肖 让,张永玲,赵芸晨,郭世乾,崔增团,师伟杰

(1.河西学院 土木工程学院,河西走廊水资源保护利用研究所,甘肃 张掖 734000; 2.河西学院 农业与生态工程学院,甘肃 张掖 734000;3.甘肃省耕地质量建设保护总站,甘肃 兰州 730020; 4.张掖市甘州区农业技术推广中心,甘肃 张掖 734000)

茄子(SolanummelongenaL.)属茄科茄属植物,其果实丰富的营养成分和独特的风味成为大众蔬菜,同时具有防治胃癌、抗衰老、清热活血、消肿止痛、降血脂、降血压、清热解毒等药用和保健价值,有着“昆仑紫瓜”的美誉[1-3]。河西走廊作为甘肃省重要的瓜果蔬菜供应基地,近年来茄子种植规模不断扩大,依靠大量化肥来提高产量与农业生产效率已成为必要农艺措施。但过量施用化肥破坏土壤结构,造成农田土壤板结、养分失衡以及农业污染等多方面环境问题[4-5]。已有研究证实长期施用化肥会造成土壤养分流失、降低土壤质量,影响土壤养分循环和土壤固碳能力,最终影响作物产量[6-8]。邢力等[6]通过长期定位试验表明,常年施用化肥会降低土壤养分含量和土壤固碳效率、净固碳效率,对作物生长和土壤环境产生负面影响。姜丽伟等[7]研究发现,连续2 a施用氮肥会降低冬小麦产量和土壤有机氮组分含量。Reardon等[8]研究表明,长期施用氮肥会降低土壤质量,影响土壤微生物群落和土壤养分循环。因此,合理的农田肥料管理措施是实现作物增产提质与农业持续发展的重要措施。

有机肥是一种经过动植物残体加工且富含大量有益物质、肥效长的含碳物料,能够调节土壤理化性和有机质,促进土壤微生物繁殖,为作物生长发育提供全面营养[9]。已有研究表明,配施有机肥可显著提高土壤活性有机碳和微生物碳含量以及多样性指数,并在一定程度上增加土壤碱解氮与速效钾含量[10]。目前,有机肥已在农业生产中广泛应用,但不同种类肥力效果各有差异,同时受农业气候区环境的影响,其表现效果有所不同。郭龙等[11]研究表明,配施牛粪有机肥替代70%氮肥能改善茶叶内在成分,提高茶叶产量,调节土壤养分含量,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%。范晓晖等[12]以葡萄为研究对象,通过化肥减量配施有机肥发现葡萄单果质量、产量分别提高15.90%,33.68%,可溶性固形物、维生素C含量依次增加6.41%,25.17%,土壤有机质增幅12.25%～57.23%。王宁等[13]通过3 a定位试验发现,化肥减量配施有机肥可改善土壤酶活性,提高土壤微生物数量,促进作物生长发育,提高产量。先前研究为化肥减量配施有机肥利用技术应用提供了理论指导,但作物品种和土壤类型对化肥减量和配施有机肥在不同农业气候区的响应亦不相同。当前研究较为关注化肥减量配施有机肥对大田作物品质、产量及土壤质量的影响,而对设施蔬菜的研究较少,且该项技术在河西绿洲对日光温室茄子产量及土壤质量的影响研究更是鲜有报道。本研究通过连续2 a定位试验,研究化肥减量配施有机肥对日光温室茄子生长发育、产量及土壤质量的影响,寻求最优施肥配比,为化肥减量配施有机肥技术在茄子及其他设施蔬菜栽培上的应用提供理论支撑。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验于2019,2020年在甘肃省河西走廊中段的张掖市甘州区马站十社钢架棚温室(100°50′E、38°88′N)进行。移栽前对日光温室土壤养分含量进行取样测定,温室土壤为沙壤土,耕层土壤田间最大持水量25.4%,作物萎蔫系数为7.8%,土壤容重1.36 g/cm3。0～40 cm耕层土壤pH值8.57,有机质含量12.80 g/kg,全氮、全磷和全钾磷含量依次为1.27,0.95,31.20 g/kg,肥力中等。栽培方式采用垄植,垄宽30 cm,垄高20 cm,覆盖地膜,膜下铺设滴灌带,株距50 cm。

