, Du S P. A study of the optimized model of N, P, K fertilization on muskmelon in desert oasis area[J]. Scientia Agriculture Sinica, 2015, 48(2): 303–313.
    [9] 刘兆辉, 薄录吉, 李彦, 等. 氮肥减量施用技术及其对作物产量和生态环境的影响综述[J]. 中国土壤与肥料, 2016, (4): 1–8.
    Liu Z H, Bo L J, Li Y, et al. Effect of nitrogen fertilizer reduction on crop yield and ecological environment: a review[J]. Soil and Fertilizer Sciences in China, 2016, (4): 1–8.
    [10] 叶林, 李建设, 张光弟, 等. 氮磷钾耦合效应对日光温室厚皮甜瓜产量的影响[J]. 北方园艺, 2015, (6): 50–54.
    Ye L, Li J S, Zhang G D, et al. Effect of nitrogen phosphorus potassium coupling on the yield of muskmelon in solar greenhouse[J]. Northern Horticulture, 2015, (6): 50–54.
    [11] 胡国智, 冯炯鑫, 张炎, 等. 不同施氮量对甜瓜养分吸收、分配、利用及产量的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2013, 19(3): 760–766.
    Hu G Z, Feng J X, Zhang Y, et al. Effects of nitrogen fertilization on nutrient uptake, assignment, utilization and yield of melon[J]. Journal of Plant Nutrition and Fertilizer, 2013, 19(3): 760–766.
    [12] 司琼. 氮素营养对设施甜瓜生长发育及产量品质的影响[D]. 乌鲁木齐: 新疆农业大学硕士学位论文, 2015.
    Si Q. Effect of nitrogen nutrition on the growth, yield and quality of facility melon[D]. Urumchi: MS Thesis of Xinjing Agricultural University, 2015.
    [13] 闵炬, 施卫明. 不同施氮量对太湖地区大棚蔬菜产量、氮肥利用率及品质的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2009, 15(1): 151–157. doi: 10.3321/j.issn:1008-505X.2009.01.022
    Min J, Shi W M. Effects of different N rates on the yield, N use efficiency and fruit quality of vegetables cultivated in plastic greenhouse in Taihu Lake region[J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2009, 15(1): 151–157. doi: 10.3321/j.issn:1008-505X.2009.01.022
    [14] 李若楠, 武雪萍, 张彦才, 等. 节水减氮对温室土壤硝态氮与氮素平衡的影响[J]. 中国农业科学, 2016, 49(4): 695–704.
    Li R N, Wu Y P, Zhang Y C, et al. Effects of reduced application of nitrogen and irrigation on soil nitrate nitrogen content and nitrogen balance in greenhouse productio[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2016, 49(4): 695–704.
    [15] Gao X, Li C L, Zhang M, et al. Controlled release urea improved the nitrogen use efficiency, yield and quality of potato (Solanum tuberosum L.) on silt loamy soil[J]. Field Crops Research, 2015, 181: 60–68. doi: 10.1016/j.fcr.2015.07.009
    [16] Zheng W K, Zhang M, Liu Z G, et al. Combining controlled-release urea and normal urea to improve the nitrogen use efficiency and yield under wheat-maize double copping system[J]. Field Crops Research, 2016, 197: 52–62. doi: 10.1016/j.fcr.2016.08.004
    [17] Geng J B, Sun Y B, Zhang M, et al. Long-term effects of controlled release urea application on crop yields and soil fertility under rice–oilseed rape rotation system[J]. Field Crops Research, 2015, 184: 65–73. doi: 10.1016/j.fcr.2015.09.003
    [18] 王素萍, 李小坤, 鲁剑巍, 等. 施用控释尿素对油菜籽产量、氮肥利用率及土壤无机氮含量的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2012, 18(6): 1449–1456.
    Wang S P, Li X K, Li J W, et al. Effects of controlled release urea application on yield, nitrogen recovery efficiency of rapeseed and soil inorganic nitrogen content[J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2012, 18(6): 1449–1456.
    [19] Yang S H, Peng S Z, Xu J Z, et al. Effects of water saving irrigation and controlled release nitrogen fertilizer managements on nitrogen losses from paddy fields[J]. Paddy and Water Environment, 2015, 13: 71–80. doi: 10.1007/s10333-013-0408-9
    [20] 彭强, 李絮花, 王克安, 等. 减量控释氮肥对大棚甜椒产量及土壤硝态氮、铵态氮分布的影响[J]. 水土保持学报, 2012, 26(6): 106–110.
    Peng Q, Li X H, Wang K A, et al. Effect of reduced controlled release nitrogen fertilizer on the sweet pepper yield and distribution of soil nitrate, ammonium nitrogen[J]. Journal of Soil and Water Conservation, 2012, 26(6): 106–110.
    [21] 杨俊刚, 张冬雷, 徐凯, 等. 控释肥与普通肥料混施对设施番茄生长和土壤硝态氮残留的影响[J]. 中国农业科学, 2012, 45(18): 3782–3791. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2012.18.011
    Yang J G, Zhang D L, Xu K, et al. Effects of mixed application of controlled-release fertilizer and common fertilizers on greenhouse tomato growth, yield, root distribution, and soil nitrate residual[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2012, 45(18): 3782–3791. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2012.18.011
