氮磷钾配施对砂田西瓜产量和品质的影响

杜少平, 马忠明, 薛 亮

(1甘肃省农业科学院蔬菜研究所， 兰州 730070; 2甘肃省农业科学院， 兰州 730070;3甘肃省农业科学院土壤肥料与节水农业研究所， 兰州 730070)



氮磷钾配施对砂田西瓜产量和品质的影响

杜少平1, 马忠明2*, 薛 亮3

(1甘肃省农业科学院蔬菜研究所， 兰州 730070; 2甘肃省农业科学院， 兰州 730070;3甘肃省农业科学院土壤肥料与节水农业研究所， 兰州 730070)

西瓜; 氮磷钾配施; 产量; 品质

以往对西瓜最佳施肥量和施肥比例的研究较多，张玉凤等[12]研究表明，西瓜优化施肥的氮、磷、钾用量分别为280、114、360kg/hm2，相应的N、P2O5、K2O比例为1 ∶0.41 ∶1.28; 陈丁红等[13]研究表明，西瓜“科农9号”的适宜施肥量为N207kg/hm2、P2O552.5kg/hm2和K2O187.5kg/hm2，相应的N、P2O5、K2O比例为1 ∶0.25 ∶0.91; 叶林等[14]通过对日光温室西瓜的适宜施肥量研究表明，当氮、磷、钾肥用量分别为717、225、717kg/hm2，N、P2O5、K2O比例为1 ∶0.31 ∶1时，西瓜产量最高。这是由于受气候环境、土壤基础肥力、试验品种和栽培模式等的影响，结果不尽相同，且以往在旱砂田西瓜平衡施肥方面的研究较少。为此，本文通过研究氮、磷、钾肥料配施对砂田西瓜产量和品质的影响，旨在为砂田西瓜的合理施肥提供参考。

1　材料与方法

1.1试验设计

试验设氮、磷、钾3个因子，每个因子5个水平，采用二次饱和D-最优设计方案[15]，小区面积33.6m2，3次重复，具体试验方案及肥料用量见表1。供试肥料分别为尿素(N46%)、普过磷酸钙(P2O512%)、硫酸钾(K2O50%)。其中30%氮肥、100%磷肥和40%钾肥作基肥于瓜行条施，30%的氮肥在伸蔓期穴施，40%的氮肥和60%的钾肥于果实膨大初期追施(穴施)。宽窄行“品”字形穴播，宽行0.9m、窄行0.6m，播后进行宽窄膜相配套的全膜覆盖。4月5日播种，7月20日收获，西瓜全生育期有效降水量125mm，其他管理措施按常规进行。

表1　西瓜氮磷钾配比试验设计

1.2测定项目与方法

当地西瓜栽培为每株只留1个瓜，且一次性收获，因此西瓜成熟时，每小区随机选取具有代表性的10个瓜计算单瓜重，并统计每小区西瓜数，然后计算产量。用手持式折光仪测定含糖量，比色法测定维生素C含量[16]，硝酸盐含量采用紫外分光光度法(NY/T1279-2007)，蛋白质含量采用凯式定氮法[17]，有效酸度用pH计测定[17]。土壤基础理化性状的测定参照土壤农业化学常规分析方法[17]进行。

西瓜品质综合评分标准: 根据西瓜生产要求和商品质量标准，参考赵锴等[18]对洋葱品质的评分标准，将某品质指标测定值占其最佳处理值的百分数即为该处理指标的实际得分，各处理所有品质指标得分权重值之和，即为该处理的品质综合评分，其中最佳含糖量值为12%、有效酸度为6、Vc含量为40mg/kg，且均与西瓜品质呈正相关，硝酸盐和水分含量与西瓜品质呈负相关，其中硝酸盐含量以100mg/kg为最佳处理值，水分含量以90%为最佳处理值，且均以实际测定值每增加10，综合评分扣1分为标准。依据西瓜各品质指标与感官鉴定的相关程度[19]，本试验拟定含糖量及有效酸度权重分别为0.5和0.2，Vc、硝酸盐、及水分含量分别为0.1。

