有机肥施用对黄瓜产量影响的整合分析

摘 要：有机肥能促进黄瓜高产稳产，但在不同试验条件下，黄瓜产量对有机肥的响应具有差异性。因此，为探明黄瓜种植中有机肥产量效应的主要影响因素及影响程度，搜集41篇文献，建立样本量为116的数据库，利用整合分析方法（Meta-analysis）量化分析有机肥类型、施肥管理以及环境因素对有机肥产量效应的影响。结果表明，有机肥的平均增产率为15.5%，置信区间为（10.7%～18.1%）。进一步亚组分析表明，沼肥的增产率（35.9%）显著高于普通有机肥；有机肥投入量大于30 t·hm-2，N、K2O投入量大于400 kg·hm-2时，黄瓜增产率在31.4%以上；华北增产率最高（26.6%）；日光温室比塑料大棚、大田黄瓜的增产率分别高3.0、4.6个百分点；在中性土壤条件下，有机肥增产效果最大（26.6%）。因此，施用有机肥提升黄瓜产量要综合考虑有机肥养分特征、与无机肥的配施方式、种植环境以及土壤特性等因素。

关键词：黄瓜；有机肥；产量；整合分析

中图分类号：S642.2 文献标志码：A 文章编号：1673-2871（2023）10-057-08

Effects of organic fertilizer on cucumber yield： A Meta-analysis

KANG Min1，2，3， NIE Yuanjun1， ZHANG Chenyang2，3， WANG Yuan3

（1. College of Agricultural Economics and Management， Shanxi Agricultural University， Taiyuan 030006， Shanxi， China; 2. Academy of Eco-environment and Industrial Technology， Shanxi Agricultural University， Taiyuan 030031， Shanxi， China; 3. College of Resources and Environment， Shanxi Agricultural University， Taigu 030800， Shanxi， China）

Abstract： Organic fertilizer could increase and stabilize cucumber yield， but in different environments， the cucumber yield responded heterogeneously to organic fertilizer. Therefore， quantifying the cucumber yield effect of organic fertilizer is important. The published literature in the past（a total of 41 pieces of literature and 116 pairs data）was collected and sorted out. By using Meta-analysis method， the comprehensive effect of organic fertilizer on cucumber yield was clarified at three aspects： organic fertilizer types， fertilization management and environmental factors. The results showed that organic fertilizer significantly increased cucumber yield， and the average increasing rate was about 15.5% with a 95% confidence interval of （10.7%-18.1%）. Then the subgroup-analysis indicated that the yield increase rate of biogas fertilizer （35.9%） was significantly higher than other types of manure. The amount of organic fertilizer， nitrogen and potassium exceeded respectively 30 t·hm-2， 400 kg·hm-2， 400 kg·hm-2， the rate reached more than 31.4%. North China had the higher increasing rate （26.6%） than other regions. The rate of sunlight greenhouse was 3.0% and 4.6% higher than that of plastic greenhouse and open field after application of manure， respectively. Under neutral soil conditions， the yield effect of manure was more high（26.6%）. Overall， the yield effect of manure should comprehensively consider the nutrient characteristics and combined application of manure， planting environment， soil characteristics.

Key words： Cucumber; Organic fertilizer; Yield; Meta-analysis

黄瓜种植范围广，宜生食宜熟食，是我国居民的常年食用蔬菜。农户为了获得高产，盲目过量施用化肥，引起菜地土壤板结，影响黄瓜的产量和品质，并可能引发环境污染[1]。2017年以来，农业农村部全面开展“果菜茶有机肥替代”试点工作，2022年在《到2025年化肥减量化行动方案》中提出进一步强化蔬菜种植中减氮、控磷、稳钾，增施有机肥。

干物质积累是作物产量形成的物质基础，施肥影响土壤养分积累、作物养分吸收和干物质积累分配，从而影响产量[2-3]。无机肥所含速效养分能有效提高作物产量；有机肥的增产机制与无机肥有所不同，有机肥在改善土壤理化性质、优化土壤水气条件、提高土壤微生物活性、提高作物抗病能力方面有着不可替代的作用，可促进作物优质高产[4-5]。有机肥类型不同，产量效应也不同，尤彩霞[6]的试验表明，不同类型的有机肥均能提高黄瓜产量15.56%以上，其中牛粪配施化肥的增产效果更加显著；李子双等[7]研究表明，生物有机肥配施无机肥优于纯有机肥与无机肥配施，生物有机肥在微生物分解下，养分释放能更好地满足黄瓜生长的需要，增产率达到64.08%。另外，张洋等[8]通过有机肥配施等量无机肥的试验发现，随着有机肥施用量的增加，黄瓜产量表现出增长趋势，但增产效果不大，与单施化肥相比，有机肥施用量达到3750 kg·hm-2时增产率最高，但也仅为3.80%；王明文等[9]在有机肥替代化肥的试验中发现，与单施化肥相比，施用有机肥3075 kg·hm-2时，黄瓜产量提高8.7%，施用有机肥6150 kg·hm-2时，增产率最高，为23.6%，而100%施用有机肥（30 750 kg·hm-2）反而减产22.5%。