    [22] 李杰, 贾豪语, 颉建明, 等. 生物肥部分替代化肥对花椰菜产量、品质、光合特性及肥料利用率的影响[J]. 草业学报, 2015, 24(1): 47–55.
    Li J, Jia H Y, Xie J M, et al. Effects of partial substitution of mineral fertilizer by bio-fertilizer on yield, quality, photosynthesis and fertilizer utilization rate in broccoli[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2015, 24(1): 47–55.
    [23] 靳康荣, 金芳. 化肥减量生物肥增施对莴笋产量和品质的影响[J]. 青海农林科技, 2015, (3): 13–16. doi: 10.3969/j.issn.1004-9967.2015.03.004
    Jin K R, Jin F. Effect of chemical fertilizer reduction and bio–fertilizer increment on the yield and quality of lettuce[J]. Science and Technology of Qinghai Agriculture and Forestry, 2015, (3): 13–16. doi: 10.3969/j.issn.1004-9967.2015.03.004
    [24] 牛振明, 张国斌, 刘赵帆, 等. 生物肥部分替代化肥对甘蓝(Brassica oleracea)养分吸收、光合作用及品质的影响[J]. 中国沙漠, 2014, 34(2): 464–471.
    Niu Z M, Zhang G B, Liu Z F, et al. Effects of partial replacement of chemical fertilizer by bio-fertilizer on nutrient uptake, photosynthesis and quality of Brassica oleracea[J]. Journal of Desert Research, 2014, 34(2): 464–471.
    [25] 于健. 微生物肥在番茄基质栽培中的应用效果研究[D]. 兰州: 甘肃农业大学硕士学位论文, 2016.
    Yu J. Effects of microbial fertilizer partly replace chemical fertilizer on tomato (Lycopersicon esculentum Mill.) in non-cultivated land greenhouse [D]. Lanzhou: MS Thesis of Gansu Agricultural University, 2016.
    [26] Molla A H, Haque M M, Haque M A, et al. Trichoderma-enriched biofertilizer enhances production and nutritional quality of tomato (Lycopersicon esculentum Mill.) and minimizes NPK fertilizer use[J]. Agricultural Research, 2012, 1(3): 265–272. doi: 10.1007/s40003-012-0025-7
    [27] 高志奎, 李明. 蔬菜栽培学各论[M]. 北京: 中国农业科学技术出版社, 2006.
    Gao Z K, Li M. Vegetable cultivation[M]. Beijing: China Agricultural Science and Technology Press, 2006.
    [28] 李录久, 王家嘉, 李东平, 等. 减量施氮对水稻生长和肥料利用效率的影响[J]. 安徽农业科学, 2013, 41(1): 99–100. doi: 10.3969/j.issn.0517-6611.2013.01.042
    Li L J, Wang J J, Li D P, et al. Effect of decreasing nitrogen application rate on rice growth and nitrogen use efficiency[J]. Journal of Anhui Agricultural Sciences, 2013, 41(1): 99–100. doi: 10.3969/j.issn.0517-6611.2013.01.042
    [29] 富宏丹. 设施番茄连作土壤生态劣变成因解析[D]. 沈阳: 沈阳农业大学博士学位论文, 2017.
    Fu H D. Analysis of soil ecology deterioration factors of protected tomato continuous monoculture[D]. Shenyang: PhD Dissertation, Shenyang Agricultural University, 2017.
    [30] 王朝辉, 李生秀, 田霄鸿. 不同氮肥用量对蔬菜硝态氮累积的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 1998, 4(1): 22–28. doi: 10.3321/j.issn:1008-505X.1998.01.004
    Wang Z H, Li S X, Tian X H. Influence of nitrogen rates on nitrate accumulation in vegetables[J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 1998, 4(1): 22–28. doi: 10.3321/j.issn:1008-505X.1998.01.004
    [31] Chen B M, Wang Z H, Li S X, et al. Effects of nitrate supply on plant growth, nitrate accumulation, metabolic nitrate concentration and nitrate reductase activity in three leafy vegetables[J]. Plant Science, 2004, (167): 635–643.
    [32] 哈丽哈什·依巴提, 张炎, 李青军, 等. 不同施氮量对棉花产量、养分吸收分配及利用的影响[J]. 新疆农业科学, 2017, 54(8): 1422–1428.
    Halihashi Y B T, Zhang Y, Li Q J, et al. Effects of different nitrogen rates on cotton yield, nutrient uptake, distribution and utilization[J]. Xinjiang Agricultural Sciences, 2017, 54(8): 1422–1428.
    [33] 郝江伟, 张喜春, 张成军, 等. 不同氮肥施用方式对设施番茄氮素利用的影响[J]. 北京农学院学报, 2017, 32(3): 62–68.
    Hao J W, Zhang X C, Zhang C J, et al. Effect of application methods of nitrogen fertilizer on the nitrogen utilization of tomato in greenhouse[J]. Journal of Beijing University of Agriculture, 2017, 32(3): 62–68.
    [34] 任轶, 李瑞霞, 艾昊, 等. 减施肥条件下木霉SQR-T037微生物肥对黄瓜产量、品质及养分利用效率的影响[J]. 江苏农业科学, 2014, 42(2): 143–146. doi: 10.3969/j.issn.1002-1302.2014.02.049
    Ren Y, Li R X, Ai H, et al. Effect of Trichoderma SQR-T037 bio-fertilizer on yield and quality of cucumber and nutrient use efficiency under condition of reduced application of chemical fertilizer[J]. Jiangsu Agricultural Sciences, 2014, 42(2): 143–146. doi: 10.3969/j.issn.1002-1302.2014.02.049
