不同肥力水平下立架栽培甜瓜干物质累积和氮、磷、钾养分吸收特性

陈波浪，吴海华，曹公利，郝丽娜，盛建东

(新疆农业大学草业与环境科学学院，新疆乌鲁木齐830052)

甜 瓜 (Cucumismelo L．)属 于 葫 芦 科(Cucurbitaceae)甜瓜属，是一种蔓性草本植物，果实营养丰富，甘甜爽口，风味独特，是世界公认的十大健康水果之一。我国甜瓜栽培的历史悠久且发展迅速，目前其栽培面积和产量均居世界首位［1］。目前，关于甜瓜氮、磷、钾营养吸收与分配方面的研究也有不少报道［2－5］，林多［6］研究温室内基质栽培网纹甜瓜采收时植株总生物量为136 g，单株氮、磷、钾元素的需求总量为11.09 g;高俊杰［7］等研究有机基质型无土栽培条件下，每形成100 kg甜瓜果实，需从基质中吸收的矿质养分量为氮347g、磷237g和钾367g，其 N、P和 K的供应比例为1∶0.68∶1.06;Sanchez［8］等报道，温室栽培甜瓜每株吸收 N 40.48 g、P 6.78 g、K 82.62 g。但在大田立架栽培条件下开展的研究还少见报道。

立架栽培是大田露地甜瓜生产的一种新型模式，也是新疆南部喀什地区的一种主要栽培模式，其在生产上具有颇多优点，与爬地栽培相比，立架栽培通风透光性好，田间管理方便，栽植密度高，可提高产量和土地利用率，在新疆喀什地区有“万元田”之称，种植面积大幅提高，目前已达1万多公顷。然而，生产中立架甜瓜施什么肥料，怎样施肥，还存在盲目性，并缺乏对立架栽培甜瓜营养特性及其分配的系统研究。为此，本文通过多点田间试验研究立架栽培甜瓜养分吸收规律，以期为新疆甜瓜的优质高产和平衡施肥提供理论依据和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

研究区为新疆喀什地区的岳普湖县，该区位于新疆维吾尔自治区西南部，塔里木盆地西北缘，属暖温带大陆性干旱气候，自然光照条件充足，年日照平均可达2500～3000 h，年平均气温11.7℃，一年中有7个月气温高于年平均温度，4月和10月份平均气温最高达20℃以上，6月和8月大于30℃以上，7月份平均气温最高达33.9℃，极端最高气温41.3℃。全年大于10℃以上的积温为4166.8～4440℃，大于15℃的积温3359.3～3517.8℃，且昼夜温差大，无霜期年平均198～202d，5 cm以上的地温稳定在14℃。降水量年间差异较大，年降水量历年平均为51.7 mm，主要集中在6～8月份，占全年降水量的43%。同时年降水量季节和降水日数分布不均，降水量极不稳定，由于其独特的气候条件，所产的伽师瓜被誉为“西域珍品”。

1.2 试验方法

试验于2010年在喀什地区岳普湖县进行，结合2009岳普湖县测土施肥农田土壤的普查结果，分别在该县的两个乡镇3块试验地布置试验，依据新疆养分含量分级标准［9］，试验地土壤下巴扎为高肥力，艾西曼5村为中肥力，艾西曼4村为低肥力水平，试验地基本理化性质见表1。

甜瓜品种为伽师瓜中的卡拉库赛，前茬作物为玉米，4月上旬起垄、覆膜、立架、播种，垄面宽80 cm，垄沟宽120 cm，垄面播种两行，株距30 cm，播种密度为28500～30000株/hm2。播前施足基肥，施肥量为农家肥30 t/hm2，磷酸二铵(云南云天化国际化工股份有限公司生产，含N 18%和P2O546%)750 kg/hm2，硫酸钾(新疆罗布泊钾盐开发公司生产，含K2O 51%)150 kg/hm2，整个生育期分别在苗期、伸蔓期、开花期和初果期灌水4次。瓜苗长至5～6片真叶时，用细绳将瓜蔓绑在牵引木条上，采用单蔓整枝，在主蔓第10～14节留1条子蔓坐瓜，其它子蔓摘除。9月中旬收获。试验地面积 667m2，不设重复。