综上可以看出，不同类型、不同用量的有机肥对黄瓜的增产作用不同，相同类型或相同用量的有机肥在不同试验中的增产效果也不同。虽然很多学者通过田间试验分析了有机肥对黄瓜产量的影响，积累了大量的试验数据，但田间试验往往强调单一变量对照，随机因素的影响较大，研究结论存在一定局限性。有机肥增产效果还可能受种植环境、施肥管理等因素的影响[10-13]，具体原因有待进一步研究。

整合分析（Meta-analysis）汇总多个同类试验，不仅能扩大研究样本量，提高检验效能，尤其当多个研究结论出现不一致或者没有统计学意义时，Meta分析结果更加接近真实统计[14-15]。因此，笔者收集整理近18年（2004年7月至2022年7月）公开发表的试验数据，利用Meta分析方法研究国内有机肥对黄瓜产量的影响，并进一步讨论有机肥类型、施肥管理、环境因素对黄瓜产量的影响程度，旨在为黄瓜高产稳产以及有机肥合理施用提供科学依据。

1 研究方法

1.1 数据来源

以黄瓜、产量、有机肥为关键词在中国知网、百度文库、Sci-hub、NCBI搜集截止到2023年1月之前公开发表的相关研究资料。数据筛选条件如下：（1）试验地点位于中国地区；（2）按照Meta分析原则，文中必须有“不施肥”与“单施有机肥”或者“单施化肥”与“有机无机配施”的对比试验处理；（3）文中必须说明各试验处理的重复数以及黄瓜产量均值；（4）对于信息不全的文献，通过联系作者或者查阅资料补全信息；（5）相同试验结论如出现在不同文献中，不重复统计，保证数据的相互独立性。最终，获得41篇文献、样本量为116的独立试验数据库。

1.2 数据库建立

1.2.1 文献信息 提取作者姓名、作者单位、论文题目、发表时间、发表刊物等文献信息作为发表偏倚性分析的参考。

1.2.2 指标数据 笔者分析的指标是黄瓜产量，是指各试验处理累计采收的黄瓜总产量的均值。提取对照组（CK）和处理组（T）的黄瓜产量值，以及相应的标准差、处理重复次数（n），并把产量、标准差的单位统一换算为kg·hm-2。文献中的数值型数据直接摘录，图表数据用Getdata软件提取。

如果文献中用标准误表示离散程度，根据公式（1）转换为标准差；当文献中无法获得标准差或标准误时，用产量的5%作为标准差，采用这种方法计算标准差的样本量不超过总样本的10%。

s=sx√n。      （1）

1.2.3 亚组分析因子 Meta分析的基础假设是研究对象及影响因素具有相似性，但实际试验过程中可能会存在异质性干扰[16]。在黄瓜生产中，有机肥类型、施肥管理、环境因素可能是形成有机肥产量效应差异的来源。因此，按照一定特征对这些因素进行分组分析，即通过亚组分析（Subgroup-analysis）比较各亚组的效应值差异，从而探索异质性来源。

参照NY/T 525－2021《有机肥料》[17]以及有机肥养分特征[18-19]对有机肥类型进行分组；施肥管理的分组，主要根据黄瓜需肥特点[20-21]，设定有机肥施用量、施氮折纯量（N）、施磷折纯量（P2O5）、施钾折纯量（K2O）以及施肥次数的分组；环境因素主要选择土壤特性、种植环境、种植区域3个因子，其中，结合菜地土壤肥力特征[22-25]确定土壤全氮含量、土壤pH的区间。具体的亚组因子及分组见表1。

1.3 数据分析

利用Meta分析可以定量分析在不同条件下施用有机肥对黄瓜产量的影响程度，这一影响程度可以用效应值衡量。笔者采用Metawin 2.1软件进行数据整合分析。

1.3.1 计算各试验的效应值及其权重 选用响应比（Response Ratios，RRi）的自然对数（lnRRi）作为第i组试验的效应值[26]。响应比是指处理试验产量Ti与对照试验产量CKi的比值；其中，“单施有机肥”的对照是“不施肥”，“有机无机配施”的对照是“单施化肥”。权重（Wi）是第i组试验在总体结果中的占比，通过方差（Vi）计算。具体公式[27]如下：