    [35] 董亮, 张玉凤, 刘苹, 等. 控释肥减量施用对马铃薯产量、品质及土壤硝态氮含量的影响[J]. 江西农业学报, 2012, 24(6): 86–89. doi: 10.3969/j.issn.1001-8581.2012.06.026
    Dong L, Zhang Y F, Liu P, et al. Effects of decreasing controlled-release fertilizer application rate on yield and quality of potato, and soil nitrate nitrogen content[J]. Acta Agriculturae Jiangxi, 2012, 24(6): 86–89. doi: 10.3969/j.issn.1001-8581.2012.06.026
    [36] 魏树伟, 王少敏, 董放, 等. 不同氮素形态和施氮量对‘鸭梨’果实品质的影响[J]. 果树学报, 2016, 33(S1): 98–103.
    Wei S W, Wang S M, Dong F, et al. Effect of nitrogen forms and nitrogen application on fruit quality of ‘Yali’ pear[J]. Journal of Fruit Science, 2016, 33(S1): 98–103.
    [37] O'Donnell A G, Seasman M, Macrae A, et al. Plants and fertilisers as drivers of change in microbial community structure and function in soils[J]. Plant and Soil, 2001, 232(1): 135–145.
    [38] Sparling G P. Ratio of microbial biomass carbon to soil organic carbon as a sensitive indicator of changes in soil organic matter[J]. Australian Journal of Soil Research, 1992, 30: 195–207. doi: 10.1071/SR9920195
    [39] Benizri E, Amiaud B. Relationship between plants and soil microbial communities in fertilized grasslands[J]. Soil Biology & Biochemistry, 2005, 37: 2055–2064.
    [40] Li Z P, Wu X C, Chen B Y. Changes in transformation of soil organic C and functional diversity of soil microbial community under different land uses[J]. Agricultural Sciences in China, 2007, 6(10): 1235–1245. doi: 10.1016/S1671-2927(07)60168-0
  • [1] 钱银飞张洪程李杰吴文革郭振华陈烨张强戴其根霍中洋许轲 . 施氮量对机插杂交粳稻徐优403产量品质的影响. 植物营养与肥料学报, 2009, 17(3): 522-528. doi: 10.11674/zwyf.2009.0305
    [2] 李伶俐房卫平谢德意马宗斌杜远仿张东林 . 施氮量对杂交棉光合生理特性及产量、品质的影响. 植物营养与肥料学报, 2010, 18(5): 1183-1189. doi: 10.11674/zwyf.2010.0519
    [3] 阿丽艳肉孜郭仁松杜强武辉张巨松 . 施氮量对枣棉间作棉花干物质积累,产量与品质的影响. 植物营养与肥料学报, 2014, 22(3): 761-767. doi: 10.11674/zwyf.2014.0330
    [4] 林琪侯立白韩伟 . 不同肥力土壤下施氮量对小麦子粒产量和品质的影响. 植物营养与肥料学报, 2004, 12(6): 561-567. doi: 10.11674/zwyf.2004.0601
    [5] 张定一党建友王姣爱裴雪霞杨武德苗果园 . 施氮量对不同品质类型小麦产量、品质和旗叶光合作用的调节效应. 植物营养与肥料学报, 2007, 15(4): 535-542. doi: 10.11674/zwyf.2007.0401
    [6] 李伶俐房卫平马宗斌谢德意杜远仿张东林 . 施氮量对杂交棉氮、磷、钾吸收利用和产量及品质的影响. 植物营养与肥料学报, 2010, 18(3): 663-667. doi: 10.11674/zwyf.2010.0321
    [7] 岳文俊陈喜靖王维汉张富仓 . 不同氮处理对温室膜下滴灌甜瓜产量和品质的影响. 植物营养与肥料学报, 2019, 25(3): 461-469. doi: 10.11674/zwyf.18149
    [8] 徐凤娇赵广才田奇卓常旭虹杨玉双王德梅刘鑫 . 施氮量对不同品质类型小麦产量和加工品质的影响. 植物营养与肥料学报, 2012, 20(2): 300-306. doi: 10.11674/zwyf.2012.11069
    [9] 袁晶晶同延安卢绍辉袁国军 . 生物炭与氮肥配施对土壤肥力及红枣产量、品质的影响. 植物营养与肥料学报, 2017, 25(2): 468-475. doi: 10.11674/zwyf.16285
    [10] 张杨杨焦自高艾希珍肖守华王崇启董玉梅马荣金 . 土壤增施蛋氨酸硒对厚皮甜瓜生理特性和品质的影响. 植物营养与肥料学报, 2016, 24(2): 476-485. doi: 10.11674/zwyf.14363
    [11] 李鹏程董合林刘爱忠刘敬然李如义孙淼李亚兵毛树春 . 施氮量对棉花功能叶片生理特性、 氮素利用效率及产量的影响. 植物营养与肥料学报, 2015, 23(1): 81-91. doi: 10.11674/zwyf.2015.0109
    [12] 谭金芳洪坚平赵会杰韩燕来王宜伦 . 不同施钾量对旱作冬小麦产量、品质和生理特性的影响 . 植物营养与肥料学报, 2008, 16(3): 456-462. doi: 10.11674/zwyf.2008.0308
    [13] 李子双王薇张世文贺洪军赵同凯黄元仿 . 氮磷与硅钙肥配施对辣椒产量和品质的影响. 植物营养与肥料学报, 2015, 23(2): 458-466. doi: 10.11674/zwyf.2015.0221
    [14] 曹小闯吴良欢陈贤友韩科峰 . 氨基酸部分替代硝态氮对小白菜产量、品质及根际分泌物的影响. 植物营养与肥料学报, 2012, 20(3): 699-705. doi: 10.11674/zwyf.2012.11366
    [15] 蔡金华陈爱大*温明星李东升曲朝喜 . 施氮量和种植密度对镇麦168籽粒产量与品质的影响. 植物营养与肥料学报, 2013, 21(6): 1312-1320. doi: 10.11674/zwyf.2013.0604
    [16] 赵福成景立权闫发宝陆大雷王桂跃陆卫平 . 施氮量对甜玉米产量、品质和蔗糖代谢酶活性的影响. 植物营养与肥料学报, 2013, 21(1): 46-54. doi: 10.11674/zwyf.2013.0106
    [17] 赵广才常旭虹杨玉双李振华丰明马少康杨桂霞 . 追氮量对不同品质类型小麦产量和品质的调节效应. 植物营养与肥料学报, 2010, 18(4): 859-865. doi: 10.11674/zwyf.2010.0412
    [18] 石伟琦孙光明陆新华陈菁左雪冬孙伟生 . 分次施氮对菠萝产量和品质的影响. 植物营养与肥料学报, 2012, 20(6): 1528-1534. doi: 10.11674/zwyf.2012.12179
    [19] 樊文华薛晓光杨黎芳刘素萍 . 施钴对冬小麦产量品质的影响. 植物营养与肥料学报, 2004, 12(4): 429-432. doi: 10.11674/zwyf.2004.0417
    [20] 闵炬施卫明 . 不同施氮量对太湖地区大棚蔬菜产量、氮肥利用率及品质的影响 . 植物营养与肥料学报, 2009, 17(1): 151-157. doi: 10.11674/zwyf.2009.0122
  • 加载中
图(3)表(7)
计量
  • 文章访问数:  53
  • HTML全文浏览量:  53
  • PDF下载量:  26
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2018-04-18
  • 刊出日期:  2019-04-01