统计分析采用SPSS16.0软件进行。

2　结果与分析

2.1回归模型的建立

不同处理西瓜产量与品质的测定结果见表2。

以表1中氮、磷、钾肥料编码值为自变量，表2中产量为因变量，进行二次多项式回归分析，得出西瓜产量与氮、磷、钾肥料之间的回归方程:

(1)

(2)

表2　不同施肥处理对西瓜产量和品质的影响

表3　产量方程偏回归系数检验

2.2模型解析

2.2.1 因子主效应分析由于氮、磷、钾肥对产量和品质的回归方程已经过无量纲编码代换，故直接比较各偏回归系数绝对值的大小，可反映各因子的重要程度。从氮、磷、钾与西瓜产量和品质回归模型的一次项可以看出，氮、磷、钾的偏回归系数绝对值分别为1733.744、2560.82、295.73和0.877、2.333、1.223，说明氮、磷、钾肥对西瓜产量的影响以磷肥最大，氮肥次之，钾肥较小; 对西瓜品质的影响以磷肥最大，钾肥次之，氮肥较小。2.2.2 单因子效应分析为了进一步探讨各个因素的单独效应，将西瓜产量回归模型中3个自变量中的任意两个固定在0码值，可以得到剩余自变量与目标函数的关系，即氮、磷、钾与西瓜产量关系的单因子效应方程分别为:

(3)

(4)

(5)

同理，得到氮、磷、钾与西瓜品质关系单因子效应方程:

(6)

(7)

(8)

从各单因子效应方程图1和图2可直观看出，西瓜产量均随着氮、磷、钾施肥量的增加而增加，达最高产量后，又随施肥量的增加而降低，且钾对产量的正效应大于氮，而氮的负效应大于磷; 西瓜品质在较低施肥量条件下，随氮、磷、钾施用量的增加而提高，但过量投入，也降低西瓜品质，其中氮、磷、钾对品质的正效应差异不大，而氮的负效应大于磷、钾。在本试验施肥量范围内，对各单因子效应方程分别求导数以及采用当年当地西瓜平均销售价及肥料的价格，可分别求得西瓜的最高产量及最优品质施肥量和最佳经济施肥量(表4)。

2.2.3 因子互作效应分析本试验确定的西瓜产量回归模型，存在氮磷、氮钾和磷钾的交互项，且其偏回归系数均达显著水平，说明氮磷、氮钾和磷钾的交互效应对西瓜产量产生了显著影响，即在综合施肥条件下，产量的变化，不单纯是各因子单独效应的线性累加，还存在配合效应，即因子间的交互效应。分别将产量回归模型中的氮素(X1)、磷素(X2)、钾素(X3)固定在0码值，可以得到其交互效应方程，分别为:

图1　产量因子效应分析Fig.1　Analysis of the yield factor effects

图2　品质因子效应分析Fig.2　Analysis of the quality factor effects

因子Factor项目ItemYmax(kg/hm2)编码值XCode最高施肥量(kg/hm2)Max.appl.rate编码值XCode最佳施肥量(kg/hm2)Opt.appl.rateN产量Yield57682.870.3344231.610.3337231.55品质Quali-ty92.960.2279221.55P2O5产量Yield58378.880.7699204.340.7682204.21品质Quali-ty93.820.8203207.89K2O产量Yield57407.82-0.1002191.78-0.1027191.58品质Quali-ty93.130.4460236.57

(9)

(10)

(11)

图3　因子交互效应分析Fig.3　Analysis of the interaction mutual effects

2.3利用模型进行决策

表5　西瓜产量超过50000 kg/hm2的因素取值频率分布

3　讨论与结论

表6　西瓜品质超过85分的因素取值频率分布

[1]赵姜, 张琳, 王志丹, 吴敬学. 我国居民西瓜消费特征及影响因素分析[J]. 中国蔬菜, 2013, (6): 17-23.