1.2 试验设计

试验以天龙八号紫红长茄为供试材料,种植密度为4.4×104株/hm2。试验设施有机肥下设6个有机肥(Organic fertilizer,OF)与化肥(Chemical fertilizer,CF)配施处理,分别为:施用100%普通化肥(CF100%+OF0%)、施用80%普通化肥+20%有机肥(CF80%+OF20%)、施用60%普通化肥+40%有机肥(CF60%+OF40%)、施用40%普通化肥+60%有机肥(CF40%+OF60%)、施用20%普通化肥+80%有机肥(CF20%+OF80%)、施用100%有机肥(CF0%+OF100%),1个不施肥对照处理(CF0%+OF0%),共7个处理(表1),每个处理3次重复,共21个小区,小区面积40 m2(4 m×10 m),采用裂区试验设计,各处理之间均用埋深60 cm的棚膜隔开,以防止肥水侧渗。垄面铺设滴灌带(大禹节水集团股份有限公司生产),采用膜下滴灌进行灌溉。2019年5月9日和2020年5月15日定植生长一致、苗龄为50 d左右的幼苗。

表1 试验处理及施肥量Tab.1 Treatment and fertilization amount kg/hm2

普通化肥养分含量分别为尿素(含N≥46%,新疆中能万源化工有限责任公司)、过磷酸钙(含P2O5≥46%,昆明红海磷肥有限责任公司)和硫酸钾(含K2O≥52%,新疆罗布泊钾盐有限责任公司)系市场肥料销售公司购买。有机肥由甘肃星硕生物科技有限公司提供,每袋40 kg,其中有机质含量≥45%、总养分含量N+P2O5+K2O ≥5%,其中N、P、K含量为2.9∶1.6∶0.7。试验中施肥量、有机肥和化肥的用量以纯氮量进行折算。有机肥均作为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,追肥时间分别为定植后18,40,65,84 d,追施比例分别为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年茄子生育期内灌溉7次,分别为定植后第1,18,40,52,65,84,100天,灌水定额分别为437.6,290.8,338.9,428.7,509.5,628.3,361.4 m3/hm2,灌溉定额为2 995.2 m3/hm2;2020年茄子生育期内灌溉7次,分别为定植后第1,18,40,53,65,84,103 天,灌水定额分别为340.7,323.3,261.8,450.2,443.4,556.8,384.3 m3/hm2,灌溉定额为2 760.5 m3/hm2。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 土壤微生物和养分 茄子收获后,各试验小区使用五点法在长势一致的茄子间取样,取样深度为20 cm,取样后带回实验室将土样置于4 ℃冷藏室立即测定微生物数量与养分。细菌采用牛肉膏固体培养基法测定[14],真菌采用马丁培养基法测定[14],放线菌采用高氏培养基法测定[14]。土壤全氮[15]采用凯氏定氮法测定,全磷采用钼锑抗比色法测定[15],全钾采用NaOH熔融法测定[15],有机质采用重铬酸钾氧化-外加热法测定[15]。

1.3.2 土壤水分 生育期内,每隔10 d在长势一致的2株茄子植株中间位置取土,利用烘干法测定土壤含水量。测深100 cm,以20 cm为梯度,共5个层次。

土壤贮水量SWS (mm)=h×ρ×ω×10,h为土层深度(cm),ρ为土壤容重(g/cm3),ω为土壤含水量(%)。

1.3.3 生长指标 每隔10 d随机选取5株茄子,带回实验室用量程150 cm的卷尺测定株高,用0.01 mm游标卡尺测定茎粗,然后将每株茄子的所有叶片剪下后利用YMJ-B叶面积测量仪(浙江拓普云农科技股份有限公司生产)测量叶面积,最后取平均值并计算叶面积指数(LAI=总叶面积/土地面积)。随后将植株分解后用纸袋标记分装,105 ℃恒温烘箱杀青40 min,然后将温度调至80 ℃,烘干至恒质量,采用精度为0.001 g电子秤称质量。