尿素配施木霉菌剂提高甜瓜产量、品质及土壤微生物功能多样性

    作者简介:牛聪聪 E-mail:1719196090@qq.com
    通讯作者: 齐红岩, hyqiaaa@126.com
  • 沈阳农业大学园艺学院/设施园艺省部共建教育部重点实验室/北方园艺设施设计与应用技术国家地方联合工程研究中心,辽宁沈阳 110866

摘要: 目的明确尿素配施木霉菌剂对甜瓜产量、品质及土壤微生物功能多样性的影响,为生产中甜瓜的减肥增效提供理论依据。方法试验于2017年3月至7月在沈阳农业大学园艺科研基地的日光温室内进行,栽培土壤组成为土∶草炭∶牛粪 = 4∶2∶1,供试材料为薄皮甜瓜(Cucumis melo var. makuwa Makino)‘玉美人’。通过测土配方施肥测算,供氮水平100%为尿素(普通尿素,N≥46.4%) 25.9 g/株。以此为基础,设9个氮肥处理:50%普通尿素(T1)、50%控释尿素(T2)、50%普通尿素 + 木霉菌剂(T3)、50%控释尿素 + 木霉菌剂(T4)、30%控释尿素 + 20%普通尿素 + 木霉菌剂(T5)、100%普通尿素(T6)、100%控释尿素(T7)、150%普通尿素(T8),以不施氮肥为对照(CK)。测定了不同处理对薄皮甜瓜果实产量、品质及土壤微生物功能多样性的影响。结果与100%施氮处理(T6、T7)相比,减量施氮50%在一定程度上提高了成熟甜瓜果实的品质,其中50%控释尿素配施木霉菌剂(T4)处理不仅降低了甜瓜果实的硝酸盐含量,提高了果实的可溶性糖、Vc含量及香气物质含量,单株产量也有所增加。此外,随着施氮量的增加,氮肥表观利用率和农学利用率均明显降低,其中T1~T4处理与100%和150%施氮处理(T6~T8)间的差异均达显著水平,且T3、T4处理的氮肥利用率均较高。在土壤微生物多样性方面,与施用普通尿素相比,控释尿素处理(T2、T4、T5、T7)的AWCD值均高于其他处理,其中以T4处理的AWCD值最高。结论在供试栽培土壤条件下,减少氮肥施用量50%,无论是否采用控释尿素或配施木霉菌剂,都有助于促进甜瓜植株的生长,提高成熟甜瓜果实品质,增加甜瓜的单株产量,但只有配施木霉菌剂后,其产量、品质与施氮100%处理的差异达到了显著水平。微生物多样性只在施用了理论施氮量的150%后显著下降。因此,在有机质丰富的土壤上栽培甜瓜,建议采用施氮量减少50%、配施木霉菌剂的高产优质可持续的施肥技术。

English Abstract

  • 我国是化肥生产和使用大国,但目前农业生产中因化肥过量施用或盲目施用带来的人类健康、环境等问题越发严重[1-4],为了能更好地解决这些问题,我国农业部于2015年初正式启动“减肥减药”行动,并制定了《到2020年化肥使用量零增长行动方案》。而氮肥是我国生产量最大、施用量最多的化学肥料之一。据国家统计局数据,2017年我国氮肥产量为3795.2万t,其中农用氮肥施用量达2221.8万t。甜瓜(Cucumis melo L.)作为世界重要的水果之一,在世界五大洲均有种植,主要分布范围从北纬65°左右到南纬23°左右。自20 世纪90年代以来,世界甜瓜产业进入快速稳步发展时期,甜瓜的产量、收获面积和产值都不断攀高[5]。中国是世界最大的甜瓜生产国,约占世界总产量的50%以上。2016年,中国甜瓜产量为1635万t,播种面积48.2万hm2[6]。甜瓜为喜肥作物[7],目前关于甜瓜施肥方面的研究主要集中在氮磷钾耦合或合理施氮量上[8-12],而关于不同氮肥类型、用量及配施木霉菌剂对设施甜瓜产量、品质等方面的影响还鲜见报道。近年来,为了减少农用氮肥施用量,已有不少学者在蔬菜氮肥减施方面开展了大量工作。研究发现,在太湖地区的大棚生产条件下,与农民习惯施氮量相比,减氮40%能保持番茄和黄瓜果实产量,且氮素当季利用率显著高于习惯施氮,随施氮量的增加和土壤供氮水平的提高氮素当季利用率逐渐降低[13]。日光温室蔬菜生产中,在农民习惯水氮管理下,土壤硝态氮积累明显并向深层迁移,节水20%~30%配合减氮50%处理,能够提高氮肥利用率,保持较高的经济效益[14]。随着控释肥(controlled-release fertilizer)在提高肥料利用率和作物产量、减少氮素损失和环境污染等方面的突出表现[15-19],施用控释氮肥实现蔬菜氮肥减施的研究也取得了一定进展。研究表明,与农民习惯施肥相比,适当减量施用控释氮肥可提高甜椒产量,以减量控释氮肥30%的甜椒产量、氮肥利用率和果实可溶性糖含量最高[20]。通过比较控释肥和普通肥料混配基施与常规施肥对设施番茄农学特性和环境效应的影响,发现控释肥与普通肥料混施处理在减氮40%后非但没有降低番茄产量,反而改善了果实品质,促进了根系生长,减少了硝态氮的淋洗[21]。此外,大量试验研究表明,适当减施化肥配施生物肥料(Bio-fertilizer)能够促进花椰菜、甘蓝、番茄等蔬菜作物的生长发育,改善蔬菜品质,且提高产量和肥料利用率[22-26]。目前关于薄皮甜瓜减量施氮的研究较少,同时,研究不同施氮量及生物肥料配施对甜瓜氮素吸收、产量和氮肥利用率等的影响鲜见报道。本研究以测土配方施肥为基础,在不同氮肥用量条件下,研究不同氮肥种类和水平及是否配施木霉菌剂对薄皮甜瓜氮素吸收、果实品质、产量及土壤微生物功能多样性的影响,以期为薄皮甜瓜栽培过程中的氮肥合理施用提供一定的科学依据。

    • 供试材料为薄皮甜瓜(Cucumis melo var. makuwa Makino)‘玉美人’,试验于2017年3—7月份在沈阳农业大学园艺科研基地的日光温室内进行,栽培土壤组成为土∶草炭∶牛粪 = 4∶2∶1,其pH 6.68、EC 0.35 mS/cm、全氮3.69 g/kg、全磷3.94 g/kg、全钾14.6 g/kg、碱解氮123 mg/kg、有效磷106 mg/kg和速效钾342 mg/kg。

      试验中所用控释尿素(N ≥ 43%)由中国科学院沈阳应用生态所提供,25℃恒温水浸泡条件下其养分释放曲线如图1所示,普通尿素(N ≥ 46.4%)、过磷酸钙(P2O5 ≥ 12%)、硫酸钾(K2O ≥ 50%)均为市售,木霉菌剂(根部型)由田力保生物科技有限公司提供。

