近二十年来我国农业生产中化肥的滥用严重影响着生态环境，成为可持续发展农业的绊脚石，引起了国家的高度重视，科学施肥已经成为农业生产的迫切需求。氮(N)作为生物体内蛋白质、叶绿素、酶和一些重要有机化合物的组分，对茎叶的生长和果实的发育有重要作用，是与产量最密切的营养元素。氮肥的使用是多数农作物增产增收的主要手段，目前，氮肥消费主要以玉米、小麦、水稻、蔬菜和果树为主，占全国氮肥用量的70.0% 以上，其中蔬菜占18.8%^[1]。氮肥可促进叶片生长和提高光合作用效率，进而提高干物质的生产和积累^[2]。然而，在蔬菜生产中，氮肥施用存在盲目和过量的现象，这不仅增加农业生产成本，破坏土壤结构和生态平衡^[3]，还造成严重的面源污染^[3-5]。更重要的是，氮肥的大量施用并未使得作物产量和品质得到保障^[6]，所以减少对氮肥的施用变得刻不容缓。但是，氮肥施用不足也会降低作物的产量和品质。因此，需要在减氮的同时，完善和丰富施肥结构，达到氮肥减施不减产和增效的目标。研究表明，减氮条件下，配施中微量肥可保证作物产量和改善蔬菜品质，还能够提高减氮空间和提高氮肥利用率^[3，7-8]。

钙镁硼钼是多种酶的重要组成成分，参与作物多种生长代谢过程。研究表明，当土壤中某种中微量元素缺乏时，会降低作物的产量和品质。但过量中微量元素，又会造成肥料的浪费及肥害，因此，合理施用中微肥尤为重要。焦加斌等^[9]研究了减肥加镁对冬瓜产量及果实品质的影响，结果表明加镁处理可增加冬瓜中部横径、下部横径、单果质量和产量，但未对冬瓜果实内部可溶性固形物含量造成明显影响。吴一群等^[10]研究不同镁水平对无限生长型番茄果实品质与产量的影响，结果表明，缺镁显著降低果实的产量和品质，高镁处理果实的产量和品质则略有下降。王荣萍等^[11]报道，镁、钼及其配合施用3个处理的苦瓜产量均比对照显著增产，其中以镁处理增产效果最好。而硼处理的苦瓜产量则比对照有所下降。同时，各处理下果实硝酸盐含量均较对照有明显下降，其中以硼和钼处理下降幅最大。可溶性糖和VC含量都明显上升，说明中微量元素的施用也改善了果实的品质。但是，有关减氮条件下配施中微量肥对蔬菜减氮增效和增产提质的研究报道很少，而涉及广东地标产品佛山三水黑皮冬瓜合理减施增效的相关研究更加少见。

冬瓜是双子叶植物纲葫芦科冬瓜属的一年生草本植物，果实为瓠果。“三水黑皮冬瓜”是在20世纪70年代由三水原产冬瓜与广东东莞冬瓜杂交而成，已经有30多年的历史，是佛山市三水区最具特色的农产品，种植面积每年均稳定在0.400万hm²左右，总产量约25.0 t，全年产值达1.20亿元以上^[12]。但近年来由于长期连作和不科学的施肥，严重影响黑皮冬瓜的产量和收益，致使农民种植积极性受挫，最终导致冬瓜种植面积锐减^[13]。本文以国家地理标志农产品三水黑皮冬瓜为试验材料，在减氮30% 的条件下配施钙镁硼钼肥，研究减氮配施中微量元素肥对冬瓜产量和品质的影响，为佛山地区特色黑皮冬瓜种植的科学施肥提供科学依据。

1 材料与方法 1.1 试验地概况

试验于2019—2020两年间在广东省佛山市三水区大塘镇六一生态园洲尾村开展。该地区地势平坦，属亚热带季风区，四季分明；风向随季节变化，冬半年以偏北风为主，夏半年以东南风为主；境内雨量充沛，年降水量1 873 mm；气候温和，年平均温度为21.2 ℃；日照充足，年平均日照总时数达1 898.6 h。冬瓜种植前土壤理化性状见表 1。

1.2 试验材料

供试作物：试验所选材料为铁柱冬瓜，从播种至收获春季125 d，秋季95 d。

供试肥料：大量元素肥料为复合肥，N、P、K比例为15︰15︰15硫酸钾型，含硝态氮。中微量元素肥料为钙肥(CaCO₃)、镁肥(MgSO₄)、硼肥(H₃BO₃)、钼肥(Na₂MoO₄)。