1.3.4 产量及农艺性状 茄子成熟后按小区分批次单独收获,记录每次采收的茄子数量和单果质量,最终按小区累计进行测产。

1.3.5 水分利用效率 利用土壤水分平衡方程计算茄子耗水量。

耗水量(ET,mm)=播前100 cm土壤贮水量-收获时100 cm土壤贮水量+生育期灌水量

水分利用效率(WUE,kg/m3)=茄子产量/生育期耗水量

1.3.6 品质指标 可溶性糖含量采用斐林试剂滴定法,维生素C含量采用2,6-二氯靛酚滴定法进行测定,粗蛋白含量采用凯氏定氮法测定,粗纤维采用酸碱消煮发测定,游离氨基酸含量茚三酮显色法测定,硝酸盐采用盐酸萘乙二胺法测定。

1.4 数据统计分析

采用Microsoft Excel 2010对所测数据进行计算,利用SPSS 19.0软件中LSD多重比较法比较各处理相关数据差异的显著性,OriginPro 8.0作图。

2 结果与分析

2.1 化肥减量配施有机肥对土壤微生物的影响

由表2可知,化肥减量配施有机肥可显著提高土壤耕层内细菌、真菌、放线菌与微生物总量,且不同处理对微生物影响差异显著。综合2 a数据分析表明,处理FS微生物总量、细菌、真菌、放线菌最高,较CK依次显著提高52.79%,65.43%,57.76%,107.04%;其次为FE,较CK显著增加46.16%,39.70%,34.26%,75.09%,表明配施有机肥可显著提高土壤细菌和真菌数量,处理FT与FZ微生物总量、细菌、真菌与放线菌数量较CK增幅依次为13.01%～15.08%,10.20%～21.19%,13.27%～21.29%,46.51%～51.34%。施用纯化肥处理对土壤微生物数量无显著影响。配施有机肥处理FE、FS、FF微生物总量、细菌、真菌、放线菌较FH增幅为16.01%～46.10%,24.60%～59.08%,12.21%～40.34%,46.37%～94.76%,表明增施有机肥可改善土壤耕层微生物数量,为作物生长发育创造有利条件,但随着有机肥用量增加微生物数量提升幅度较小,除放线菌提高37.28%～42.36%外,微生物总量、细菌、真菌增幅分别为8.06%～10.05%,5.97%～16.53%,0.76%～7.81%。

表2 生物有机肥部分替代化肥对茄子土壤微生物的影响Tab.2 Effect of partial substitution of bio-organic fertilizer for chemical fertilizer on eggplant soil microorganisms

2.2 土壤养分

从表3可以看出,化肥减量配施有机肥处理较CK可显著提高土壤全氮、全磷、全钾和有机质含量,且施用纯化肥处理土壤养分也显著增加。综合2 a平均数据分析发现,施用60%化肥+40%有机肥处理FS土壤全氮、全磷、全钾、有机质较CK依次增幅为72.38%,68.67%,63.84%,19.60%。处理FH和FE土壤养分含量无显著差异,全氮、全磷、全钾、有机质较CK分别增加38.10%,34.94%,36.27%,4.40%和49.52%,31.33%,29.71%,15.61%;处理FT与FZ土壤全氮、全磷、全钾、有机质含量无显著差异,较CK分别提高54.29%,66.27%,41.81%,35.05%和45.71%,48.19%,46.24%,46.01%。与施用化肥处理FH相比,化肥减量配施有机肥可以调节土壤养分,增加土壤有机质含量,且随着化肥减量有机肥用量增加土壤有机质含量呈现出逐渐增大趋势。其中,处理FZ有机质含量最高,达到17.58 g/kg,较各化肥减量配施有机肥处理增幅8.12%～39.86%,但土壤全氮、全磷、全钾较FS分别降低15.47%,12.14%,10.74%。