      图  1  控释尿素氮养分释放曲线

      Figure 1.  Nitrogen release rate curves of controlled-release urea

    • 试验采用目标产量配方施肥法,以单株1.5 kg为目标产量,每生产1000 kg甜瓜需N 3.5 kg、P2O5 1.7 kg、K2O 6.8 kg[27],氮、磷、钾肥当季利用率分别按20%、20%、35%代入化肥施用量公式:(目标产量所需养分总量−土壤供肥量)/(肥料养分含量 × 肥料当季利用率),估算出甜瓜施肥量(100%)。基于此,设9个氮肥处理,即50%普通尿素处理(T1)、50%控释尿素处理(T2)、50%普通尿素 + 木霉菌剂处理(T3)、50%控释尿素 + 木霉菌剂处理(T4)、30%控释尿素 + 20%普通尿素 + 木霉菌剂处理(T5)、100%普通尿素处理(T6)、100%控释尿素处理(T7)、150%普通尿素处理(T8),以不施氮肥为对照(CK)。其中T1~T5的总养分含量相同,T6与T7的总养分含量相同,T3~T5的木霉菌剂用量相同,各处理具体施肥量见表1

      处理
      Treatment
      普通尿素
      Normal urea
      (N ≥ 46.4%)
      控释尿素
      Controlled-release urea
      (N ≥ 43%)
      过磷酸钙
      Superphosphate
      (P2O5 ≥ 12%)
      硫酸钾
      Potassium sulfate
      (K2O ≥ 50%)
      木霉菌剂
      Trichoderma
      CK 0 0 0 37.5 21.4 0
      T1 50% U 12.9 0 37.5 21.4 0
      T2 50% R 0 13.9 37.5 21.4 0
      T3 50% U + Tr 12.9 0 37.5 21.4 6.7
      T4 50% R + Tr 0 13.9 37.5 21.4 6.7
      T5 20% U + 30% R + Tr 5.2 8.4 37.5 21.4 6.7
      T6 100% U 25.9 0 37.5 21.4 0
      T7 100% R 0 27.9 37.5 21.4 0
      T8 150% U 38.8 0 37.5 21.4 0
      注(Note):U—尿素氮Urea N;R—控释尿素氮 Controlled-release urea N; Tr— 木霉菌素 Trichoderma.

      表 1  不同处理的肥料施用量(g/plant)

      Table 1.  Amount of fertilizer applied in different treatments

      试验于2016和2017年分别进行两年的重复,因为两茬的结果类似,因此,本文主要采用2017年的数据。2月13日播种,在甜瓜三叶一心时(3月24日)定植,定植时T1、T3、T6、T8处理均基施普通尿素7.8 g/株,分别占其总施氮量的60%、60%、30%和20% ,而T2、T4、T5、T7处理的氮肥全部基施,所有处理均基施50%磷、钾肥,剩余氮、磷、钾肥按3∶4∶3分别于甜瓜伸蔓期(4月21日)、开花结果期(5月1日)、果实膨大期(5月16日)随水追施,此外,T3、T4、T5处理均于定植时(3月24日)和伸蔓期(4月21日)浇施木霉菌剂稀释液(10 g木霉菌剂兑3 L水) 1 L/株。

      试验采用桶栽,桶的口径30 cm、底径20 cm、高度25 cm,每桶内定植1株甜瓜,每个处理14株,重复3次,随机排列。

    • 在甜瓜成熟期,每个处理随机选取6个瓜(花后35 d),去掉果皮及瓜瓤,取赤道部分果肉,将果肉切碎,混合均匀,采用蒽酮比色法测定果实可溶性糖含量,钼蓝比色法测定果实Vc含量,水杨酸比色法测定果实硝酸盐含量,ThermoTrace GC Ultra-ITQ900 气质联用仪测定香气物质含量。此外,每个处理随机选取6株测其单株产量。

    • 氮肥表观利用率 = (施氮处理氮累积量−不施氮处理氮累积量)/施氮量 × 100%;

      氮肥农学利用率(kg/kg) = (施氮处理产量 − 不施氮处理产量)/施氮量;

      氮肥生理利用率(kg/kg) = (施氮处理产量 − 不施氮处理产量)/(施氮处理氮累积量 − 不施氮处理氮累积量)[28]

    • 成熟期进行破坏性取样时,将桶内的土倒在干净的塑料布上,混匀取鲜土,采用Biolog-Eco法测定土壤微生物功能多样性[29]。称取5 g新鲜土样加到已灭菌的盛有45 mL 0.85% NaCl的三角瓶中,在恒温振荡箱中振荡30 min,转速150 r/min,静置5 min后转入超净工作台上操作。吸取上清液5 mL加入到45 mL 0.85%NaCl中,摇匀,吸取摇匀后的溶液5 mL,加到45 mL 0.85%NaCl中,摇匀后将溶液倒入移液槽中,用8孔道移液枪注射入Biolog-Eco板上,然后在25℃恒温箱中培养,分别于培养24 h、48 h、72 h、96 h、120 h、144 h、168 h后取出,用Biolog微生物鉴定系统(型号:GEN III)测定吸光度。

    • 试验采用Excel软件进行数据处理,SPSS19.0软件进行数据显著性分析,Origin软件作图。

    • 表2可知,在甜瓜的生长过程中,所有施氮处理甜瓜的株高、茎粗、叶片数均高于不施氮处理(CK)。在甜瓜生长前期,植株的株高、茎粗、叶片数大体表现为随施氮量增加而增加,而50%氮肥配施木霉菌处理表现出一定的优势,尤其到生长后期时T3和T4处理的株高、茎粗、叶片数均高于其他处理。

      处理
      Treatment
      株高Plant height (cm) 茎粗Stem diameter (mm) 叶片数Leaf number (No./plant)
      伸蔓期
      Vine
      stage
      开花期
      Blooming
      stage
      果实膨
      大前期
      EFE
      伸蔓期
      Vine
      stage
      开花期
      Blooming
      stage
      果实膨
      大前期
      EFE
      伸蔓期
      Vine
      stage
      开花期
      Blooming
      stage
      果实膨
      大前期
      EFE
      CK 27.67 b 40.83 e 59.67 c 6.31 a 6.60 b 7.42 c 10.33 b 13.33 b 16.67 b
      T1 41.33 a 62.70 cd 99.33 ab 6.67 a 7.30 ab 8.67 abc 12.00 a 16.33 a 21.33 a
      T2 41.50 a 62.00 d 96.93 ab 6.57 a 7.11 ab 8.51 abc 12.33 a 16.00 a 21.00 a
      T3 42.83 a 73.83 a 107.00 a 7.06 a 7.78 a 9.23 a 12.67 a 17.00 a 22.00 a
      T4 40.33 a 72.00 ab 97.00 ab 6.76 a 7.41 ab 8.36 abc 13.33 a 17.67 a 21.00 a
      T5 42.33 a 70.00 abc 98.00 ab 7.01 a 7.63 a 8.84 ab 12.67 a 17.67 a 21.67 a
      T6 43.83 a 64.83 bcd 93.00 b 7.04 a 7.81 a 8.66 abc 12.67 a 16.67 a 21.33 a
      T7 43.33 a 68.03 abc 90.33 b 7.12 a 7.59 a 8.34 abc 12.67 a 16.33 a 21.00 a
      T8 47.00 a 71.00 ab 94.00 b 6.70 a 7.50 ab 7.92 bc 13.33 a 17.00 a 21.67 a
      注(Note):EFE—Early stage of fruit enlargement; 数值后不同小写字母表示处理间在 P < 0.05 水平差异显著 Values followed by different small letters mean significant difference among treatments (P < 0.05).