1.3 试验方案

该试验是为期两年的田间试验，设置6种处理，每种处理3次重复，共18个小区。试验小区采用随机分组设计，单个小区面积为30 m²，植株种植间距为0.7 m，于2019年和2020年共种植2次。

以铁柱冬瓜为试验材料，设置CK(不施氮肥)、T1(广东地区农户传统施肥量)、T2(在传统施肥量基础上氮肥减施30%)、T3(在氮肥减施30% 基础上配施硼钼肥)、T4(在氮肥减施30% 基础上配施钙镁肥)、T5(在氮肥减施30% 基础上配施钙镁硼钼肥) 6种处理。正常施肥处理复合肥施用量375 kg/hm²，复合肥减施30% 处理施用复合肥262.5 kg/hm²，减施处理组补齐磷钾(减肥处理氮用量2.625 kg，磷钾用量均为3.75 kg)。中量元素钙肥：CaCO₃ 750 kg/hm²；镁肥：MgSO₄ 75 kg/hm²，基施。微量元素肥料硼肥：0.2% H₃BO₃ 12 kg/hm²；钼肥：0.05% Na₂MoO₄ 3 kg/hm²，喷施。2019年分两次施肥，2019年5月27日第一次施肥(总施肥量的1/3)，2019年6月17日第二次施肥(总施肥量的2/3)，2019年7月15—17日收获。2020年分两次施肥，2020年5月23日第一次施肥(总施肥量的1/3)，2020年6月16日第二次施肥(总施肥量的2/3)，2020年7月27—29日收获。

1.4 试验方法 1.4.1 冬瓜产量和品质的分析

收获时，记录每个小区内冬瓜单重及个数，结合小区面积换算出冬瓜产量。将采收的冬瓜随机取样，洗净切块后，在榨汁机中打碎制样。取制好的样品，用饱和硼砂溶液提取亚硝酸盐，接着用亚铁氰化钾和硫酸锌沉淀蛋白质，除去上层脂肪后过滤，最后取滤液加0.4% 对氨基苯磺酸溶液和0.2% 盐酸萘乙二胺溶液，定容并摇匀在538 nm波长处进行亚硝酸盐的测定^[14]；先用草酸提取维生素C，接着用2，6-二氯酚靛酚溶液滴定提取液至出现微红色且15 s不褪色为止，记下染料的用量，最后用公式计算出VC含量^[14]；pH电位法进行总酸度的测定；采用可持式折光仪进行可溶性固形物的测定。

1.4.2 冬瓜植物样品和土壤样品中元素含量的分析

收获前，对冬瓜进行随机取样，将整株冬瓜植物样品分成茎、叶和果实3个部分，清洗干净后，放进烘箱制成干样待测；对收获前的冬瓜土壤进行取样，每个小区取3个位点，混匀后自然风干，待到完全风干后过筛制成干样待测。用电极法测定土壤pH^[15]；将土壤和植物干样消煮后，使用ICP-OES测定钙和硼含量^[16]，使用ICP-MS测定钼含量^[17]。

1.5 数据分析

采用Microsoft Excel和SPSS软件对获得的数据进行均值、标准差、差异显著性分析，基于LSD法用于不同处理间差异性检验(P＜0.05)。

2 结果与分析 2.1 减氮配施中微量肥对冬瓜产量的影响

由图 1A看出，T2冬瓜产量比T1降低了8.76%，但差异不显著。配施中微量肥处理的产量均比T1、T2有所提高，其中T4和T5产量比T2分别提高了21.3% 和32.2%；T5比T1产量提高了20.6%，差异显著(P < 0.05)。图 1B显示，配施中微量肥的各个处理冬瓜的单重均高于T1和T2，其中T5的单重提升最多，且产量最高，达到165 t/hm²，配施效果最好。

2.2 减氮配施中微量肥对冬瓜品质的影响

由图 2得出，减氮情况下，与T1相比，添加中微量肥处理的冬瓜品质指标有所改善。T2比T1亚硝酸盐含量降低近一半，T4比T2亚硝酸盐含量降低33%，减肥及添加中微肥处理的亚硝酸盐含量均低于T1(图 2A)。相比于T1处理，T2处理下的VC含量降低了9.31%；T3和T4的VC含量比T2分别提高了0.220倍和0.340倍；T5的VC含量最高，达到了352 mg/kg，较T2和T1分别提高了0.460倍和0.330倍(图 2B)。但是，添加中微肥处理的冬瓜可溶性固形物和总酸度，与未添加处理相比，没有明显变化(图 2C、2D)。