表3 生物有机肥部分替代化肥对茄子土壤养分的影响Tab.3 Effect of partial substitution of bio-organic fertilizer for chemical fertilizer on soil nutrients of eggplant g/kg

2.3 生长指标的动态变化

2.3.1 株高 由图1可知,各处理茄子生育期内随着移栽天数的延长株高表现出逐渐增长的趋势,在移栽100 d后达到最大。茄子移栽初期,各处理株高并无显著差异,随着移栽天数的增加,化肥减量配施有机肥处理FE、FS、FF和FT能显著促进茄子株高增加,且在移栽后30～100 d增长幅度较快。综合分析2019,2020年生长季数据发现,处理FH、FE、FS、FF、FT、FZ与CK(不施肥)相比,株高均有显著提高,其中FS最大株高较CK提高12.08%,19.26%,处理FH、FE、FF、FT和FZ株高较CK平均增幅分别是11.58%,12.76%,12.46%,9.53%,6.42%。不同化肥减量配施有机肥处理间茄子株高表现各有差异,其中配施纯有机肥处理处理FH、FE、FS、FF、FT最大株高显著高于FZ,2 a株高平均增幅依次为4.85%,5.95%,8.62%,5.67%,2.92%。

图1 化肥减量配施有机肥方式下茄子株高动态变化Fig.1 Dynamic change of plant height of eggplant under the mode of reducing chemical fertilizer and applying organic fertilizer

2.3.2 茎粗 由图2可知,各处理茄子茎粗变化趋势与株高变化趋势相似,即随着茄子移栽天数的推进茎粗逐渐增加,且在移栽100 d后达到最大,同时化肥减量配施有机肥处理茎粗均显著高于对照(不施肥)处理。2019年处理FH、FE、FS、FF、FT、FZ茄子最大茎粗较CK平均增幅分别是15.68%,19.86%,22.26%,18.39%,14.02%,11.75%,2020年最大茎粗较CK平均增幅分别是11.59%,13.63%,17.96%,16.21%,10.47%,9.07%。各化肥减量配施有机肥处理下茄子最大茎粗增幅无显著差异,与处理FZ相比,FH、FE、FS、FF、FT最大茎粗增幅为1.29%～9.41%;与处理FH(配施纯化肥)相比,处理FZ 2 a生长季最大茎粗分别降低1.44%,1.00%。

图2 化肥减量配施有机肥方式下茄子茎粗动态变化Fig.2 Dynamic change of eggplant stem diameter under the mode of reducing chemical fertilizer and applying organic fertilizer

2.3.3 叶面积指数 由图3可知,随着移栽天数的推移,茄子叶面积指数表现出先增大后减小的趋势,移栽后0～50 d各处理茄子生长发育较快,叶面积指数提升幅度较大,且各处理均在移栽后80 d达到最大值,随后进入生殖生长阶段,叶面积指数增长幅度较小,到生育后期叶片逐渐衰老,叶面积指数逐渐降低。全生育期内,处理CK叶面积指数显著低于化肥减量配施有机肥处理,且在生育后期叶面积指数下降幅度较大。2019,2020年数据分析表明,移栽初期各处理茄子叶面积指数变化幅度较小,无显著差异;移栽后10～80 d,处理FH、FE、FS、FF、FT、FZ较CK增幅为9.20%～180.00%,移栽后90～100 d增幅为11.45%～29.81%,生育后期化肥减量配施有机肥有利于光合产物分配,为高产奠定基础。移栽后90～100 d,配施纯化肥(FH)茄子叶面积指数低于化肥减量配施有机肥处理,较FE、FS、FF、FT分别降低5.62%～11.64%,7.14%～16.38%,7.89%～17.67%,7.89%～18.53%。