表1 试验地土壤基本理化性质Table 1 Some basic chemical and physical properties of soils in the experiment

1.3 样品采集与测定

在立架甜瓜伸蔓期(6月15日)、坐果期(7月15日)和成熟期(8月20日)采集植物样，每次不同肥力地块随机采集10株，依根、茎、叶、果实各器官分开，称鲜重，于105℃杀青30 min，再经80℃烘至恒重后称干物质重，并按单株各器官研磨过0.5 mm筛用于植物氮、磷、钾养分分析。

土壤有机质用硫酸－重铬酸钾外加热法测定;土壤全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷、有效钾测定均用常规分析方法;植物全氮、全磷和全钾含量用硫酸－双氧水消化，常规分析方法测定;以上均参照《土壤农业化学常规分析方法》［10］中的方法进行。

1.4 数据处理

所获数据用Excel软件进行数据初步分析和表格制作，用SPSS 15.0统计软件进行方差分析，处理间平均数用LSD法进行差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1 不同肥力水平下立架栽培甜瓜干物质吸收积累与产量比较

由表2可知，伸蔓期不同肥力水平下甜瓜全株干物质积累量差异不明显，其含量在50.1～56.2 g/plant之间变化，坐果期和成熟期则表现为高肥力＞中肥力＞低肥力，不同肥力水平间显著差异。甜瓜全株干物质积累量随生育期的推进呈上升趋势，高、中、低肥力下甜瓜伸蔓期全株干物质积累量分别占成熟期全株干物质积累量的12.5%、13.2%和13.3%，坐果期则分别占 27.4%、22.8%和19.6%。

各器官的干物质积累依生育时期而有所差异(表2)，3个生育期不同肥力水平下根中干物质积累量均没有差异，坐果期和成熟期的茎和叶中干物质积累量均表现为高肥力显著高于中肥力和低肥力，坐果期茎和叶中干物质积累量分别高了49.3%、73.8%和31.8%、60.1%，成熟期茎和叶中干物质积累量分别高了32.1%、53.2%和44.8%、75.8%;坐果期和成熟期果实中干物质积累量均表现为高肥力和中肥力显著高于低肥力，坐果期果实中干物质积累量分别高了82.4%和97.6%，成熟期均高了7.8%。甜瓜各时期干物质在各器官的分配比例显示，茎和叶是伸蔓期和坐果期甜瓜干物质的积累分配中心，伸蔓期茎和叶的干物质之和平均占甜瓜干物质积累的97.5%，坐果期为84.4%。果实是成熟期甜瓜干物质积累分配中心，所占比例平均为76.4%。

由表2还可以看出，不同肥力水平下甜瓜产量存在显著性差异，表现为高肥力＞中肥力＞低肥力，高肥力甜瓜产量比中肥力和低肥力甜瓜产量分别高了10.7%和17.0%，表明土壤基础肥力是作物高产的关键。

2.2 不同肥力水平下立架栽培甜瓜氮、磷、钾吸收积累量

表3显示，立架栽培甜瓜在高、中、低肥力下吸收积累氮、磷、钾的总量均随生育期的推进而增加。伸蔓期之前，高、中、低肥力下立架栽培甜瓜单株氮吸收积累量分别占成熟期吸收积累量的30.2%、26.3%和 34.1%，磷分别占 24.9%、32.2%和29.4%，钾分别占19.3%、15.4%和20.3%。坐果期之前，高、中、低肥力下立架栽培甜瓜单株氮吸收积累量分别占65.4%、46.2%和46.2%，磷分别占47.4%、40.5%和40.6%，钾分别占40.0%、25.3%和25.7%。

表2 全立架露地栽培甜瓜干物质积累量与产量Table 2 The dry matter weights and yields of trellis-cultivated melon in the fields