2.3 减氮配施中微量肥对土壤pH的影响

图 3的结果表明，随着施氮量的增加，土壤pH逐渐降低，T1比T2和CK的pH分别降低0.530和0.700单位，而配施中微量元素肥料的T4和T5的pH比T2分别提高了0.510和0.520单位，差异显著(P < 0.05)。

2.4 减氮配施中微量肥对土壤中全硼含量的影响

图 4显示，配施微量元素肥后，土壤B含量较未配施处理有升高趋势，T3和T5处理下的B含量比T2分别提高了35.6% 和26.5%，其中T3达到显著水平。

2.5 减氮配施中微量肥对植株中钙和钼含量的影响

由图 5看出，所有取样部位中，冬瓜果实的不同处理之间Ca含量差异最显著，Ca含量变化范围在9.69 ~ 62.2 g/kg，T2处理冬瓜果实中Ca含量比T1处理降低10.9%，T4和T5的冬瓜果实Ca含量分别比T2提高近5.00倍和5.40倍(图 5A)。T2处理冬瓜茎Ca含量比T1提升了8.74%，T5和T4冬瓜茎Ca含量分别比T2提高了0.330倍、0.350倍(图 5B)。不同取样部位中，Ca含量最高的部位为冬瓜叶片，含量范围达到了44.9 ~ 66.4 g/kg，T3、T4和T5处理冬瓜叶中Ca含量分别比T2处理显著提高18.7%、19.6% 和32.0%，T5冬瓜叶Ca含量比T1显著提高16.7%(图 5C)。

由图 6看出，冬瓜果实Mo含量T2比T1降低9.09%，T5、T3比T2显著提高近4.60倍(图 6A)；冬瓜茎Mo含量T2比T1下降30%，T3、T5比T2分别显著提高0.720倍、0.910倍(图 6B)；冬瓜叶Mo含量T2比T2下降36.3%，T3、T5比T1分别显著提高近12.0倍、17.0倍(图 6C)。

综上，配施中微量肥可以改善植株中的Ca和Mo营养水平，Ca含量在冬瓜果实中提升尤为明显，而Mo含量在冬瓜果实和冬瓜叶中都有显著提高。

3 讨论 3.1 减氮以及配施中微量肥对冬瓜产量和品质的影响

蔬菜产量随化学氮肥用量的增加而增加，但超过一定化学氮肥用量后，产量反而下降。李丰等^[18]在芝麻施氮量对产量及氮肥利用率的影响研究中发现，施氮量降低40% 带来减产风险。李斌^[19]研究不同施肥量的氨基酸有机氮肥对油菜生长的影响发现，施肥量减少1/3，产量也相应出现降低的现象。另外，研究发现，韭菜中可溶性糖、VC、可溶性蛋白质、可滴定酸含量等品质随施氮量的增加呈先增加后降低的趋势^[20]。韩玲君^[21]也发现在一定范围内随氮肥用量的增加，辣椒果实VC含量呈增加趋势。Ma等^[22]在桃子中研究发现，过量施氮增加或降低VC含量。程晓彬等^[23]研究表明，氮肥施用量在习惯氮肥用量的70% ~ 80% 范围内，随着施肥量的增加作物VC含量升高。

研究发现，配施中微量元素肥对作物的生长发育和产量均有良好的表现^[24]，对甜瓜化肥减施20% 时，配施中微量元素肥和氨基酸叶面肥，甜瓜单果质量、小区产量、横径、纵径、SPAD值、甜瓜直径、中心和边缘可溶性固形物含量分别增加25.1%、24.9%、7.34%、9.62%、1.76%、14.5% 和4.00%。石如岳等^[25]在番茄研究中也指出，施用中微量元素能够显著提高番茄果实单果质量和产量。亚硝酸盐对人体的毒害作用目前已有许多报道，汤璐和汤英^[26]报道Mo在生物固氮和硝酸还原过程中起着不可代替的作用，直接影响到作物的品质。VC是一种还原剂，能提高机体的免疫力，对防癌和抗衰老具有重要的作用，且能抑制亚硝胺的形成^[27]。林葆等^[28]在大白菜中研究发现，施钙肥可以增加VC含量。