图3 化肥减量配施有机肥方式下茄子叶面积指数动态变化Fig.3 Dynamic change of eggplant cotyledon area index under the mode of reducing chemical fertilizer and applying organic fertilizer

2.4 品质

由表4可知,相较于配施纯化肥,化肥减量配施有机肥可提高茄子可溶性糖、粗蛋白、VC、游离氨基酸含量,依次提高13.52%～35.01%,6.92%～37.51%,7.34%～48.69%,11.92%～107.32%,同时还可降低茄子硝酸盐含量。综合2 a数据分析发现,可溶性糖含量、粗蛋白含量、粗纤维含量、VC含量与游离氨基酸含量以FS处理最高,较CK分别提高30.36%～35.01%,28.81%～37.51%,1.77～3.98百分点,45.43%～48.69%,76.94%～107.32%,同时硝酸盐含量与CK处理无显著差异。FH处理可溶性糖含量、粗蛋白含量、粗纤维含量、VC含量与游离氨基酸含量和硝酸盐含量分别提高10.35%～21.45%,6.92%～7.63%,0.54～0.59百分点,7.34%～12.18%,11.92%～48.28%,24.90%～38.39%。化肥减量配施有机肥处理FE、FS、FF、FT可溶性糖含量、粗蛋白含量、VC含量与游离氨基酸含量较FH增幅为1.45%～39.80%,且硝酸盐含量降低11.88%～35.00%。

表4 化肥减量配施有机肥对茄子品质的影响Tab.4 Effect of reduced chemical fertilizer and organic fertilizer on eggplant quality

2.5 产量和水分利用效率

2.5.1 产量构成要素 由表5可知,化肥减量配施有机肥可显著改善茄子产量构成因子,茄子单株结果数、单果质量、茄果纵径、茄果横径较CK依次增幅为11.48%～36.84%,19.10%～37.16%,11.21%～21.56%,6.43%～18.69%,产量提高23.12%～58.38%。综合2019,2020年数据分析表明,处理FS较CK茄子单株结果数、单果质量、茄果纵经、茄果横经较CK平均提高32.20%,31.86%,19.73%,18.42%。处理FS和FT茄子产量构成因子分别较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%。化肥减量配施有机肥处理FE、FS单株结果数、单果质量、茄果纵经、茄果横较FH增幅为6.75%,2.79%,1.20%,1.96%和16.42%,4.02%,5.81%,5.23%,配施纯有机肥处理和纯化肥处理茄子产量构成因子无显著差异,且2020年FZ处理茄子单果质量有所降低。

表5 化肥减量配施有机肥对茄子产量构成因子的影响Tab.5 Effect of reduced chemical fertilizer and organic fertilizer on yield components of eggplant

2.5.2 产量及水分利用效率 由表6可知,化肥减量配施有机肥对日光温室茄子耗水量、产量、收获指数、水分利用效率和灌溉水利用效率等指标影响差异显著,其中处理FS产量、水分利用效率、灌溉水利用效率最大,分别可达42 495.83～42 936.46 kg/hm2,10.14～10.78 kg/m3,10.33～11.06 kg/m3。综合2 a生长季平均数据分析表明,处理FH、FE、FS、FF、FT、FZ耗水量较CK依次提高16.06%,13.53%,8.36%,6.23%,3.09%,1.67%。处理FS经济产量最高,可达42 716.15 kg/hm2,其次为处理FF和FE,分别为41 922.06,40 302.74 kg/hm2,较CK显著提高53.64%,50.78%和44.96%。处理FS水分利用效率最高,可达10.46 kg/m3,其次为处理FF和FT,分别为10.37,9.79 kg/hm3,较CK显著提高47.53%,46.19%,38.08%。地上生物量和灌溉水利用效率较CK显著提高18.06%～69.16%,23.33%～53.55%。随着化肥减量配施有机肥茄子耗水量表现出下降趋势,同时地上生物量与分水利用效率和灌溉水利用效率不断提高,FS、FF耗水量和地上生物量较FH依次降低6.64%,8.47%和16.14%,22.28%,收获指数提高31.76%,38.87%,水分利用效率和灌溉水利用效率增幅依次为13.94%,12.91%和9.92%,7.86%,且处理FH和FE之间耗水量、产量、地上生物量、水分利用效率以及灌溉水利用效率无显著差异,但FE收获指数较FH提高13.75%。2019年处理FT与FZ耗水量无显著差异,2020年耗水量、地上生物量和灌溉水利用效率无显著差异。