      表 2  不同处理薄皮甜瓜不同时期株高、茎粗、叶片数

      Table 2.  Plant height, stem diameter and leaf number of oriental melon at different stages under each treatment

      图2可知,不同氮肥处理对甜瓜各器官的干物质积累量影响不同,果实膨大期各施氮处理植株干物质积累总量均显著高于CK,平均高出了49.15%~95.60%,但是除T5处理外,施氮处理之间差异均不显著(图2)。成熟期甜瓜以果实发育为主,因此,果实干物质积累量占植株干物质积累总量的比例明显增加,达到65.64%。各施氮处理(T8除外)的干物质积累量均显著高于CK,各施氮处理间无显著差异,而T8处理植株的干物质积累受到了明显抑制,与CK间无显著差异。这说明氮肥不足或者过量施用均不利于甜瓜植株干物质的积累,尤其对果实影响显著。

      图  2  不同氮肥处理薄皮甜瓜在果实膨大后期和成熟期各器官干物质积累量

      Figure 2.  Dry matter accumulation in organs of oriental melon at late fruit enlargement and ripening stages

    • 表3可知,不施氮肥(CK)和过量施氮(T8)处理均会导致甜瓜产量显著下降。施100%控释尿素(T7)的甜瓜单株产量显著高于施100%尿素处理(T6),而与50%控释尿素处理(T2)和50%普通尿素(T1)差异不显著,说明按照养分需求量计算的甜瓜施氮量,在施用普通尿素的情况下会造成产量的显著下降。在减少氮素用量50%的情况下,配合施用木霉菌剂(T3、T4),产量比不配施的T1、T2处理进一步增加,但未达到显著水平;20%普通尿素加30%控释尿素处理(T5)的产量也没有显著变化。

      处理
      Treatment
      产量 (kg/plant)
      Yield
      增产 (%)
      Increase
      氮肥表观利用率 (%)
      AUE
      氮肥农学利用率 (kg/kg)
      NAE
      氮肥生理利用率 (kg/kg)
      NPE
      CK 0.64 d
      T1 1.12 ab 74.48 bc 20.54 a 79.68 b 392.99 a
      T2 1.12 ab 74.26 bc 21.29 a 79.45 b 384.60 a
      T3 1.20 a 86.78 a 21.72 a 92.84 a 440.57 a
      T4 1.17 a 82.39 ab 20.72 a 88.15 a 426.45 a
      T5 1.07 bc 66.13 cd 14.79 b 70.75 c 490.02 a
      T6 1.01 c 57.75 d 13.84 b 30.89 e 226.44 b
      T7 1.12 ab 74.38 bc 10.59 b 43.95 d 418.30 a
      T8 0.67 d 3.74 e 5.03 c 1.33 f 25.87 c
      注(Note):AUE—Apparent use efficiency of nitrogen fertilizer; NAE—Agronomic efficiency of nitrogen fertilizer; NPE—Physiological efficiency of nitrogen fertilizer. 同列数值后不同小写字母表示处理间在 P < 0.05 水平差异显著 Values followed by different small letters in a column mean significant difference among treatments (P < 0.05).

      表 3  不同处理薄皮甜瓜产量和氮肥利用率

      Table 3.  Yield and fertilizer nitrogen use efficiency of oriental melon of different treatments

      随着施氮量的增加,氮肥表观利用率和农学利用率均明显降低,其中T1~T4处理与100%和150%施氮处理间的差异均达显著水平,且在相同氮肥类型和50%施氮量处理下,T3和T4处理的氮肥农学利用率分别显著高于T1和T2处理。从氮肥生理利用效率的角度分析,100%控释尿素处理的氮肥生理利用率显著高于100%普通尿素处理,而50%施氮处理间的差异均不显著。

    • 不施氮处理(CK)甜瓜的可溶性糖、Vc和硝酸盐含量均显著低于施氮肥处理。果实可溶性糖含量以施50%控释氮肥加木霉菌剂(T4)处理最高;施50%普通尿素处理(T1)最低,其与两个50%控释肥处理(T2、T4)差异达到显著水平;T3处理的略高于T1,但也显著低于T4。施肥对Vc含量的影响较小,只有施150%尿素的处理(T8)显著低于T4,其余施氮处理间差异不显著。对于硝酸盐含量,150%施氮处理(T8)的果实硝酸盐含量最高,达364.4 mg/kg,已接近国家对无公害蔬菜安全要求的瓜果类蔬菜硝酸盐含量低于438 mg/kg的标准。而相同施氮量下控释尿素处理的果实硝酸盐含量均低于普通尿素处理,以T4处理最低(表4)。

      处理
      Treatment
      可溶性糖 (%)
      Soluble sugar
      Vc
      (mg/100 g)
      NO3
      (mg/kg)
      CK 7.02 d 7.75 c 155.69 d
      T1 7.20 cd 8.95 ab 222.08 c
      T2 8.16 ab 8.72 ab 195.88 cd
      T3 7.36 bcd 9.08 ab 197.45 cd
      T4 8.66 a 9.10 a 162.38 d
      T5 8.02 abc 8.36 abc 270.46 b
      T6 7.92 abc 8.97 ab 313.43 b
      T7 7.90 abc 9.03 ab 200.07 cd
      T8 7.88 abc 8.31 bc 364.40 a
      注(Note):同列数值后不同小写字母表示处理间在 P < 0.05 水平差异显著 Values followed by different small letters in a column mean significant difference among treatments (P < 0.05).