不同肥力水平下立架栽培甜瓜根、茎、叶、果实和全株氮、磷、钾吸收积累量在不同生育时期表现有差异:伸蔓期不同肥力水平下甜瓜根和叶中氮素吸收积累量差异不明显，而茎和全株中氮素吸收积累量表现为高、中肥力显著高于低肥力，中、低肥力水平下甜瓜全株磷素吸收积累量显著高于高肥力，茎、叶和全株中钾素吸收积累量均表现为高肥力显著大于中、低肥力;坐果期高肥力水平下甜瓜各营养器官和全株氮、磷、钾吸收积累量显著高于中、低肥力，高肥力水平下甜瓜全株氮、磷、钾吸收积累量分别比中肥力和低肥力高了42.6%、13.4%、49.7%和99.8%、32.6%、90.8%;成熟期高、中肥力水平下甜瓜根、叶和全株中氮素吸收积累量显著高于低肥力，高肥力水平下甜瓜茎和叶中磷素吸收积累量显著高于中、低肥力水平，高、中肥力水平下甜瓜茎、叶、果实和全株中钾素吸收积累量显著高于低肥力。说明土壤肥力和生育期均影响甜瓜养分吸收积累，尤以土壤肥力为主。

在伸蔓期之前，高、中、低肥力下立架栽培甜瓜氮素平均有67.1%分配到叶片，30.7%分配到茎中;坐果后，茎、叶内氮素分配量有所下降，但仍保持在22.5%和59.2%。到成熟期，果实分配量达到63%以上，茎和叶中氮素分配量下降到17.4%和18.6%。高、中、低肥力下立架栽培甜瓜磷和钾素的分配相似，伸蔓期和坐果期主要分配在茎和叶中，分配比例之和分别达 97.1%、97.9%和 76.8%、83.7%，成熟期主要分配在果实中，分配分别为71.4%和73.4%。

2.3 立架栽培甜瓜N、P、K养分吸收比例、吸收量和生理利用效率

表4表明，立架栽培甜瓜养分吸收比例和吸收量，因肥力水平而有明显差异。总体上看，养分吸收比例钾高于氮，更明显高于磷，伸蔓期氮、磷、钾吸收比例为1∶0.24～0.38∶1.82～2.01，坐果期为1∶0.21～0.32∶1.71～1.88，成熟期为1∶0.30～0.37∶2.93～3.38;整个生育期，中、低肥力水平下的甜瓜磷的吸收比例均高于高肥力，低肥力水平甜瓜钾吸收比例均高于高、中肥力，说明在一定的氮肥施用下，中、低肥力水平的甜瓜应强调增施磷肥，同时低肥力水平的甜瓜还应强调增施钾肥。生育后期高、中肥力水平下的甜瓜氮、磷、钾吸收量显著高于低肥力，成熟期高肥力水平下甜瓜氮、磷、钾吸收量为145.39 kg/hm2、43.02 kg/hm2和 426.20 kg/hm2，分别比低肥力水平高41.4%、13.6%和22.5%。养分生理利用效率是指甜瓜吸收积累单位养分元素所生产的甜瓜果实干物重。在高、中、低肥力水平下氮素生理利用效率分别为 2.22、2.24和2.92 kg/kg，磷素生理利用效率分别为7.51、7.29和7.92 kg/kg，钾素生理利用效率分别为 0.76、0.72和0.86 kg/kg。

3 讨论

3.1 立架栽培甜瓜干物质吸收积累特点

植株干物质量是衡量植株生长状况和内部代谢强弱的指标之一。据研究报道，不同供肥水平下，作物干物质积累量存在显著差异。本试验研究结果显示，不同肥力水平下立架栽培甜瓜干物质积累量也存在差异，尤其是果实形成后的坐果期和成熟期存在显著差异，均表现为高肥力＞中肥力＞低肥力。立架栽培甜瓜干物质积累与其他栽培模式下甜瓜干物质积累规律一致，前期积累少，后期积累多，伸蔓期全株干物质积累量在50 g左右，到成熟期增加到377～450 g，增加幅度达7.5～8.0倍。其各个生育期干物质积累量均高于宋世威［11］研究有机和常规生产系统中甜瓜干物质积累量伸蔓期为26～32 g/plant、果实发育中期为130～140 g/plant、果实成熟期为220 ～230 g/plant，许俊香［12］和林多［6］研究基质培养中甜瓜干物质积累量伸蔓期为45和40 g/plant、果实发育中期80和110 g/plant、果实成熟期140 g/plant和130 g/plant;按每公顷30000株甜瓜计算，立架栽培甜瓜各个生育期干物质积累量也高于施泽平等［13］研究的温室甜瓜干物质积累量伸蔓期为426～553 kg/hm2、果实发育中期590～750 kg/hm2、果实成熟期2706～2756 kg/hm2。这一差异可能与甜瓜栽培条件、密度、品种等因素有关，也充分说明甜瓜立架栽培有利于光合产物的积累。