ZhaoJ,ZhangL,WangZD,WuJX.AnalysisofChineseresidentwatermelonconsumingcharacteristicsandinfluencingfactors[J].ChinaVegetables, 2013, (6): 17-23.

[2]马跃．透过国际分析, 看中国西瓜甜瓜的现状与未来[J]. 中国瓜菜, 2011, 24(2): 64-67.

MaY.Throughtheinternationalanalysis,thecurrentsituationandfutureoftheChinesewatermelonandmelon[J].ChinaCucurbitsandVegetables, 2011, 24 (2): 64-67.

[3]刘谦和, 李志强. 砂田土壤的水蒸发特征和温度变化[J]. 甘肃农业科技, 1993, (8): 26-28.

LiuQH,LiZQ.Featureofsoilwaterevaporationandtemperaturedynamicsofgravelmulchedsoil[J].GansuAgriculturalScienceandTechnology, 1993, (8): 26-28.

[4]许强, 强力, 吴宏亮, 等. 砂田水热及减尘效应研究[J]. 宁夏大学学报(自然科学版), 2009, 30(2): 180-182.

XuQ,QiangL,WuHL, et al.Studyonsandy-fieldecosystemaffection[J].JournalofNingxiaUniversity(NaturalScienceEdition), 2009, 30(2): 180-182.

[5]ModaihshAS,HortonR,KirkhamD.Soilwaterevaporationsuppressionbysandmulches[J].SoilScience, 1985, 139: 357-361.

[6]GaleWJ,McCollRW,FangX.SandyfieldstraditionalfarmingforwaterconservationinChina[J].JournalofSoilandWaterConservation, 1993, 48(6): 474-477.

[7]NachtergateJ,PoesenJW,VanWesemaelB.GravelmulchinginvineyardsofsouthernSwitzerland[J].Soil&TillageResearch, 1998, 46: 51-59.

[8]王亚军, 谢忠奎, 张志山, 等. 甘肃砂田西瓜覆膜补灌效应研究[J].中国沙漠, 2003, 23(3): 300-304.

WangYJ,XieZK,ZhangZS, et al.EffectsofrainwaterharvestingforsupplementaryirrigationonwatermeloningravelandplasticmulchedfieldinGansu[J].JournalofDesertResearch, 2003, 23(3): 300-304.

[9]陈年来, 刘东顺, 王晓巍, 等. 甘肃砂田的研究与发展[J]. 中国瓜菜, 2008, (2): 29-31.

ChenNL,LiuDS,WangXW, et al.ResearchanddevelopmentofgravelmulchproductioninGansuprovince[J].ChinaCucurbitsandVegetables, 2008, (2): 29-31.

[10]刘声峰, 郭守金.无公害压砂瓜栽培技术与研究[M]. 银川: 宁夏人民出版社, 2008. 14-19.

LiuSF,GuoSJ.Cultivationtechniquesandtheresearchofpollution-freepressuresandmelon[M].Yinchuan:NingxiaPeoplePress, 2008. 14-19.

[11]马忠明, 杜少平, 薛亮. 砂田西瓜甜瓜生产现状、存在的问题及其对策[J].中国瓜菜, 2010,23(3): 60-63.

MaZM,DuSP,XueL.Thecountermeasuresresearchonthepresentconditionandproblemsofmeloningravelmulched-field[J].ChinaCucurbitsandVegetables, 2010, 23(3): 60-63.

[12]张玉凤, 董亮, 刘兆辉, 等. 不同肥料用量和配比对西瓜产量、品质及养分吸收的影响[J]. 中国生态农业学报, 2010, 18(4): 765-769.ZhangYF,DongL,LiuZH, et al.Effectsoffertilizationamountandratioonyield,qualityandnutrientabsorptionofwatermelon[J].ChineseJournalofEco-Agriculture, 2010, 18(4): 765-769.[13]陈丁红, 胡国成, 周昌豪, 等. 氮磷钾配施对西瓜科农9号产量和品质的影响[J]. 浙江农业科学, 2012, (7): 975-976.ChenDH,HuGC,ZhouCH, et al.TheeffectsofcombinedapplicationofN,PandKontheyieldandqualityofNongke9watermelon[J].JournalofZhejiangAgriculturalSciences, 2012, (7): 975-976.