      表 4  不同氮肥处理对成熟期甜瓜果实品质的影响

      Table 4.  Effect of different treatments on quality of ripe melon

      选取T3、T4、T6、T7和CK的成熟甜瓜果实进行香气物质含量测定(表5),结果表明施氮的果实酯类物质含量显著高于不施氮对照,施氮处理间差异不显著。果实醇类物质含量T3显著高于T6,T4显著高于T7,虽然不论控释与否,减施氮肥均显著提高了果实醇类物质含量,但仍以配施木霉菌剂的T4效果最好。同样施氮水平下,醛类物质含量控释肥显著高于普通尿素。各处理果实的总香气物质含量表现为施氮处理均显著高于不施氮处理,而不同氮肥类型相同施氮量或相同氮肥类型不同施氮量处理间的差异均不显著,各处理中以T4的果实香气物质总含量最高。

      处理
      Treatment
      酯类
      Esters
      醇类
      Alcohols
      醛类
      Adehydes
      香气物质
      Aroma
      CK 18.57 b 0.70 d 0.00 b 25.52 c
      T3 46.10 a 2.43 ab 0.13 b 63.34 ab
      T4 47.51 a 2.85 a 9.34 a 78.58 a
      T6 37.47 a 1.40 cd 0.17 b 50.84 b
      T7 46.76 a 1.85 bc 8.31 a 68.38 ab
      注(Note):同列数值后不同小写字母表示处理间在P < 0.05 水平差异显著 Values followed by different small letters in a column mean significant difference among treatments (P < 0.05).

      表 5  不同氮肥处理成熟期甜瓜果实香气物质含量(μg/g)

      Table 5.  Total contents of aroma compounds in ripe melon fruit under different treatments

      综上所述,不施氮肥会显著降低甜瓜的品质,施50%氮处理不会对成熟甜瓜果实品质造成显著影响,施50%控释尿素配施木霉菌剂处理(T4)不仅有效降低了甜瓜果实的硝酸盐含量,使果实的可溶性糖含量和Vc含量保持在较高水平,同时其果实中所含的香气物质含量也最高。

    • 图3可知,随着培养时间的增加,土壤微生物对碳源的利用量逐渐增加,其中在24 h内平均吸光值较低,之后快速升高,到144 h趋于平稳,这时微生物对碳源的利用量接近最大值。此外,在整个培养过程中,T8处理的AWCD值始终最低,说明过量施氮会抑制土壤微生物活性,不利于微生物对碳源的利用。而在144 h时,T1与T2相比、T3与T4相比、T6与T7相比均表现为施用控释尿素的处理AWCD值较高,同时在所有处理中以T4处理的AWCD值最高,说明与施用普通尿素相比,控释尿素由于缓慢释放氮素,对土壤根域环境影响不同于普通尿素,更有利于维持土壤微生物活性和功能多样性。控释尿素减量配施木霉菌剂能够显著提高微生物对碳源的利用能力。

      图  3  不同氮肥处理对土壤微生物吸光值平均变化率的影响

      Figure 3.  Effect of different nitrogen treatments on average well color developmen (AWCD) of soil microorganism

      通过对培养144 h后不同氮肥处理下土壤微生物对六类碳源利用情况的分析(表6)可以看出,各处理土壤微生物对氨基酸类和聚合物类碳源的利用量显著高于其他四类,施加控释尿素的各处理(T2、T4、T5、T7)对六类碳源的利用程度均高于单施普通尿素处理(T1、T3、T6、T8),其中以T4处理对六类碳源的利用率最高,T8处理最低。

      处理
      Treatment
      碳水化合物
      Carbohydrate
      羧酸
      Carboxylic acid
      氨基酸
      Amino acid
      聚合物
      Polymer
      酚酸类
      Phenolic acid
      胺类
      Amine
      CK 0.83 bc 0.66 d 1.17 ab 1.29 ab 0.89 a 0.56 abc
      T1 0.75 cd 0.81 bcd 0.92 b 1.08 c 0.30 d 0.45 b
      T2 0.80 c 0.98 b 1.01 ab 1.14 c 0.55 bcd 0.83 ab
      T3 0.74 cd 0.80 bcd 1.07 ab 1.32 a 0.47 cd 0.50 abc
      T4 1.00 a 1.23 a 1.37 a 1.42 a 0.75 ab 0.90 a
      T5 0.94 ab 0.96 bc 1.21 ab 1.37 a 0.67 abc 0.75 abc
      T6 0.75 cd 0.95 bc 1.03 ab 1.12 c 0.35 d 0.62 abc
      T7 0.85 bc 0.95 bc 0.96 b 1.17 bc 0.46 cd 0.70 abc
      T8 0.63 d 0.70 cd 0.91 b 0.71 d 0.35 d 0.40 b
      注(Note):同列数值后不同小写字母表示处理间在 P < 0.05 水平差异显著 Values followed by different small letters in a column mean significant difference among treatments (P < 0.05).

      表 6  不同处理土壤微生物对六类碳源的利用状况(144 h)

      Table 6.  The utilization of six kinds of carbon sources by soil microbes of different treatments

      表7可知,T8处理的多样性指数和优势度指数均显著低于CK和其他施氮处理,而其他施氮处理与CK间的差异不显著,说明氮肥过量会显著降低土壤微生物群落物种的多样性和优势度。施有控释尿素的各处理(T2、T4、T5、T7)的均匀度指数均高于单施普通尿素处理(T1、T3、T6、T8),其中T4处理的均匀度指数显著高于CK。从丰富度指数分析结果可知,各施氮处理与CK相比差异均不显著,但T8处理的丰富度指数显著低于其他施氮处理。上述结果表明,相比于普通尿素处理,施用控释尿素对土壤微生物的影响较小,且50%控释尿素配施木霉菌剂处理显著提高了微生物的碳源利用水平,而施氮量过多时土壤微生物的碳源利用率显著降低。

      处理
      Treatment
      多样性指数
      Diversity
      index
      优势度指数
      Dominance
      index
      均匀度指数
      Uniformity
      index
      丰富度指数
      Richness
      index
      CK 3.24 a 0.96 a 5.39 bc 26.67 ab
      T1 3.28 a 0.96 a 5.20 bc 27.67 a
      T2 3.31 a 0.96 a 5.93 abc 29.00 a
      T3 3.28 a 0.96 a 5.22 bc 28.00 a
      T4 3.29 a 0.96 a 6.80 a 28.00 a
      T5 3.28 a 0.96 a 6.26 ab 28.00 a
      T6 3.25 a 0.96 a 5.48 bc 28.00 a
      T7 3.30 a 0.96 a 5.61 bc 29.00 a
      T8 3.12 b 0.95 b 5.00 c 24.67 b
      注(Note):同列数值后不同小写字母表示处理间在 P < 0.05 水平差异显著 Values followed by different small letters in a column mean significant difference among treatments (P < 0.05).