表6 化肥减量配施有机肥对茄子产量及水分利用效率的影响Tab.6 Effect of reduced chemical fertilizer and organic fertilizer on eggplant yield and water use efficiency

3 结论与讨论

土壤养分和微生物是土壤生态系统的重要组成部分,养分是微生物的氮源和碳源,且微生物经过分解动植物残体参与农田生态系统的能量流动和物质循环,同时影响作物生长发育,是土壤肥力的重要指标之一[16-17]。有机肥具有养分全、肥效长等特点,能够改善土壤质量和作物品质,提高土壤保肥保水能力,促进微生物繁育[18]。宋以玲等[19]研究表明,化肥减量配施有机肥可显著提高油菜根际土壤细菌和放线菌数量,改变土壤酶活性和有效养分含量。本研究表明,化肥减量配施有机肥可显著提高土壤微生物数量和养分含量,而单一配施化肥会抑制土壤微生物活动,最终降低土壤养分含量。其中处理FS与FE细菌、真菌、放线菌数量较CK显著提高65.43%,57.76%,107.04%和39.70%,34.26%,75.09%,且处理FS全氮、全磷、全钾较CK依次提高72.38%,68.67%,63.84%。随着有机肥用量增加,各处理有机质含量逐渐增大,处理FZ有机质含量较CK提高46.01%,较各化肥减量配施有机肥处理增幅8.12%～39.86%,同时各化肥减量配施有机肥处理间对细菌、真菌、放线菌数量的影响差异不同。王宁等[13]通过多年定位试验发现,化肥减量40%并配施1 800 kg/hm2普通有机肥和600 kg/hm2生物有机肥可显著提高棉花蕾期、铃期、吐絮期土壤细菌、真菌、放线菌数量,较CK分别提高84.6%,57.1%,43.5%。张国龙等[20]研究表明,化肥减量配施有机肥会影响土壤养分含量,土壤中全氮、全磷、全钾含量较配施纯化肥处理分别提高17.11%,16.3%,11.1%,同时能调节土壤pH值,且单一配施化肥对土壤养分含量和有机质含量影响不大。张涛等[21]研究亦证实,化肥减量配施有机肥能显著提高土壤中细菌和放线菌数量,且土壤速效养分和有机质含量也显著增加。本研究结论表明,化肥减量配施有机肥可以显著提高土壤微生物数量和养分含量,但增幅与前者结论略有差异,这可能与有机肥种类、土壤质量及肥料施用量等因素有关,因此,应根据地域土壤状况、栽培作物及当地施肥用量确定化肥与有机肥最佳配比。