[14]叶林, 李建设, 高艳明. 氮磷钾施用量与日光温室西瓜产量的相关性研究[J]. 农业科学研究, 2008, 29(1): 22-24.

YeL,LiJS,GaoYM.CorrelationstudiesbetweenapplicationratesofN,P,Kandyieldofwatermeloninsunlightgreenhouse[J].JournalofAgriculturalSciences, 2008, 29(1): 22-24.

[15]茆诗松, 丁元, 周纪芗. 回归分析及其试验设计[M]. 上海: 华东师范大学出版社, 1981.

MaoSS,DingY,ZhouJX.Regressionanalysisanddesignofexperiment[M].Shanghai:TheEastChinaNormalUniversityPress, 1981.

[16]郝建军. 植物生理学实验技术[M]. 沈阳: 辽宁科学技术出版社, 2001. 89-92.

HaoJJ.Experimentaltechniqueinplantphysiology[M].Shenyang:LiaoningScienceandTechnologyPress, 2001. 89-92.

[17]鲍士旦. 土壤农化分析[M]. 北京: 中国农业出版社, 2000. 132-148.

BaoSD.Soilandagriculturalchemistryanalysis[M].Beijing:ChinaAgriculturePress, 2000. 132-148.

[18]赵锴, 李瑾, 徐宁, 徐坤. 氮磷钾配施对洋葱产量和品质的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2008, 14(3): 558-563.

ZhaoK,LiJ,XuN,XuK.TheeffectsofcombinedapplicationofN,PandKontheyieldandqualityofonion[J].PlantNutritionandFertilizerScience, 2008,14(3): 558-563.

[19]张帆, 宫国义, 王倩, 等. 西瓜品质构成分析[J]. 果树学报, 2006, 23(2): 266-269.

ZhangF,GongGY,WangQ, et al.Analysisofwatermelonqualitystructure[J].JournalofFruitScience, 2006, 23(2): 266-269.

[20]杜少平, 马忠明, 薛亮. 密度、氮肥互作对旱砂田西瓜产量、品质及氮肥利用率的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2013, 19(1): 150-157.

DuSP,MaZM,XueL.Effectsofinteractionbetweendensityandnitrogenontheyield,qualityandnitrogenuseefficiencyofwatermeloningravelmulched-field[J].PlantNutritionandFertilizerScience, 2013, 19(1): 150-157.

[21]马忠明, 杜少平, 薛亮. 磷钾配施对旱砂田西瓜产量、品质及养分利用率的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2014, 20(3): 687-695.

MaZM,DuSP,XueL.EffectsofcombinedapplicationofPandKontheyield,qualityandnutrientutilizationofwatermeloningravel-mulchedfield[J].JournalofPlantNutritionandFertilizer, 2014, 20(3): 687-695.

[22]吴建繁, 王运华, 贺建德, 等. 京郊保护地番茄氮磷钾肥料效应及其吸收分配规律研究[J]. 植物营养与肥料学报, 2000, 6(4): 409-416.

WuJF,WangYH,HeJD, et al.Studyontheeffect,absorptionanddistributionofNPKontomatoingreenhouseofBeijingsuburbs[J].PlantNutritionandFertilizerScience, 2000, 6(4): 409-416.

[23]程季珍, 亢青选, 张春霞, 等. 山西省菜田土壤养分状况及主要蔬菜的平衡施肥[J]. 植物营养与肥料学报, 2003, 9(1): 117-122.

ChengJZ,KangQX,ZhangQX, et al.ThenutrientstatusofvegetablefieldsandbalancefertilizationforvegetablesinShanxiprovince[J].PlantNutritionandFertilizerScience, 2003, 9(1): 117-122.

[24]关连珠. 土壤肥料学[M]. 北京: 中国农业出版社, 2001.137-142.

GuanLZ.Thecultureofsoilandnutrition[M].Beijing:ChinaAgriculturalPress, 2001.137-142.