3.2 立架栽培甜瓜氮、磷、钾吸收积累及分配特性

甜瓜在整个生育期内，需不断吸收矿质营养，维持正常的生理代谢，其中对氮、磷、钾的需要量较多。本研究结果表明，不同肥力水平下每株立架栽培甜瓜对氮、磷、钾的吸收量分别为3.81～5.38 g、1.40～1.64 g、12.89 ～16.66 g，而范红伟等［14］报道的基质栽培甜瓜每株的养分吸收量为氮6～12 g、磷12～18 g、钾 20 g ，齐三魁等［15］报道的每株养分吸收量为氮 10 g、磷 5.24 g、钾 8.30 g，Sanchez等［8］报道的温室栽培甜瓜的每株养分吸收量为氮40.48 g、磷6.78 g、钾82.62 g，本试验结果与以上三者的研究结果差异较大，这可能与品种、土壤养分含量、栽培基质种类以及种植季节及产量等差异有关。

在本研究中，立架栽培甜瓜植株不同生育期对氮、磷、钾的需求比例，伸蔓期为1∶0.24～0.38∶1.82～2.01，坐果期为1∶0.21～0.32∶1.71～1.88，成熟期为1∶0.30～0.37∶2.93～3.38，其坐果期的氮、磷、钾吸收比例与袁四清等［16］研究的1 ∶0.17 ∶1.30，Sanchez等［8］的 1 ∶0.17 ∶2.0，林多［6］等的 1∶0.18∶1.43 和范红伟［14］等的 1∶0.5 ～0.6∶1.6比较接近，表明甜瓜的矿质元素吸收规律基本一致。氮、磷、钾的吸收比例显示，立架栽培甜瓜在伸蔓期之前以氮为主，磷、钾次之;伸蔓期至坐果期，以吸收氮和钾为主，磷次之;果实成熟期，植株生长基本停止，营养物质由植株向果实内输送，故需要参与运输的磷和钾较多。因此，在甜瓜生长前期应注重氮肥的投入，中、后期则应增加磷肥和钾肥的比例。

随植株的生长进程，甜瓜体内氮、磷、钾分配也相应出现变化。伸蔓期和坐果前期，茎、叶是营养中心，绝大部分的营养元素贮存在茎、叶中，在伸蔓期和坐果前期，高、中、低肥力水平下立架栽培甜瓜氮、磷、钾平均有97.8%、97.1%、97.9%分配在叶中，81.7%、76.8%、83.7%分配在茎中，在成熟期，营养中心迅速向果实转移，到成熟时，果实内的氮、磷、钾量分别占到全株的63.0%、71.4%和73.4%。

4 结论

本研究结果表明，立架栽培甜瓜干物质积累以及氮、磷、钾吸收比例、吸收量和利用效率，不同肥力水平之间存在差异。坐果期和成熟期甜瓜全株干物质积累量呈现显著性差异，即高肥力＞中肥力＞低肥力;整个生育期，甜瓜磷、钾的吸收比例随土壤肥力增加而下降;生育后期高、中肥力下甜瓜氮、磷、钾的吸收量显著高于低肥力，成熟期高肥力水平下甜瓜氮、磷、钾的吸收量分别比低肥力高41.4%、13.6%、22.5%，中肥力水平比低肥力高40.4%、17.1%、29.3%;而养分生理利用效率高、中、低肥力水平间差异未达显著水平。说明坐果期前期至成熟前期是立架甜瓜吸收积累养分的关键时期，根据甜瓜和肥料特性，前期应合理搭配施用氮、磷和钾肥，后期适当补充磷、钾肥，氮肥少施或不施，以免影响甜瓜品质［11］，同时，在本试验条件下，氮、磷、钾肥投入应依据土壤肥力等级进行，以达到节肥增效的目的。

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