化肥减量配施有机肥能够协调土壤养分供给和作物吸收的同步性,促进作物生长发育,有利于养分合理分配,最终提高作物产量[22]。本研究表明,化肥减量配施有机肥也可以促进茄子生长发育,提高叶面积指数,且随着移栽天数的推移,有机肥所释放的养分被逐渐吸收,促使茄子营养物质向果实分配,增加茄子营养成分含量,并改善产量构成要素,提高茄子产量。张敏等[23]研究表明,化肥减量配施有机肥可显著提高花生各生育期主茎高、侧枝长和分枝数,且随着生育期推移和有机肥养分释放,调节花生各器官干物质分配比例,并促进光合产物分配至荚果,进而提高花生产量。这一研究结论与本研究结论基本一致,但受宿主作物、肥料用量及试验区土壤质量等因素影响,增幅各有差异。同时,本研究亦表明,化肥减量配施有机肥使茄子可溶性蛋白含量、粗蛋白含量、粗纤维含量、VC含量、游离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%,同时茄子单株结果数、单果质量、茄果纵径、茄果横径增幅俯次为11.48%～36.84%,19.10%～37.16%,11.21%～21.56%,6.43%～18.69%,产量提高23.12%～58.38%。王庆玲等[24]研究发现,化肥减量配施生物有机肥处理下大蒜VC含量、可溶性蛋白含量与大蒜素含量显著提高15.80%～37.36%,18.82%～67.50%,22.38%～41.26%,产量显著提高57.64%～80.26%。赵满兴等[25]亦证实,红枣配施有机肥后产量与单枣质量分别显著增加17.1%～27.3%,11.8%～21.1%,同时红枣可食率也有所提高,且蛋白质含量、维生素C含量、还原糖含量、可溶性总糖含量和黄酮含量依次增加16.2%～23.5%,8.8%～29.9%,20.2%～28.8%,21.5%～29.8%,4.5%～28.8,这与本研究结论一致。其原因可能与配施有机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,使有机肥肥效延长,为作物后期营养生长提供相对充足的养分有关[25-26]。

本研究发现,随着化肥减量和配施有机肥用量增加,茄子耗水量逐渐降低,同时水分利用效率和灌溉水利用系数不断提高。其中,施用60%化肥+40%有机肥处理水分利用效率和灌溉水利用系数最高,且产量最高,净收益较好。可能是配施有机肥能够影响作物生育期内土壤容重和孔隙度的变化过程,调节土壤耕层土壤储水量,降低土壤毛管水无效蒸发,进而降低作物耗水量、提高水分利用效率和灌溉水利用系数[27]。裴雪霞等[28-29]研究亦表明,化肥减量配施有机肥改良土壤耕层水热状况,降低作物奢侈蒸腾和土壤水无效蒸发,促进水分向蒸腾“有效水”转化,最终表现为作物水分利用效率和灌溉水利用系数的提高,但影响程度与试验区气候、作物品质以及化肥和有机肥用量等因素相关。同时,本研究发现,化肥减量配施有机肥存在一定阈值,化肥施用量过低与有机肥用量过高抑制微生物繁衍,降低土壤微生物数量,影响土壤养分的转化和供应,不利于作物根系吸收养分,进而影响作物的正常生长发育和干物质积累,最终降低作物产量。程煜等[27]研究表明,有机肥全量替代氮肥下,向日葵产量有所降低,这与本研究结果基本一致,但受作物种类以及试验区环境等影响,降低幅度略有差异。

配施有机肥能提高土壤细菌、真菌、放线菌数量和全氮、全磷、全钾、有机质含量,促进土壤微生物繁育,调节土壤质量,为作物根系生长创造良好条件,其中,施用60%化肥+40%有机肥改善效果最佳,其次为施用80%化肥+20%有机肥处理。

化肥减量配施有机肥能够促进茄子根系养分吸收和生长发育,而配施纯化肥对茄子生长发育影响较小,但化肥减量与有机肥配施可显著提高茄子各生育期株高、茎粗和叶面积指数,促进光合产物向果实分配,调节产量构成要素。

化肥减量配施有机肥能不同程度影响茄子产量形成,其中,施用60%化肥+40%有机肥处理产量、水分利用效率、灌溉水利用效率最大,分别可达42 495.83～42 936.46 kg/hm2,10.14～10.78 kg/m3,10.33～11.06 kg/m3。

综上所述,考虑茄子产量、水分利用效率及土壤质量等相关指标,化肥与有机肥最佳用量组合为施用60%+40%有机肥,既能促进茄子根系对养分吸收,又能提高茄子产量、水分利用效率和灌溉水利用系数,同时还能改善土壤耕层环境,也可为其他蔬菜配施化肥与有机肥提供理论依据。