EffectsofcombinedapplicationofN,PandKonyieldandqualityofwatermeloningravel-mulchedfields

DUShao-ping1,MAZhong-ming2*,XUELiang3

(1 Institute of Vegetables, Gansu Academy of Agricultural Sciences, Lanzhou 730070, China;2 Gansu Academy of Agricultural Sciences, Lanzhou 730070, China;3 Institute of Soil, Fertilizer and Water-saving Agriculture, Gansu Academy of Agricultural Sciences, Lanzhou 730070, China)

【Objectives】Unbalancedfertilizationisalimitingfactortoyieldandqualityofwatermeloningravel-mulchedfields.Soithasimportantpracticalsignificancethatstudyingeffectoffertilizationontheyieldandqualityofwatermelon,verifyingtheoptimumnitrogen,phosphorusandpotassiumapplicationratesforhigheryieldandqualityofwatermelonandimprovingproductionefficiencyofgravel-mulchedfields. 【Methods】Alatematurewatermeloncultivar‘Longkang9’wasusedasmaterial,andmicro-spottrialswerecarriedoutingravel-mulchedfieldsunderconditionoffullplasticfilmmulchingby“311-B”D-saturationoptimumdesignofthreefactors. 【Results】Accordingtothedataobtained,mathematicalregressionmodelsweresetupbasedontheyieldandqualityrespectivelybyquadraticregressionanalysis,inwhichN,PandKwereindependentvariablesandthewatermelonyieldandqualityparametersweredependentvariables.ThemodelanalysisshowsthatN,PandKsignificantlyinfluencethewatermelonyieldandqualityparameters,theinfluencedorderofdifferentfactorsonthewatermelonyieldisP>N>KandonthewatermelonqualityisP>K>N,whichindicatesthatPistheprimaryfactortotheyieldandqualityofwatermeloningravel-mulchedfields.WhenN,PandKreachto231.61, 204.34and191.78kg/hm2,themarginalyieldis0.Whensinglefertilizationishighorlow,itisnotconducivetotheformationofwatermelonproduction,andduetotheinteractioneffect,thecombinedapplicationofN,PandKhasastrongerroleinpromotingoftheyield.TheinteractioneffectsamongthesefactorsarepositiveonthewatermelonyieldwiththeinfluencedorderasNandP>PandK>NandK,withthebiggestinteractionareabeingNat115.0-341.8kg/hm2,P2O5at86.5-298.2kg/hm2andK2Oat101.6-298.4kg/hm2.Themodelwasusedtomakedecision,thefertilizationschemeofyieldof50t/hm2isNat193.19-238.18kg/hm2,P2O5at162.41-206.72kg/hm2andK2Oat164.85-214.53kg/hm2,andfertilizationschemeofthequalitygradelargerthan85isNat195.96-239.44kg/hm2,P2O5at167.86-207.52kg/hm2andK2Oat212.87-267.62kg/hm2. 【Conclusions】Inthisexperiment,whenthefertilizerratesofNat195.96-238.18kg/hm2,P2O5at167.86-206.72kg/hm2andK2Oat212.87-214.53kg/hm2,theyieldreachesto50t/hm2andthequalitygradelargerthan85.ThemostsuitableratioofN∶P2O5∶K2Ois1 ∶0.86 ∶0.98.

watermelon;combinedapplicationofnitrogen,phosphorusandpotassium;yield;quality

2014-07-07接受日期: 2014-12-30网络出版日期: 2015-05-20

国家西甜瓜产业技术体系土壤肥料岗位项目(CARS-26-20); 农业部西北地区蔬菜科学观测实验站项目(2015-A2621-620321-G1203-066)资助。

杜少平(1979—)，男，甘肃静宁人，硕士，助理研究员，主要从事砂田西瓜高效栽培技术研究。

Tel: 0931-7614722,E-mail:dushaoping2007@163.com。*通信作者Tel: 0931-7617566,E-mail:mazhming@163.com

S651.60;S606+.2

A

1008-505X(2016)02-0468-08