      表 7  不同处理土壤微生物多样性指数(144 h)

      Table 7.  Diversity indexes of soil microbes of different treatments

    • 薄皮甜瓜营养生长期植株的株高、茎粗、叶片数大体表现为随施氮量增加而增加,而氮肥减量配施木霉菌剂处理表现出一定的优势,且到生殖生长初期时T3处理(50%普通尿素 + 木霉菌剂)的株高、茎粗、叶片数均明显高于其他处理。对于甜瓜到成熟期时植株的干物质累积,150%施氮处理显著降低了干物质积累量,而100%施氮处理与50%施氮处理间无显著差异。主要原因可能是在本试验条件下,由于营养土中掺入一定比例的牛粪,同时,当季氮素利用率按照20%计算有些偏低,按照目标产量计算施入的氮肥用量较高,因此,100%施氮量对于薄皮甜瓜来说也是过量施氮,植株的生长包括干物质积累并未表现出优势。另外,尽管T5处理也配施了木霉菌剂,并且普通尿素和控释尿素配施,但是甜瓜田间生长、产量等并未表现出优势,可能原因是前期普通尿素施用量少,使得甜瓜缓苗后生长发育受到一定限制,即使中期配施了控释尿素和木霉菌剂,也已经对生长产生了影响,因此,表现出干物质积累受到一定影响。

      不同蔬菜对氮素的需求均有一个最适范围,低于或超过这个范围,不仅植株生长会受到限制,产量也会明显降低[30-31]。本研究结果表明,随着施氮量增加甜瓜单株产量呈先增加后减少的趋势,适量施氮水平下,控释尿素处理的单株产量显著高于普通尿素处理,增幅为6.4%~14.8%,减量施氮水平下,尿素配施木霉菌剂处理(T3、T4)的单株产量、氮肥利用效率等均高于适量施肥,并与T6处理差异达到显著水平,这说明氮肥减量配施生物肥能较好地保持薄皮甜瓜单株产量,并显著提高氮肥利用率。而当氮肥施用过多时(T6、T7和T8)甜瓜的产量不但没有提高,甚至显著降低,而氮肥利用率等均低于其他施氮处理,造成氮肥的浪费,这与哈丽哈什·依巴提等[32]和郝江伟等[33]的研究结果相近。

      任轶等[34]的研究结果表明,与100%农户习惯化肥处理相比,减施25%化肥配施生物肥处理提高黄瓜果实Vc含量,减少硝酸盐积累。董亮等[35]研究发现,减氮控释肥处理能提高马铃薯品质,其中,以减氮20%的控释肥处理提高马铃薯Vc含量的效果最好,减氮30%的控释肥提高马铃薯还原糖含量效果最好,减氮40%的控释肥降低马铃薯硝酸盐含量效果最好。魏树伟等[36]通过分析不同施氮量对‘鸭梨’果实香气的影响发现,不同处理的果实香气物质含量和种类差异显著,以中氮处理的香气物质总含量最高,低氮处理的香气种类最多,而高氮处理的香气物质总含量和种类均为最低。本试验中施氮处理果实可溶性糖含量和Vc含量均高于不施氮处理,而各施氮处理中以减量控释尿素配施木霉菌剂处理的可溶性糖含量和Vc含量最高,同时其果实中所含的香气物质含量也最高,并与CK达显著差异。在甜瓜果实硝酸盐含量方面,施氮处理的果实硝酸盐含量均高于不施氮处理,其中普通尿素处理的果实硝酸盐含量与施肥量呈正相关,且相同施氮水平下控释尿素处理的果实硝酸盐含量较低,以T4处理最低,仅为162.38 mg/kg,说明控释尿素减量配施木霉菌剂可以降低果实硝酸盐含量。同样,也观察到由于氮肥施用过量导致甜瓜品质降低,尤其是硝酸盐含量显著提高,香气成分含量下降。

      土壤微生物多样性是表征土壤质量变化的敏感指标,研究表明土壤微生物参与了90%左右的土壤反应过程[37]。微生物群落功能多样性对土壤管理具有重要指示作用,施肥和其他农田管理措施可以显著影响土壤微生物种群特性[38],土壤微生物接种Biolog-Eco微平板后,微生物利用微平板中的碳源使显色剂变色,并且随碳源消耗量的增加而导致颜色加深,从而根据光密度值来判断微生物对碳源的利用程度。平均颜色变化率( AWCD)反映了土壤微生物群落对不同碳源利用的整体情况及利用活性,是衡量土壤微生物群落利用碳源能力的重要指标之一,反映了土壤微生物活性和微生物群落生理功能多样性[39]。在本试验中,控释尿素处理(T2、T4、T5、T7)的AWCD值均高于其他处理,其中以T4处理最为显著,说明与普通尿素相比,控释尿素由于缓慢释放氮素,对土壤根域环境影响较小,使得土壤养分含量相对变化较小,养分浓度和土壤pH更利于维持土壤微生物活性和功能多样性。这也可能是本试验条件下100%控释肥与50%控释肥在一些指标上没有显著差异的原因,控释尿素无论是100%还是50%施用量,前期由于其缓慢释放率使得对甜瓜植株和土壤微生物的影响差异减小,有利于维持土壤微生物活性,控释尿素减量配施生物肥能够显著提高微生物对碳源的利用能力。而过量施氮处理的AWCD值、对六类碳源的利用量和多样性指数均低于其他施氮处理,这与Li等[40]的研究结果相似。

    • 供试土壤条件下,不施氮肥会显著降低甜瓜的产量和品质。按照一般甜瓜百公斤果实养分需求量设计的施氮量显然为过量施肥。在计算的施用养分需求量50%的氮素水平下,控释尿素与普通尿素的增产提质效果没有区别,但是在100%施氮量处理下,施用控释尿素的危害显著低于普通尿素。

      木霉菌剂可以显著增强土壤微生物活性,改善作物根系的土壤环境。减少50%氮肥投入量,配合施用木霉菌剂,可以显著增加甜瓜果实可溶性糖含量、Vc含量及香气物质含量,且硝酸盐含量最低,50%控释尿素与木霉菌剂配合的效果最为理想。

参考文献 (40)

目录

    /

    返回文章
    返回