本研究产量结果显示，减氮30% 处理的冬瓜产量比正常施肥处理降低了8.76%，说明同样存在减肥减产的风险(图 1A)。在配施中微量肥后，中量肥处理和中微量肥处理的产量比减肥处理均显著提高。配施中微量肥的冬瓜单重均高于正常施肥处理和减氮肥处理，其中配施中微量肥的单重提升最多，中微量肥处理的冬瓜产量较正常施肥处理也有显著提高(图 1B)。这说明，仅仅简单的减施化肥氮，容易导致作物减产，但如果在减施氮肥的同时配施中微量元素肥料，则可以避免减施减产的风险，而且还有一定的增产效果。本研究品质结果显示，减肥处理的亚硝酸盐含量显著低于正常施肥处理，硼钼处理和钙镁硼钼处理冬瓜亚硝酸盐含量均高于减氮30% 处理，但钙镁处理冬瓜亚硝酸盐含量低于减氮30% 处理(图 2A)，与汤璐和汤英^[26]研究一致。冬瓜VC含量随着施肥量的增加而增加，钙镁处理和钙镁硼钼处理的冬瓜VC含量均高于减氮30% 处理和正常施肥处理(图 2B)。说明，减施氮肥配施中微量元素肥料，还有改善冬瓜果实品质的效果。

3.2 配施中微量肥对冬瓜产量和品质增效的原因分析

张敏等^[29]研究发现pH与土壤钙的全量和有效态都呈极显著正相关。蔡跃庆^[30]研究发现增施土壤调理剂不仅能改善花生主要性状，显著提高花生产量，且能改良土壤酸化，显著提高花生收获后耕层土壤的pH，比习惯施肥增加0.360单位。铝毒是酸性土壤(pH≤5)中限制作物生长和生产的主要制约因素，植物遭受铝毒的最初症状是抑制根系生长，进而抑制植株根系对水分和养分的吸收，降低作物产量^[31]。而硼可以缓解铝对植株根系毒害作用^[32]。本研究中，减氮配施钙镁处理和减氮配施钙镁硼钼处理的土壤pH比减肥处理分别显著提高了0.510和0.520个单位(图 3)；配施微量肥处理的土壤硼含量显著升高(图 4)。因此，我们推测，配施中微肥处理增加冬瓜产量的原因可能是土壤pH及硼含量的升高，缓解了酸性土壤铝毒对作物生长的抑制作用。

王红林等^[33]的研究结果得出，外源钙施用可不同程度提高火龙果幼苗中钙含量。段素梅等^[34]研究表明，大豆籽粒钼含量与钼肥施用量呈正比。胡华锋等^[35]研究也表明，单施钼能显著提高苜蓿钼的含量和吸收量。柑橘砧木研究表明，缺钙破坏根系抗氧化酶系统以及降低细胞壁果胶含量，细胞壁丧失抵御钙胁迫的能力，导致细胞壁不能维持其正常功能，进而严重阻碍枳根系的生长^[36]。Zhang等^[37]研究表明，施用钼提高小白菜叶片中叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素和总叶绿素含量，提高光合速率，作物产量显著提高。本研究结果显示，配施钙镁硼钼处理的冬瓜植株中钙和钼含量较正常施肥处理以及减氮30% 处理均有所提高(图 5、6)，与上述研究报道结果一致。钙镁处理、钙镁硼钼处理的冬瓜产量和单果重均高于其他处理，配施钙镁硼钼肥对冬瓜有增产作用。其原因可能是施钙肥增加了冬瓜植株中的钙营养元素，施钼肥提高了冬瓜植株中的钼营养元素。因此，我们推测，植株钙和钼营养的改善可能也是配施中微量肥对冬瓜产量和品质增效的原因。

4 结论

在传统施肥量的基础上，减施30% 氮肥用量带来减产和降质的风险。减氮配施中微量元素肥(钙镁硼钼)可通过提高土壤中的pH及硼含量，进而提高冬瓜植株中钙和钼的营养水平，最终促进冬瓜果实的产量和品质的提升。以上结果验证了减肥的可能性，并提供了减肥配施中微量元素肥技术在实践中的科学依据。